淺議沖擊壓實技術在山嶺重丘區的應用

王 寧

1 概述

高速公路路基施工質量的好壞將直接影響到路面的穩定性和整條路線的使用品質。在高速公路山嶺重丘區路段,地形陡峭,溝谷發育,植被茂密,導致在路基施工過程中半填半挖路基多、薄層軟土處理多、縱向填挖多。同時,因為溝谷縱橫,導致橋涵結構物數量偏多,填方施工不能連片形成規模,給工程質量控制帶來較大的難度。為解決以上諸多難題,提高路基壓實密度,目前普遍采用藍派沖擊式壓路機進行壓實施工,它具有運行速度快,施工工序少、工期短、成本低,應用范圍廣等優點。

2 工作原理

藍派沖擊式壓路機是采用非圓形、大功率、連續滾動沖擊壓實路面、路基的技術(圖1為藍派沖擊壓實作用原理示意圖),外形為多邊形,如三邊形、四邊形或五邊形等,由牽引機和壓實輪兩部分組成,由牽引車帶動非圓形輪滾動。多邊形滾輪的大小半徑所產生的位能落差與行駛動能相結合,沿地面對路基填料進行沖壓、揉搓和沖擊的連續碾壓作業。在這種“揉壓—碾壓—沖擊”的綜合作用下土石顆粒重新組合,強迫排出土石顆粒之間的空氣和水,細顆粒逐漸填充到粗顆?？紫吨?使被壓實材料產生永久性殘余變形,從而使土體得到壓實。工程實踐表明,正確使用公路沖擊碾壓技術,其效果明顯,能較好地消除路基的潛在工程隱患,提高公路建設質量。

3 藍派沖擊式壓實機(6830三邊形)在山嶺重丘區試驗段的應用

3.1 試驗段施工準備工作

1)按照試驗段施工方案,參與本次試驗段施工及管理人員就位,試驗段施工所需的機械設備調集就位,試驗段施工所需的試驗、測量儀器就位;2)由試驗段現場負責人對參與本次試驗段施工的人員進行技術交底,使全體人員了解本次試驗段施工的目的、施工工作步驟工藝流程、注意事項;3)先按照試驗段施工方案,對試驗段進行測量放樣,確定出試驗段施工范圍,然后用平地機將區域內刮平整,再用壓路機對路基進行壓實;4)按照試驗段確定的沖擊碾壓測試點布置示意圖(壓實度、沉降觀測點)重新進行測量放樣,縱向區段為K33+360～K33+450,沖擊碾壓路基邊線為縱向填挖分界線位置,再往填方一側量24 m確定出試驗段施工范圍。測量放樣后,將點引出,以便于迅速恢復點位。對沉降觀測測試點地面高程進行測量并做好記錄;按照放樣的壓實度測試點位位置對地表以下20 cm處壓實度進行檢測。

3.2 試驗段施工實施階段的施工組織

1)沖擊壓路機按確定的沖碾路線對試驗段進行沖擊碾壓試驗。2)沖擊壓路機的行進速度應控制在10 km/h～12 km/h左右,從路基的一側向另一側轉圈沖碾,沖碾順序應符合“先兩邊、后中間”的次序。沖擊壓實機對整個場地全部壓完1次為碾壓1遍。此時應接著進行第2遍、第3遍……沖擊碾壓10遍后暫時停止沖碾,沖擊壓路機暫時退出施工區域等待。3)由平地機對沖壓碾壓區域內表面進行平整,平整時注意盡量原地整平且必須保持施工區域內土方平衡,否則影響到試驗數據的準確性。4)平整后由重型鋼輪壓路機對路基表面振動、靜壓各1遍。5)由測量組根據引出的點測設出沉降與壓實度測試點點位,測出各點位的地面高程并計算出與未沖擊碾壓時的地面高程的高差值。6)壓實度檢測小組對測試點表面以下20 cm處壓實度進行檢測,檢測后用土將坑洞回填。7)重復前述沖擊碾壓施工步驟完成第11遍、第12遍……第20遍沖碾,并按前述方法對施工區域平整、碾壓、恢復點位、測量標高及壓實度。8)再次重復沖擊碾壓施工步驟完成第21遍、第22遍……第30遍沖碾后停止施工,并按前述方法對施工區域平整、碾壓、恢復點位、測量標高及壓實度。9)沖擊碾壓試驗段施工結束。

3.3 試驗數據與結論

1)采用6830三邊形(30 kJ)型沖擊壓路機對路基表面進行沖擊碾壓,沖碾20遍平均提高壓實度2.6%,產生平均沉降量為3.1 cm。沖碾30遍平均提高壓實度3.1%,產生平均沉降量為4.1 cm(見圖2,圖3)。2)沖擊壓路機沖碾后對路基填筑土體補壓效果明顯,可滿足密實度提高2%～3%、沉降量達到3 cm～5 cm的要求。路基整體性被均勻壓實,抬高了路基的水穩定性和承載力,尤其對下層的強度有較大的提高,在完成對土的壓實過程中又完成工后遺留的填土沉降。3)沖擊式壓路機比傳統的靜壓式和振動碾壓式壓路機效果要好,有更大的擊實能力,沖擊碾壓前后壓實度對比明顯,平均壓實度超過了97%;有更寬的含水量要求,高液限性土的沖擊碾壓的含水量上限可放寬至28%。4)沖擊式壓路機沖碾速度控制在10 km/h～12 km/h時,技術性能和效果良好,能夠滿足要求。從現場施工情況來看,速度太慢將影響效果。速度越快,沖擊補壓效果越好,但應注意安全因素,如:保持距路基邊安全距離等。故此,在允許的情況下,可適當提高沖碾速度,但不宜過快。5)沖碾施工工藝:測量放樣→沖碾前對路基表面進行平整→沖碾第1遍(從一側往另一側圍圈沖碾,速度10 km/h～12 km/h)→沖碾第2遍→……→沖碾第20遍→平地機整平→振動壓路機振壓一遍→靜壓一遍→檢測壓實度→結束。

4 沖擊壓實施工過程中注意事項

1)沖擊碾壓施工單位須加強對員工的安全生產教育,樹立安全第一的觀點。操作機手在上機前必須經嚴格的培訓,不合格者不得上機。2)沖擊壓路機顛簸厲害,每臺至少應配備2名操作機手,輪流進行作業,每次碾壓時間不宜超過2 h,防止疲勞駕駛,不得把機器隨便轉讓他人駕駛。若施工現場灰塵較大,應戴口罩與其他防護措施施工。3)沖擊碾壓須距路肩邊緣1.0 m的安全間距,行駛速度宜在10 km/h～12 km/h。沖擊碾壓范圍內的出入口應有醒目的安全標記,禁止無關車輛與閑雜人員出入。4)若工作面起伏過大,應停止沖壓,用平地機刮平后再繼續施工。揚塵情況嚴重時應灑水。當土的含水量較低時,宜于前一天灑水浸潤。碾壓時沖擊波峰,實施錯峰壓實,每碾壓5遍后應調整為反方向沖擊碾壓。5)施工中若出現“彈簧”現象,可暫停施工,待含水量降低,強度恢復后再施工,也可加鋪砂礫(或碎石)墊層后進行施工,但應注意觀察沖壓效果。

[1]JTG F10-2006,公路路基施工技術規范[S].

[2]JTG B01-2003,公路工程技術標準[S].

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[5]馬穎歐.關于等級公路路基壓實度的探討[J].山西建筑,2009,35(11):257-259.