路基沖擊碾壓試驗(yàn)及施工技術(shù)

喻志平

1 工程概況

二廣高速公路懷集—三水段第13標(biāo)段全長(zhǎng)2.836 km,路段地貌屬于剝蝕殘丘地貌,路基均位于低矮山區(qū),山體自然坡度在30°～60°之間,所經(jīng)路段不是半山坡中就是山間溝谷洼地。路基形式多為半填半挖,間有全填或全挖路段,路基存在多處大于10 m的全填高路堤、縱橫向填挖交界。

2 沖擊目的

路基按常規(guī)振動(dòng)碾壓施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,為進(jìn)一步提高路基的密實(shí)度和整體均勻性,減少工后沉降與差異沉降,而采取沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓。沖擊碾壓技術(shù)是將普通振壓的高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率,在壓實(shí)作業(yè)中大大增加了對(duì)填筑體的壓實(shí)功能,增強(qiáng)壓實(shí)度,加大沉降量,有效壓實(shí)厚度較振動(dòng)碾壓大大提高。

3 沖擊試驗(yàn)

3.1 選取試驗(yàn)路段

1)長(zhǎng)度不宜小于100 m,同時(shí)面積不小于1 000 m2,便于機(jī)械轉(zhuǎn)彎及掉頭,寬度不小于10 m～15 m。2)不要選取在軟基路段。

3.2 試驗(yàn)布置及參數(shù)擬定

1)布置檢測(cè)點(diǎn)位,試驗(yàn)檢測(cè)主要指標(biāo)是壓實(shí)度和沉降量,沖擊增強(qiáng)補(bǔ)壓后,93區(qū)壓實(shí)度不小于95%,沖壓面平均沉降量不小于3 cm。根據(jù)填料類(lèi)別,原則上應(yīng)擬設(shè)三種填料情況的試驗(yàn)參數(shù),結(jié)合本標(biāo)段路基特點(diǎn),本次試驗(yàn)以填筑土體為主要任務(wù)(見(jiàn)表1)。

表1 試驗(yàn)壓實(shí)度檢測(cè)布置

2)土體壓實(shí)度檢測(cè)方法:采用灌砂法。每檢測(cè)一次(遍)取6個(gè)不同點(diǎn)位(基本上在試驗(yàn)區(qū)均勻布置),前后遍次取點(diǎn)盡量設(shè)在同一位置但不得在平面上重疊。

3)定點(diǎn)沉降量檢測(cè),在試驗(yàn)層面沿路線(xiàn)縱方向按不大于10 m的方格網(wǎng)布置沉降檢測(cè)點(diǎn),每一橫斷面上均勻分布5個(gè)點(diǎn)。

4)沖壓前(0遍)、10遍、20遍、25遍時(shí)進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)和高程測(cè)量,把沉降收斂控制作為沖壓試驗(yàn)施工工藝的重要控制手段。

4 沖壓試驗(yàn)施工

4.1 常規(guī)填筑施工

常規(guī)填筑施工,即按照清表、基底處理(換填并碾壓)、陡坡挖臺(tái)階、分層鋪料、分層振碾、壓實(shí)度檢測(cè)等正常施工程序作業(yè),鋪料厚度按其振碾試驗(yàn)段確定的數(shù)據(jù)控制,碾壓遍數(shù)不低于總結(jié)中確定的遍數(shù),每單元層壓實(shí)度檢測(cè)達(dá)標(biāo)合格。常規(guī)施工連續(xù)分層填筑厚度達(dá)到?jīng)_擊試驗(yàn)擬定參數(shù)層厚后,即可進(jìn)行下一環(huán)節(jié)作業(yè)。

4.2 檢測(cè)沖壓前指標(biāo)

沖壓前指標(biāo)即為振碾后的指標(biāo),常規(guī)壓實(shí)度檢測(cè)6個(gè)點(diǎn),并達(dá)到93區(qū)設(shè)計(jì)壓實(shí)度要求,且按記錄該層各點(diǎn)壓實(shí)度,包括取點(diǎn)的樁號(hào),詳細(xì)位置。初始高程檢測(cè),由專(zhuān)業(yè)測(cè)量隊(duì)負(fù)責(zé)測(cè)量,在規(guī)定的試驗(yàn)段,碾壓土面上按照路基設(shè)計(jì)橫斷面形式布置檢測(cè)網(wǎng),定點(diǎn)檢測(cè)。測(cè)量點(diǎn)采用釘子釘紅布條標(biāo)記,為了便于沖碾前后比較沉降收斂情況,每斷面取5個(gè)點(diǎn)并按1～5的順序做好記錄。由于只需要獲得沖碾前后的沉降量數(shù)據(jù),因此只進(jìn)行相對(duì)高程的測(cè)量,照此對(duì)所有點(diǎn)完成初始高程測(cè)量后即可進(jìn)行沖擊碾壓作業(yè)。

4.3 沖擊碾壓作業(yè)

正式?jīng)_壓試驗(yàn)前,各機(jī)械安排布置到位,規(guī)劃好沖擊壓路機(jī)行駛路線(xiàn),沖擊碾壓時(shí)應(yīng)遵從“先慢后快,先輕后重,先兩側(cè)后中間”的原則,首先沖擊壓路機(jī)以10 km/h～12 km/h的速度沖壓5遍～7遍,然后速度提高至12 km/h～15 km/h繼續(xù)沖壓。

由于沖擊式壓路機(jī)作業(yè)的特點(diǎn)是牽引式,只能前行,而且所壓輪跡中波峰波谷是隨著壓實(shí)遍數(shù)的遞增,通過(guò)轉(zhuǎn)彎時(shí)半徑調(diào)整交錯(cuò)變化的。考慮運(yùn)行安全,有效沖擊面邊線(xiàn)離路基填筑邊界距離為1 m。有效沖壓面寬度滿(mǎn)足沖擊機(jī)械轉(zhuǎn)彎半徑,沖擊壓路機(jī)采用回轉(zhuǎn)回旋錯(cuò)輪法施工。即施工過(guò)程中,壓實(shí)機(jī)從試驗(yàn)段一端側(cè)邊起步,縱向分幅運(yùn)行到試驗(yàn)段另一端時(shí)掉轉(zhuǎn)車(chē)頭,沿填筑中心線(xiàn)碾壓返回至該段起點(diǎn)端完成第1個(gè)回環(huán),再掉轉(zhuǎn)車(chē)頭至起步時(shí)一側(cè)錯(cuò)輪進(jìn)行第2個(gè)回環(huán)碾壓。錯(cuò)輪時(shí)外側(cè)壓實(shí)輪從第1回環(huán)圈道的沖壓兩條輪跡之間通過(guò),依照該種方式壓實(shí)輪輪跡逐步從填方路基一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn),當(dāng)覆蓋完試驗(yàn)段整個(gè)沖擊面后即為一遍。然后沖擊壓路機(jī)從終點(diǎn)又向始點(diǎn)返碾壓覆蓋過(guò)去,以同樣的方式來(lái)回進(jìn)行第二遍、第三遍……的沖擊碾壓,兩個(gè)相間的車(chē)道,交錯(cuò)套壓,直到沉降收斂,壓實(shí)度滿(mǎn)足規(guī)定要求,沖壓過(guò)程中做好速度控制和遍數(shù)控制。在進(jìn)行沖壓作業(yè)過(guò)程中臨場(chǎng)總結(jié),根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整后續(xù)沖壓施工工藝等。

速度控制:為保證沖壓質(zhì)量,重要的一點(diǎn)是要嚴(yán)格保證沖擊壓路機(jī)在沖碾過(guò)程中的運(yùn)行速度,速度過(guò)慢,則沖擊力不足,填筑體難以得到應(yīng)有的壓實(shí)效果;速度過(guò)快,則可能沖壓輪頂點(diǎn)作用于填筑體表面后迅速離開(kāi),沖擊力沒(méi)有足夠的時(shí)間向下層傳遞,下層的作用效果不強(qiáng)。

遍數(shù)控制:沖擊式壓路機(jī)為雙輪式,每一次回環(huán)后單輪從前一回轉(zhuǎn)道兩輪內(nèi)邊距中央通過(guò),理論上形成一定的沖碾間隙,注意碾壓面覆蓋完全,最終保證對(duì)填筑體進(jìn)行均勻壓實(shí)。

4.4 沖壓后檢測(cè)指標(biāo)

沖碾過(guò)程中,在10遍之后開(kāi)始進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)和沉降量檢測(cè),以后在20遍后、25遍后再檢測(cè)。

試驗(yàn)規(guī)劃壓實(shí)度檢測(cè)每遍取樣6個(gè)點(diǎn),以沖碾后從土體表面下挖50 cm,100 cm,150 cm處的壓實(shí)度為檢測(cè)指標(biāo),先取50 cm處的壓實(shí)度滿(mǎn)足后再取100 cm處,依此滿(mǎn)足不同深處的壓實(shí)度要求,直到滿(mǎn)足所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為止。

計(jì)算沉降量。按預(yù)定的測(cè)控點(diǎn)測(cè)量,由專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員進(jìn)行測(cè)量,并做好記錄,每一次檢測(cè)完后需對(duì)所有檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算平均沉降量,并做好每一次的檢測(cè)記錄。

4.5 碾后平整

由于沖擊壓路機(jī)自身特點(diǎn),經(jīng)沖壓后的填筑體,尤其是土體,表面會(huì)起伏不平,會(huì)影響沖壓正常作業(yè)速度,因此試驗(yàn)途中需要及時(shí)停止沖壓,對(duì)填筑體表面進(jìn)行平整處理,用平地機(jī)刮平后再繼續(xù)施工。沖擊碾壓產(chǎn)生的工后沉降,用上路床填料處理平整,再用18 t振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)。

4.6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理并總結(jié)

原則上每沖碾一遍都需要進(jìn)行壓實(shí)度的檢測(cè)和高程的檢測(cè),但這樣工作量太大,事實(shí)上也不需要如此,著重記錄好沖碾前的壓實(shí)度和布控點(diǎn)的初始高程,測(cè)量跟蹤沖擊碾壓后期(10遍后)沉降收斂情況,壓實(shí)度檢測(cè)嚴(yán)格按規(guī)范要求執(zhí)行,做好原始數(shù)據(jù)記錄,并加以統(tǒng)計(jì),做出相應(yīng)曲線(xiàn)圖表。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)于一般土體,25 kJ的沖擊壓路機(jī)每1 m(常規(guī)壓實(shí)后)沖擊15遍,30 kJ的沖擊壓路機(jī)每2 m(常規(guī)壓實(shí)后)沖擊20遍即可達(dá)到提高路基沖擊碾壓效果,且提高壓實(shí)度2%。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的力度不斷加大,道路標(biāo)準(zhǔn)不斷提高,為了減少路基工后沉降,路基沖擊施工技術(shù)有著更加廣闊的發(fā)展前景。

[1]JTG F10-2006,公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]路橋集團(tuán)第二公路工程局.公路施工手冊(cè)·路基[M].2003.

[3]王向華.公路路基施工技術(shù)[J].山西建筑,2007,33(28):307-308.