高速公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的運(yùn)用分析

張 春 艷

(山西運(yùn)城路橋有限責(zé)任公司，山西 運(yùn)城 044000)

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高速公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的運(yùn)用分析

張 春 艷

(山西運(yùn)城路橋有限責(zé)任公司，山西 運(yùn)城 044000)

介紹了高速公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的特點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例，進(jìn)行了沖擊壓實(shí)試驗(yàn)，闡述了路基沖擊碾壓的施工質(zhì)量控制措施，指出沖擊碾壓技術(shù)可以提升路基的穩(wěn)定性，降低工后沉降率。

高速公路，路基，沖擊碾壓技術(shù)，壓實(shí)度

0 引言

路基是用石料或土修筑的線形結(jié)構(gòu)物，具體用來(lái)承載路面重力、行車荷載及自身的巖土自重。與普通公路相比，高速公路所承載的震動(dòng)和重量更大，因此也對(duì)路基的施工提出更高的要求。路基施工技術(shù)是路基施工質(zhì)量的保障性條件。為此，一種新型的路基加固處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生——沖擊碾壓技術(shù)。下文首先介紹沖擊碾壓技術(shù)的作用機(jī)理，然后再舉例分析沖擊碾壓技術(shù)在高速公路路基施工中的應(yīng)用，以供同行借鑒。

1 沖擊碾壓技術(shù)及特點(diǎn)

沖擊壓路機(jī)是一種利用非圓形沖擊輪來(lái)快速滾動(dòng)沖擊碾壓施工作業(yè)面的拖式壓實(shí)機(jī)械。沖擊輪運(yùn)行過(guò)程，高位的勢(shì)能及瞬時(shí)動(dòng)能在低位時(shí)直接轉(zhuǎn)換成對(duì)作業(yè)面的沖擊能。沖擊壓路機(jī)的碾壓邊按順序?qū)β访孢M(jìn)行連續(xù)沖擊，以使土體被碾壓密實(shí)，從而壓實(shí)路基。根據(jù)沖擊壓路機(jī)的作用原理可歸納出，沖擊碾壓的技術(shù)特點(diǎn)如下：

1)填料壓實(shí)時(shí)，沖擊碾壓的壓實(shí)層厚0.6 m～1.5 m，約為傳統(tǒng)壓路機(jī)的2倍～3倍，且沖擊碾壓的壓實(shí)效率超過(guò)傳統(tǒng)壓路機(jī)的3倍；2)原位地基壓實(shí)時(shí)，沖擊碾壓的有效加固深度為2 m及影響深度為4 m～5 m；3)相對(duì)于強(qiáng)夯法，沖擊碾壓的加固深度更小，但對(duì)大面積淺層地基進(jìn)行加固時(shí)，沖擊碾壓技術(shù)卻表現(xiàn)出降低施工成本、縮短施工工期的優(yōu)越性。

此外，據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，即使壓實(shí)度達(dá)到要求的路基也存在約0.4%的工后沉降率；在斜坡地形的路基斷面存在更大的沉降量，且當(dāng)兩點(diǎn)的沉降量梯度大于0.6%，易出現(xiàn)變形裂縫，而若采用沖擊碾壓技術(shù)，可使路基的工后沉降率降至0.1%～0.15%，從而可規(guī)避差異變形裂縫的產(chǎn)生。正因?yàn)闆_擊碾壓技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)正被廣泛應(yīng)用于公路等不良地基及軟弱地基的加固處理中。

2 沖擊碾壓技術(shù)在高速公路路基施工中的應(yīng)用

某高速公路路基的土石挖方69萬(wàn)m3，填方80萬(wàn)m3。全線有5處高填方路段，最高填方為18 m。考慮到工程的工期較緊，施工方?jīng)Q定采用沖擊碾壓技術(shù)壓實(shí)路基，以降低路基的工后沉降量及保證路基的施工質(zhì)量。下文是針對(duì)K6+560～K6+660標(biāo)段高填方路基所開(kāi)展的沖擊壓實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)段全長(zhǎng)100 m，分布著粘性土質(zhì)。

2.1 沖擊壓實(shí)試驗(yàn)

1)布置測(cè)點(diǎn)。試驗(yàn)路段上共設(shè)8個(gè)壓實(shí)度測(cè)點(diǎn)、2個(gè)壓實(shí)度測(cè)點(diǎn)斷面，且每個(gè)斷面再設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，具體按以下方案布設(shè)測(cè)點(diǎn)：距離路基中心線約5 m的位置各設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)；距離路基中心線約10 m的位置各設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)；用水準(zhǔn)儀按照10%10 m的網(wǎng)格抄平測(cè)點(diǎn)的下沉量，最后取平均值，以測(cè)定路基碾壓前與碾壓后的相對(duì)高程。

2)測(cè)試結(jié)果。表1為不同沖擊碾壓遍數(shù)的下沉量測(cè)試值。圖1為不同沖擊碾壓遍數(shù)的壓實(shí)度測(cè)試曲線。

表1 不同碾壓遍數(shù)的沉降量值

根據(jù)表1，圖1可知，填方路基頂面的下沉量與沖擊碾壓遍數(shù)成正比，且碾壓0遍～10遍的下沉量較明顯，碾壓10遍～20遍的下沉量較緩慢；當(dāng)碾壓20遍時(shí)，形成密實(shí)且均勻的加固硬層。但沖擊壓實(shí)機(jī)在碾壓時(shí)產(chǎn)生的水平力不僅在路基表面形成波浪，并會(huì)在破壞表層的土體結(jié)構(gòu)之后，形成厚2 cm～5 cm的浮土層，因此在檢測(cè)路基壓實(shí)度0 cm～20 cm時(shí)，應(yīng)將松散土層去除。沖碾20遍之后，路基的壓實(shí)度大于97%，且無(wú)論淺層或深層，土體壓實(shí)度的增值均較大，由此說(shuō)明沖擊碾壓對(duì)提高路基的壓實(shí)度和均勻性均有重要作用，從而實(shí)現(xiàn)控制路基工后沉降的目的。

2.2 高速公路路基沖擊碾壓的施工質(zhì)量控制

沖擊碾壓技術(shù)的施工流程為：地基檢測(cè)→測(cè)量放樣→填土穩(wěn)壓和整平→埋設(shè)檢測(cè)點(diǎn)→沖擊碾壓→質(zhì)量檢測(cè)。據(jù)此工藝流程，本文分別從以下幾點(diǎn)討論高速公路路基沖擊碾壓的施工及質(zhì)量控制。

1)施工準(zhǔn)備。

沖碾施工之前，統(tǒng)計(jì)分析沖擊路段的物理力學(xué)性能，從而得出路基土體的最大干密度、最佳含水量、液塑限及GBR值等，同時(shí)按試驗(yàn)所示要求布設(shè)測(cè)點(diǎn)，并用白灰標(biāo)記。在施工的準(zhǔn)備階段，應(yīng)合理選定施工所用的機(jī)型。當(dāng)前市面上的沖擊壓路機(jī)類別繁多，一旦使用不當(dāng)，便會(huì)影響到最終的碾壓結(jié)果。根據(jù)分層壓實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本工程擬選用25kj型三邊和五邊形雙輪沖擊壓路機(jī)。

2)沖擊碾壓施工。

a.研究表明，沖擊碾壓施工時(shí)，沖壓的方法、 順序、速度及遍數(shù)均會(huì)影響到最終的沖碾效果。據(jù)此，根據(jù)施工要求及沖擊碾壓的技術(shù)原理，施工方?jīng)Q定采用以下作業(yè)方案：壓路機(jī)先從高速公路路基的單側(cè)駛向道路中間，并在轉(zhuǎn)彎之后駛回起點(diǎn)，然后再駛向路基兩側(cè)，注意牽引機(jī)車在行駛時(shí)，應(yīng)確保壓實(shí)輪前后輪跡的重疊率大于30%，從而保障路基沖擊碾壓的施工質(zhì)量。

b.沖擊壓路機(jī)的壓實(shí)功能很強(qiáng)，且重型壓實(shí)度含水量的擴(kuò)大范圍不超出最佳含水量的范圍，則土壤的稠度應(yīng)不小于1.1～1.2，否則當(dāng)土層厚度為80 cm～100 cm時(shí)，沖擊碾壓施工會(huì)使土壤變?yōu)閺椈赏?，難以壓實(shí)。

c.沖擊碾壓施工過(guò)程，應(yīng)控制好機(jī)具與建筑物之間的安全距離，即沖擊壓路機(jī)輪邊應(yīng)與建筑物保持1 m的安全距離，橋涵建筑物上的填土厚度應(yīng)不小于2.5 m；沖擊壓路機(jī)壓實(shí)邊緣與路肩邊緣之間應(yīng)留有1 m的安全距離，因?yàn)楣ぷ髦械臎_擊壓路機(jī)會(huì)產(chǎn)生較大的能量，一旦與路肩近距離接觸，便會(huì)損壞路肩；工作中，沖擊壓路機(jī)應(yīng)與建筑物保持5 m的安全距離，并及時(shí)調(diào)頭，注意當(dāng)拱涵、管涵上的填方大于2.5 m及板涵頂?shù)奶钔链笥? m時(shí)，才可安排路床的沖擊壓實(shí)作業(yè)。此外，路床補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)和高填方時(shí)，應(yīng)每補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)2 m便松鋪厚度超過(guò)30 cm的填料，若路床表面較干燥，則應(yīng)先進(jìn)行灑水處理，以防路床表面粉塵化。與此同時(shí)，車輛每次轉(zhuǎn)彎時(shí)均應(yīng)調(diào)整轉(zhuǎn)彎路線，以免沖擊凸輪前后落點(diǎn)重復(fù)，從而防止產(chǎn)生波浪現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

沖擊碾壓技術(shù)在高速公路路基施工中的運(yùn)用是可行的，符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的要求。

總的來(lái)講，與其他路基加固處理技術(shù)相比，沖擊碾壓技術(shù)主要從以下兩個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)自身的優(yōu)越性：

一是提升路基的穩(wěn)定性，即路基的密實(shí)度與沖擊碾壓的遍數(shù)成正比，并最終形成1 m～1.5 m的加固層；二是降低工后沉降率，即沖擊碾壓技術(shù)可使路基的工后沉降率降至0.1%～0.15%，從而有效防止了沉降裂縫的產(chǎn)生。需要強(qiáng)調(diào)的是，任何道路工程均應(yīng)把握好沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用范圍，以免造成不必要的損失，即沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用條件為：路基填土高度大于1.5 m，路基的填料最好為塑性指數(shù)小于12、天然含水率不大于2%(≥-4%)的砂型土，施工段長(zhǎng)度應(yīng)不小于100 m，最好為300 m～500 m。若施工條件不允許，則盡量選取最佳的路基加固方法，以均衡工程的施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工成本、施工安全之間的關(guān)系。

[1] 張 忠,劉紅瑩,劉 偉.沖擊碾壓技術(shù)在高唐至邢臺(tái)高速公路細(xì)粒土路基中的應(yīng)用[J].路基工程,2012(1):141-144.

[2] 李存龍.高速公路沼澤濕地路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用[J].青海交通科技,2012(3):37，40.

[3] 初 磊.沖擊碾壓技術(shù)在高速公路路基施工中的運(yùn)用分析[J].科技傳播,2012(14):23-24.

[4] 王春華,呂 俊,趙 勇.沖擊碾壓技術(shù)在云南新河高速公路粉土路基填筑中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2013(5):89-92.

[5] 陳元繼.有關(guān)公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用的研究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2013(6):135-136.

[6] 張瑞元.試論沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用[J].山西建筑,2014，40(35):161-162.

Application analysis of the impact-rolling technique in highway subgrade construction process

Zhang Chunyan

(ShanxiYunchengHighway&BridgeCo.,Ltd,Yuncheng044000,China)

The paper introduces the features of impact-rolling technique in highway subgrade construction process. Combining with engineering examples, it carries out impact-rolling test, describes subgrade impact-rolling construction quality control measures, and finally points out that: the impact-rolling technique can improve subgrade stability and reduce post subsidence rate.

express highway, subgrade, impact-rolling technique, compactness

1009-6825(2016)05-0172-02

2015-12-02

張春艷(1980- )，女，助理工程師

U416.1

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