沖擊碾壓施工技術(shù)在濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用

許光

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司第四分公司，石家莊 052160）

1 引言

高速公路建設(shè)項(xiàng)目中，路基工程施工質(zhì)量需嚴(yán)格控制，否則會(huì)影響整個(gè)公路的施工質(zhì)量，處理公路路基時(shí)，需綜合考慮地質(zhì)巖性、氣候條件、交通流量等因素[1]。 現(xiàn)階段，高速公路路基施工過(guò)程中常會(huì)遇到濕陷性黃土， 由于黃土為典型性的非飽和欠壓土狀堆積物，孔隙多且質(zhì)地疏松，在外界荷載作用下容易產(chǎn)生侵蝕、剝落甚至坍塌，給高速公路路基建設(shè)帶來(lái)較大的困難。 目前，針對(duì)濕陷性黃土路基采取的加固措施較多，相較于常規(guī)的強(qiáng)夯法、灰土擠密樁、換填法等，沖擊碾壓技術(shù)加固效果更加顯著，結(jié)合沖擊壓路機(jī)的沖擊、揉搓、碾壓等綜合作用，可有效消除黃土的濕陷性，提高土體密實(shí)性，進(jìn)而提高路基承載能力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度[2]。

2 工程概況

某高速公路建設(shè)項(xiàng)目全線長(zhǎng)100.184 km， 路基寬度為26.5 m，全線橋隧比為56.4%，該高速公路位于山區(qū)，以丘陵地貌為主，地勢(shì)為東南高、西北低。 該高速公路的第五合同段存在典型的濕陷性黃土，主要為風(fēng)積粉質(zhì)液限土，濕陷性突出。 據(jù)地質(zhì)探勘及試驗(yàn)檢測(cè)可得，該路段濕陷性黃土干密度在1.30～1.45 g/cm3， 壓縮模量最高為6.6 MPs， 孔隙比在0.880～1.064，黏聚力和摩擦角分別為40 kPa、22.6°，其濕陷等級(jí)具體見(jiàn)表1。為改善濕陷性黃土工程特性，提高路基整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，本項(xiàng)目擬采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行路基加固處理。

表1 濕陷等級(jí)

3 沖擊碾壓施工技術(shù)工程特性分析

沖擊碾壓技術(shù)是一種針對(duì)濕陷性黃土路基的加固處理技術(shù)，路基施工應(yīng)用時(shí)可達(dá)到節(jié)約施工成本、縮短工期的作用[3]。主要原理是利用沖擊碾壓機(jī)，將土層顆粒進(jìn)行充分碾壓，土層顆粒內(nèi)部各粒徑組成料互相持續(xù)均勻擠密， 從而實(shí)現(xiàn)重新排列組合，此時(shí)內(nèi)部多余的空氣與水分會(huì)逐漸被擠壓出去，可有效降低土層內(nèi)部空隙率，加大土層的密實(shí)性，形成新的且完整的土體，同時(shí)加大土層的黏聚力和內(nèi)摩阻力，提升路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，水穩(wěn)定性也有效增強(qiáng)。

沖擊碾壓施工的主要技術(shù)特征具體如下。

3.1 沖擊力強(qiáng)

路基采用沖擊碾壓技術(shù)施工時(shí)， 機(jī)械設(shè)備會(huì)針對(duì)路基土層產(chǎn)生一定的沖擊力，外加行車(chē)荷載的同步作業(yè)，會(huì)持續(xù)加強(qiáng)沖擊作用效果[4]，因此，相比于其他碾壓作業(yè)，沖擊碾壓施工技術(shù)的壓實(shí)效果更加明顯。

3.2 低頻率高振幅

一般情況下，沖擊碾壓施工主要發(fā)揮其低頻率、高振幅的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行碾壓作業(yè)，頻率為2 次/s，可實(shí)現(xiàn)高幅度的沖擊作用。

3.3 碾壓效率高

沖擊碾壓施工技術(shù)適用范圍廣， 適用于各種類型的路基碾壓， 通過(guò)多次持續(xù)的沖擊碾壓原理增強(qiáng)路基土的穩(wěn)定性和壓實(shí)度[5]。

4 沖擊碾壓施工技術(shù)要點(diǎn)分析

4.1 設(shè)備及材料設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目濕陷性黃土路基施工主要選用沖擊壓路機(jī)， 輪寬0.9 m，夯擊能可達(dá)24 kJ。 施工之前，需對(duì)壓路機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)、零件、參數(shù)等進(jìn)行調(diào)試安裝，確保可正常投入施工使用[6]。 在取土場(chǎng)選取3 個(gè)區(qū)域進(jìn)行取樣試驗(yàn)， 且每個(gè)區(qū)域按照兩個(gè)平行試驗(yàn)展開(kāi)，路基填料選用砂土，其物理力學(xué)性能見(jiàn)表2，所選用的填料需嚴(yán)格通過(guò)性能檢測(cè)，要求其壓碎值、含水率、級(jí)配粒徑、整潔度等均需要滿足施工要求，并做好必要的防塵防潮措施，以提高后續(xù)沖擊碾壓施工質(zhì)量。

表2 填筑材料物理力學(xué)性能

4.2 施工放樣

選用全站儀就現(xiàn)場(chǎng)中樁控制線和邊緣線進(jìn)行施工放樣，并定位測(cè)量出導(dǎo)線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)，若存在偏移問(wèn)題，需及時(shí)予以修正。 在直線路段處應(yīng)于路基邊線20 m 處進(jìn)行放樣施工，并合理控制樁中線，間距控制在10 m 以內(nèi)。

4.3 填土及平整作業(yè)

現(xiàn)場(chǎng)需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求開(kāi)啟一系列測(cè)量放樣施工作業(yè)，完畢且經(jīng)檢測(cè)合格后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選取填土予以填補(bǔ)，填土尺寸應(yīng)與測(cè)量放樣標(biāo)準(zhǔn)相符，以確定出填筑寬度和高度[7]。 第一步應(yīng)在路基外側(cè)1 m 范圍之內(nèi)開(kāi)啟施工，再持續(xù)向內(nèi)展開(kāi)， 以免兩側(cè)失穩(wěn)凹陷。 整平完后及時(shí)檢測(cè)實(shí)際含水量，為后續(xù)作業(yè)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

4.4 碾壓施工

按照設(shè)定的攤鋪厚度開(kāi)啟濕陷性黃土沖擊碾壓施工，確保厚度不大于1 m。 沖擊碾壓施工步驟主要分為初壓、復(fù)壓以及終壓3 個(gè)階段，初壓應(yīng)在高溫環(huán)境下展開(kāi)，施工順序?yàn)橛赏庀騼?nèi)，輪寬重疊控制在1/3 左右為宜，到達(dá)中心線時(shí)可結(jié)合實(shí)際情況增大碾壓速度。 復(fù)壓主要采用鋼輪壓路機(jī)，進(jìn)行5 遍左右的碾壓，輪跡寬度仍為1/3，碾壓速度嚴(yán)格控制，確保不存在多余輪跡痕。 最終的終壓施工選擇靜壓的方式，以消除剩余明顯輪跡。 沖擊碾壓施工中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員及時(shí)對(duì)平整度和壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)。

4.5 接縫施工

接縫施工需配合擋板進(jìn)行展開(kāi)， 提前將接縫處存在的碎石、雜物清除，隨后再內(nèi)壁上均勻涂抹一層粘層油，可有效提高接縫施工效率和質(zhì)量。 接縫施工完畢后施工單位將結(jié)果及時(shí)報(bào)于監(jiān)理單位，要求依據(jù)充分，簽字齊全[8]。

4.6 安全注意事項(xiàng)

1）沖擊碾壓的正式施工之前，現(xiàn)場(chǎng)的施工人員需要系統(tǒng)排查一遍所用沖擊式壓路機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)是否滿足施工需求，另外，摸排現(xiàn)場(chǎng)施工區(qū)域范圍內(nèi)所有的地下構(gòu)筑物（管道、電線等），結(jié)合實(shí)際情況確定項(xiàng)目施工中的沖擊范圍，同時(shí)合理規(guī)劃碾壓場(chǎng)區(qū)的結(jié)構(gòu)物間距、寬度以及長(zhǎng)度等指標(biāo)。

2）進(jìn)行沖擊碾壓施工之前，施工單位應(yīng)在適當(dāng)位置加設(shè)相關(guān)字符的標(biāo)識(shí)標(biāo)牌，監(jiān)管出入人員及車(chē)輛，防止影響正常施工，避免產(chǎn)生安全事故。 提前進(jìn)行機(jī)械設(shè)備技術(shù)交底培訓(xùn)，各沖擊式壓路機(jī)配備2 名以上操作人員，并確保持證上崗。 現(xiàn)場(chǎng)要定期進(jìn)行灑水清潔，避免粉塵、煙霧過(guò)重，影響施工人員身體健康。

3）提前設(shè)計(jì)好沖擊碾壓行進(jìn)路線，行進(jìn)過(guò)程需保持持續(xù)、均勻，要求壓路機(jī)到達(dá)盡頭后方可調(diào)頭，中間不得中斷，實(shí)時(shí)監(jiān)控路面的壓實(shí)度大小，并詳細(xì)記錄碾壓時(shí)間、壓實(shí)度實(shí)際值等。 沖擊碾壓施作時(shí)需保證路基邊緣寬度不小于1 m，確保路肩平整度滿足規(guī)范要求。

綜上所述，沖擊碾壓施工全過(guò)程需做好質(zhì)量把控，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)土體含水量低或灰塵較多時(shí)， 需提前采取灑水的方式進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)沖擊能過(guò)低或偏大等問(wèn)題。 另外，在沖擊碾壓過(guò)程中需對(duì)周邊構(gòu)造物或植被進(jìn)行妥善保護(hù)， 必要時(shí)還應(yīng)加設(shè)穩(wěn)固的防護(hù)結(jié)構(gòu)。

4）施工過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)和規(guī)范要求進(jìn)行沖擊碾壓作業(yè)，行進(jìn)速度嚴(yán)格控制，不得存在任何形式的空擋或隨意換擋車(chē)行。 嚴(yán)格提前劃好的標(biāo)線進(jìn)行碾壓，速度不得過(guò)大，在轉(zhuǎn)彎或調(diào)頭處需提前降速， 以免造成壓實(shí)度過(guò)高或車(chē)輛側(cè)翻問(wèn)題，針對(duì)碾壓不到位處要采取補(bǔ)救措施。

5）沖擊碾壓路基施工過(guò)程中，若存在較大彈簧或起伏等現(xiàn)象時(shí)，需及時(shí)暫停碾壓施工作業(yè)，將軟土層置換或清除，含水率滿足要求后再開(kāi)啟作業(yè)。

6）嚴(yán)格設(shè)定沖擊碾壓施工的過(guò)程時(shí)間和操作順序，不得夜間擾民以及破壞周邊環(huán)境。

4.7 施工質(zhì)量檢查

本項(xiàng)目中濕陷性黃土路基主要選用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行處理，嚴(yán)格按照施工步驟進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收后，選取適當(dāng)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)作為檢測(cè)路段進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。 現(xiàn)場(chǎng)首先在指定區(qū)域進(jìn)行鉆芯取樣處理，各芯樣進(jìn)行標(biāo)記，壓縮模量Es變化特點(diǎn)具體見(jiàn)表3。

表3 沖擊碾壓前后濕陷性黃土路基土壓縮模量變化情況

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可得，在沖擊碾壓次數(shù)的不斷增大后，路基土體壓縮模量隨之增大，路基整體加固質(zhì)量良好。

5 結(jié)語(yǔ)

本文就沖擊碾壓施工技術(shù)在濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用進(jìn)行研究，依托實(shí)際高速公路路基工程，圍繞沖擊碾壓施工技術(shù)工程特性、施工技術(shù)要點(diǎn)等進(jìn)行展開(kāi)，并及時(shí)對(duì)濕陷性黃土路基碾壓質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)， 提出詳細(xì)且完備的沖擊碾壓施工安全注意事項(xiàng)，避免現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)各種形式的安全事故，消除安全隱患，本文研究結(jié)果表明，采用沖擊碾壓施工技術(shù)可有效改善黃土路基的濕陷性，提高路基穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而有效延長(zhǎng)公路使用壽命。