土石填筑路基壓實(shí)機(jī)械設(shè)備配置及施工工藝

李金成

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽(yáng) 111000）

0 引言

高填方路基對(duì)于穩(wěn)定性的要求較高，現(xiàn)階段土石混填施工技術(shù)在此類(lèi)工程中得到廣泛應(yīng)用，填筑料的特點(diǎn)在于表觀粒徑較大，有助于提高路基壓實(shí)度和穩(wěn)定性。但達(dá)到上述效果的關(guān)鍵在于做好機(jī)械設(shè)備配置工作，需要依據(jù)特定的工藝流程完成施工作業(yè)，充分發(fā)揮出土石混合填筑的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

1 土石填筑路基壓實(shí)施工及機(jī)械配置

1.1 施工工藝分析

施工工藝流程包含：場(chǎng)地整平→測(cè)量放樣→運(yùn)料及堆料→攤鋪?zhàn)鳂I(yè)→清理超粒徑填料→找平→碾壓→質(zhì)量檢驗(yàn)。按上述流程有序完成各層的施工作業(yè)。

某山區(qū)高速公路項(xiàng)目中，路基部分采取的是土石混合填筑的方式。路基施工所用填筑土石料源自沿線(xiàn)隧道鉆爆施工產(chǎn)生的各類(lèi)棄土和棄料，其不足之處在于碎石粒徑不合理，材料間的粒徑缺乏均勻性。路基施工易受到大粒徑碎石的影響，此部分難以達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，且路基所在處分布大量軟土層，綜合施工條件欠佳，必須采取高標(biāo)準(zhǔn)施工工藝。考慮到路基的質(zhì)量要求，選擇的是壓實(shí)組合形式，確保碎石可發(fā)揮出嵌鎖作用，最大限度降低孔隙比，從而提高土石混填路基的壓實(shí)度。

壓實(shí)作業(yè)對(duì)工藝要求高，壓實(shí)次數(shù)和振動(dòng)頻率是基礎(chǔ)控制指標(biāo)，需將其維持在合理范圍內(nèi)，但在確保壓實(shí)效果的同時(shí)還要減少工程施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。以現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果為參考確定適用于組合壓實(shí)作業(yè)的碾壓工藝方法：壓實(shí)層厚度設(shè)為400 mm，所用設(shè)備包含20 t 自行式振動(dòng)壓路機(jī)和20 t 自行式靜壓路機(jī)，涉及到靜壓實(shí)→低頻振動(dòng)壓實(shí)→高頻振動(dòng)壓實(shí)→靜壓實(shí)四個(gè)環(huán)節(jié)，壓實(shí)對(duì)應(yīng)的路基層沉降值見(jiàn)表1。

表1 壓實(shí)對(duì)應(yīng)的路基層沉降值

根據(jù)表1 得知，在壓實(shí)作業(yè)持續(xù)推進(jìn)之下，碾層所產(chǎn)生的沉降率變化值總體表現(xiàn)出持續(xù)減小的趨勢(shì)，且逐步趨于穩(wěn)定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果得知，孔隙率為22.8%，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范中提出的“＜24%”的要求，且全程未發(fā)生安全事故，表明所提出的壓實(shí)施工流程具有可行性，值得被應(yīng)用于高填方土石路基施工中。

1.2 各碾壓環(huán)節(jié)的施工機(jī)械配置

土石填筑路基施工中，應(yīng)注重對(duì)壓實(shí)組合方式的優(yōu)化，以滿(mǎn)足壓實(shí)度要求為基本前提，盡可能降低壓實(shí)設(shè)備施工功耗，創(chuàng)造更可觀的施工效率。從高速公路的實(shí)際情況來(lái)看，具有較明顯的重載交通特點(diǎn)，路基施工所用填筑材料均為沿線(xiàn)隧道施工中產(chǎn)生的碎石，絕大部分碎石的質(zhì)量欠佳，以非級(jí)配碎石居多，各部分碎石的粒徑存在顯著差異，為確保路基結(jié)構(gòu)厚度達(dá)到40 mm，需選擇合適的機(jī)械設(shè)備，為壓實(shí)作業(yè)提供支持。

壓實(shí)過(guò)程中關(guān)鍵是高頻激振壓實(shí)處理環(huán)節(jié)，為順利完成此項(xiàng)工作，要求壓實(shí)機(jī)械設(shè)備噸位至少達(dá)20 t，而滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)效益要求，最多配備3 臺(tái)。考慮到部分區(qū)域施工空間較狹窄的特點(diǎn)，可在原基礎(chǔ)上減少高頻激振壓實(shí)次數(shù)，并輔以靜壓方式。項(xiàng)目中基層厚度較大，經(jīng)過(guò)施工后易產(chǎn)生較明顯的碎石嵌鎖作用，壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行速度應(yīng)得到合理的控制，全程穩(wěn)定在3.5～4 km/h 較為合適，高頻激振壓實(shí)作用值維持在320～350 kN。設(shè)備的選型情況見(jiàn)表2。

2 土石填筑路基壓實(shí)機(jī)械施工協(xié)調(diào)配合

2.1 壓實(shí)機(jī)械配置方法

碾壓機(jī)械設(shè)備的組成較為復(fù)雜，其中以振動(dòng)碾壓最為關(guān)鍵，配置此裝置時(shí)需注重如下2 點(diǎn)：①在設(shè)計(jì)振動(dòng)次數(shù)的條件下，振動(dòng)碾壓經(jīng)施工后所得到的壓實(shí)度可達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；②注重對(duì)施工效率的分析，此處考慮的是單位時(shí)間內(nèi)的施工體積Q 值，可通過(guò)公式（1）計(jì)算：

表2 主要機(jī)械設(shè)備配備

式中 β——施工效率影響因素

H——路基層厚度值，mm

L——振動(dòng)碾壓寬度值，mm

V——振動(dòng)碾壓速率，mm/s

n——壓實(shí)施工次數(shù)

需注意的是，式（1）建立在理想連續(xù)施工的條件下，即尚未考慮其他因素對(duì)施工作業(yè)的影響，是理論計(jì)算值，相比于實(shí)際值而言略微偏小。考慮到本次路基厚度為400 mm 的要求，經(jīng)計(jì)算后確定Q 值為241.3 m3/h。此外，壓實(shí)設(shè)備選型對(duì)于路基施工質(zhì)量也具有較明顯的影響，由于工程壓實(shí)路基層厚度較大，且使用的是碎石絕大部分都為非級(jí)配碎石，組成中又以大粒徑碎石居多，在此條件下局部基層的松鋪厚度將超過(guò)400 mm，因此在壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的選型過(guò)程中要注重大振幅高激振頻率的要求，振動(dòng)幅度以1 mm 為宜。

2.2 機(jī)械設(shè)備相互協(xié)調(diào)

預(yù)處理是順利展開(kāi)土石混填路基壓實(shí)作業(yè)的前提，取土場(chǎng)碎石的處理選用挖掘機(jī)，以碎石粒徑為依據(jù)，將初篩粉后的材料分類(lèi)堆放，以便正式施工時(shí)可快速取料。填筑施工選擇的是裝載機(jī)和載重車(chē)相結(jié)合的方式，混合各類(lèi)粒徑的碎石，使其具有均勻性后再用于填筑；攤鋪要具有持續(xù)性，加強(qiáng)對(duì)路基層厚度的控制，結(jié)束攤鋪?zhàn)鳂I(yè)后再安排專(zhuān)員檢測(cè)，破碎大粒徑碎石。結(jié)束攤鋪后，檢驗(yàn)表層平整度，若滿(mǎn)足要求即可進(jìn)入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。壓實(shí)作業(yè)必須得到合適規(guī)格設(shè)備的支持，控制好設(shè)備輪跡重疊量，此部分需達(dá)到輪寬的1/3；壓實(shí)分為多個(gè)環(huán)節(jié)，彼此間要形成緊密配合的關(guān)系，做到無(wú)縫銜接；壓實(shí)過(guò)程中合理調(diào)整行進(jìn)速度，不可出現(xiàn)碾壓過(guò)快或是突然提速的現(xiàn)象。

3 壓實(shí)機(jī)械碾壓的注意事項(xiàng)

（1）振動(dòng)壓路機(jī)運(yùn)行過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行參數(shù)的控制，包含行進(jìn)速度、振動(dòng)頻率及幅度，全程維持低擋行駛狀態(tài)，若某項(xiàng)指標(biāo)未得到合理控制，均會(huì)對(duì)碾壓效果造成不良影響。根據(jù)試驗(yàn)中總結(jié)的方法合理碾壓，至少完成8 遍碾壓作業(yè)，不可出現(xiàn)漏壓現(xiàn)象。對(duì)于振動(dòng)壓路機(jī)無(wú)法觸及到的邊角區(qū)域，則由專(zhuān)員分層夯實(shí)，各層的厚度控制標(biāo)準(zhǔn)可依據(jù)夯實(shí)機(jī)具的性能靈活調(diào)整。

（2）靜碾壓路機(jī)在設(shè)備自重的作用下可提供靜壓力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)填料的壓實(shí)處理，若因特殊情況而需要緊急制動(dòng)時(shí)，必須先踩下主離合器踏板以達(dá)到切斷整機(jī)動(dòng)力的效果，隨后再踩制動(dòng)踏板，若制動(dòng)流程不合理易損傷制動(dòng)器；解除時(shí)，首先要松開(kāi)制動(dòng)踏板，隨后再松開(kāi)離合器踏板，最終恢復(fù)至正常碾壓狀態(tài)。

（3）振動(dòng)式壓路機(jī)實(shí)現(xiàn)碾壓的關(guān)鍵在于得到碾重靜壓和振動(dòng)力的支持，兩者共同作用完成對(duì)填料的壓實(shí)處理。設(shè)備運(yùn)行中若要變更行駛速度，首先要分離換向離合器，在此項(xiàng)操作執(zhí)行到位后扳動(dòng)變速手柄，使設(shè)備切換到指定的擋位。對(duì)于行駛方向的轉(zhuǎn)換，首先要調(diào)整換向手柄，使其回歸至中位，當(dāng)機(jī)器穩(wěn)定后再扳動(dòng)手柄使其到達(dá)指定的位置，如前進(jìn)或后退，要避免一次扳到位的情況，否則設(shè)備行駛方向?qū)⒀杆侔l(fā)生轉(zhuǎn)變，既不利于碾壓質(zhì)量，又將損傷設(shè)備零部件。振動(dòng)式壓路機(jī)行駛過(guò)程中若出現(xiàn)換向離合器打滑的現(xiàn)象，必須及時(shí)暫停施工作業(yè)，分離主離合器以便切斷動(dòng)力，全面檢查換向離合器的實(shí)際狀況，明確故障并將其排除，若出現(xiàn)起振離合器異常現(xiàn)象，也需要按相同的方法處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

土石填筑路基是高速公路建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，為確保施工效果，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件以及質(zhì)量要求選擇相適應(yīng)的碾壓機(jī)械設(shè)備，合理組織各階段的碾壓作業(yè)，提高設(shè)備間的協(xié)調(diào)性，充分發(fā)揮出機(jī)械設(shè)備的性能優(yōu)勢(shì)。從工程實(shí)例出發(fā)，提出壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的配置方案，并對(duì)實(shí)際碾壓過(guò)程中需注重的問(wèn)題加以總結(jié)，以期給土石填筑路基壓實(shí)施工提供參考，推動(dòng)工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。