沖擊碾壓在路基原地表碾壓中的應用

鄶志永 劉志杭

1 工程概況

路線所經區域處于魯西北黃泛平原較穩定工程地質區。第四系沖積物以亞砂土、砂土夾粉砂為主,多層結構,上層多為黏土,厚度為10 m～20 m和5 m～10 m,一般地基允許承載力在90 kPa～130 kPa之間。淤泥類土分布較廣泛,埋深一般大于10 m,對一般工程建筑基礎影響不大。淺層地下水主要為第四系孔隙水。為提高地基地表壓實度,減少沉降,全線地基表面均采用25 kJ三邊形雙輪沖擊壓路機沖擊碾壓,0 m～0.3 m深度范圍內壓實度不小于90%,沖擊壓實遍數不少于20遍。

2 沖擊碾壓法的作用機理

沖擊碾壓是利用沖擊式壓路機低頻大振幅沖擊力作用于原地表,并快速連續周期性的作用,產生強烈的沖擊波向下深層傳播,對路基原地表進行沖擊碾壓,提高原地表的密實度,減少路基的工后沉降。

3 施工方法

3.1 沖擊碾壓施工工藝

地基土土工試驗→測量放樣→清理場地→平整場地→測點放樣、標高測定→檢測土層含水量→沖壓→平整、光面→檢測壓實度、標高→循環沖壓→平整、光面→檢測、驗收→結束。

3.2 沖擊碾壓的施工準備

1)試驗準備:施工前試驗室分別取不同深度地基土進行土工試驗,測定含水量、最大干密度、CBR等數據,確定土的最佳含水量。2)機械設備。YCT-25沖擊碾壓機、PY-200平地機、YZ18壓路機、灑水車各1臺。3)現場場地準備。對施工現場測量放線,測定土層含水量,嚴格控制地基表層30 cm內土的含水量在最佳含水量ωopt-4%～ωopt+2%范圍之內。地基土含水量過高時應翻曬,含水量不足應于碾壓前一日傍晚灑水燜料一夜,使土的含水量接近最佳含水量。沖壓前,測量人員在沖擊區段內布點并測定沖壓前的標高。

3.3 沖擊碾壓施工方法

1)碾壓遍數應達到20遍。碾壓時應加強觀察,發現翻漿、彈簧跡象應及時停止碾壓,間歇至孔隙水壓力消散后,繼續碾壓。碾壓10遍～12遍后,間歇1 d,再繼續碾壓至規定遍數。沖擊碾壓機作業方式:沖擊碾壓機在沖擊區段內作業軌跡以線路中心線為界,由一側向另一側進行碾壓作業,沖擊壓路機雙輪各寬0.9 m,兩輪內邊距1.17 m,行駛兩次為一遍,其沖碾寬度4 m。每次沖擊力按沖碾輪觸地面積邊緣與地表以(45°～φ/2)夾角向土體內分布土壓力。每遍第二次的單輪由第一次兩輪內邊距中央通過,形成的理論沖碾間隙雙邊各0.13 m,當第二遍的第一次向內移動0.2 m沖碾后,即將第一遍的間隙全部碾壓。第三遍再回復到第一遍的位置沖碾,依次進行至最終遍數。

2)碾壓過程中嚴格控制沖擊壓路機的運行速度。沖擊碾壓機牽引速度控制在10 km/h～13 km/h。

3)沖擊碾壓 2遍、5遍、10遍、15遍、20遍后,分別用平地機整平,采用光輪壓路機靜壓1遍,檢測地基標高。

沉降量與碾壓遍數的關系曲線見圖1。

3.4 施工控制要求

1)地基表層30 cm內壓實度達到90%以上。2)地表沉降量應達到本合同段沖擊碾壓試驗路段地表沉降量標準。3)沖擊碾壓時遇結構物應調頭,輪邊距結構物安全距離不小于5 m。4)車輛轉彎時應調整轉彎路線,使沖擊凸輪落點不致重復前次落點,以減少波浪現象。

3.5 使用沖擊碾壓技術應注意以下幾點事項

1)合理選用機型。目前國內生產的沖擊壓路機就有20多個型號,類別繁多,如果使用不當將很難達到預期的目的。2)正確使用沖擊碾壓施工工藝。對于雙輪沖擊壓路機應按通過兩次為一遍,壓實寬度4 m為計算單元,并按前述的施工工藝作業。單輪沖擊壓路機以通過一次的輪寬為壓實計算單位。3)正確理解沖擊碾壓有較寬的含水量范圍。由于沖擊壓路機具有高能量的壓實功能,相當于超重型擊實標準的擊實功能,達到重型壓實度的含水量僅在小于最佳含水量范圍內擴大,其大于最佳含水量的范圍不會擴大。因此,含水量視土的塑性指數大小,宜控制稠度不小于 1.1～1.2。否則土層沖壓會形成彈簧土,無法壓實。4)控制構造物的安全距離。為了避免結構物遭到損壞,必須制定相應的措施,嚴格控制沖擊碾壓的范圍。沖擊壓路機的輪邊與構造物應有至少1 m的安全距離。

4 沖擊碾壓的經驗總結

1)試驗段各項數據的分析,壓實度的控制因素主要是沖擊壓實的速度與土層的含水量兩個方面。當壓實速度控制在10 km/h～13 km/h,土層含水量按最佳含水量控制時,壓實度提高較快。15遍以前沉降量較大,15遍以后沉降量幾乎沒有變化。2)注意沖擊作業方式,從一端向另一端全幅進行,同時應遵循路基橫向由低向高的沖壓順序。3)注意跟蹤檢測,當試驗段取得了壓實機械選型、壓實速度、最佳含水量、壓實遍數、相鄰兩遍之間最大壓沉量等參數后,施工中要隨時跟蹤檢測,嚴格遵守試驗段參數。任何指標的改變都會引起其他指標的改變,從而影響機械效率的發揮或造成質量隱患。

5 結語

通過施工實踐,驗證了沖擊碾壓法低液限粉土路基壓實的可行性,同時也驗證了沖擊設備的性能、效率和施工工藝、施工方法的可行性,為在低液限粉土地區的高速公路路基施工中提供一些參考經驗。

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