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      公路路基施工沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用探究

      2023-03-11 08:22:12常生武
      關(guān)鍵詞:壓路機(jī)碾壓含水率

      常生武

      (甘肅公航旅路業(yè)有限公司,甘肅 蘭州)

      沖擊碾壓技術(shù)是目前公路路基施工中應(yīng)用的主流技術(shù),和傳統(tǒng)碾壓技術(shù)相比,沖擊碾壓技術(shù)同時(shí)具有沖擊和碾壓的效果,可有效提升公路路基施工質(zhì)量和效率。公路路基質(zhì)量對(duì)公路工程的總體質(zhì)量有很大影響,現(xiàn)代化公路工程施工中對(duì)公路路基施工質(zhì)量提出了更高的要求,采用沖擊碾壓技術(shù)可提升公路路基沉降的速度,減少乃至解決公路路基沉降問題。探究公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用,有利于推廣此項(xiàng)技術(shù),擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

      1 工程概述

      某公路工程項(xiàng)目,起止樁號(hào)為00+00,向南延伸到樁號(hào)48+76.146,接橋輔道樁號(hào)為0+00,終點(diǎn)樁號(hào)為1+32.206 m,總長度為5 008.352 m,按照設(shè)計(jì)要求,在高填方路段,每回填1.5 m 的厚度,達(dá)到壓實(shí)度后,采用沖擊碾壓技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)碾壓一次,以減少施工后的不均勻沉降,沖擊碾壓技術(shù)施工工程量見表1。

      表1 公路路基沖擊碾壓技術(shù)施工工程量

      2 沖擊碾壓技術(shù)相關(guān)概述

      和傳統(tǒng)公路路基碾壓技術(shù)相比,沖擊碾壓技術(shù)具有施工速度更快、碾壓效率更高的優(yōu)勢(shì),沖擊碾壓的速度通常在12 km/h~20 km/h 之間,在長度比較長,寬度比較寬的公路路基施工中使用沖擊碾壓技術(shù)具有更加顯著的效果。而且經(jīng)過沖擊碾壓后的公路路基壓實(shí)影響深度在1~1.5 m 之間,這是傳統(tǒng)壓路機(jī)難以比擬的。施工成本比較低,若按照沖擊碾壓25 遍來計(jì)算,其施工成本為2.5 元/m2。可有效控制公路路基的不均勻沉降,提升公路路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

      3 試驗(yàn)段的選擇和試驗(yàn)內(nèi)容

      結(jié)合本工程各路段的特點(diǎn),可選擇29+00~29+60路段作為沖擊碾壓試驗(yàn)路段,其長度為60 m,平均層厚為46.8 m,總施工面積為14 253 m2。在試驗(yàn)段施工中,需要檢測(cè)的項(xiàng)目比較多,包括沉降量、DN 值、壓實(shí)度、土的物理力學(xué)參數(shù)等。

      沉降量:檢測(cè)沖擊碾壓之前的標(biāo)高和沖擊碾壓5遍之后的標(biāo)高,檢測(cè)點(diǎn)位不少于20 個(gè),選擇水準(zhǔn)儀對(duì)標(biāo)高差進(jìn)行測(cè)量。分層壓實(shí)、路基補(bǔ)壓可采用長度為6 cm 的鐵釘系上紅布條進(jìn)行標(biāo)記,但要加強(qiáng)保護(hù),保證檢測(cè)點(diǎn)周圍20 cm 不被擾動(dòng)。

      DN 值:當(dāng)公路路基回填料中,粒徑超過5 mm 的填料含量超過30%時(shí),可用DCP 來檢測(cè)DN 值,為保證DN 值檢測(cè)的準(zhǔn)確性,其檢測(cè)頻率應(yīng)和壓實(shí)度相同,測(cè)點(diǎn)數(shù)量最少不能少于6 個(gè)[1]。

      壓實(shí)度:在沖擊碾壓試驗(yàn)段施工中,壓實(shí)度的檢測(cè)是重中之重,壓實(shí)度是衡量公路路基施工質(zhì)量的主要指標(biāo),壓實(shí)度是否達(dá)標(biāo),直接關(guān)系到整條公路工程建設(shè)的總體質(zhì)量。由于本工程試驗(yàn)段的長度為60 m,壓實(shí)度檢測(cè)樣本數(shù)量不能少于4 個(gè),具體的檢測(cè)位置見表2。

      表2 試驗(yàn)段壓實(shí)度檢測(cè)位置

      土的物理力學(xué)參數(shù):主要是按照公路工程所在區(qū)域的土質(zhì)類型、公路工程等級(jí)等進(jìn)行確定的,土的物理參數(shù)包括:土的天然含水率、液塑限、天然密度、粒徑等。土的力學(xué)參數(shù)包括:壓縮系數(shù)、壓縮模量、粘聚力、內(nèi)摩擦角等[2]。

      4 沖擊碾壓技術(shù)在公路路基施工的應(yīng)用方法

      4.1 沖擊碾壓前的準(zhǔn)備

      公路路基完成清表后,要用平地機(jī)對(duì)回填后的路基進(jìn)行平整和粗碾壓處理,并在合適的位置,埋設(shè)上觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志,在沖擊碾壓前,觀測(cè)標(biāo)志的標(biāo)高,并做好記錄。對(duì)公路路基回填料的含水率進(jìn)行檢測(cè),控制含水率在最佳含水率的±4%以內(nèi),若超過4%,需要進(jìn)行翻拌晾曬,以降低含水率,若低于4%,可用灑水車進(jìn)行適當(dāng)灑水,以提升回填料的含水率。在沖擊碾壓正式開始前,還需要對(duì)各檢測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè),保證壓實(shí)度不低于90%后方可進(jìn)行沖擊碾壓[3]。

      4.2 沖擊碾壓方法

      在本工程公路路基沖擊碾壓時(shí),按照試驗(yàn)段確定好的參數(shù)進(jìn)行操作,控制沖擊碾壓的速度在10 km/h~15 km/h 之間,選擇沖擊壓路機(jī)方便進(jìn)入的一側(cè)作為起始側(cè),開始向另外一側(cè)轉(zhuǎn)圈沖擊碾壓。沖擊碾壓5 遍后,觀測(cè)提前埋設(shè)好的觀測(cè)標(biāo)志點(diǎn),并和沖擊碾壓前的標(biāo)高進(jìn)行對(duì)比,以確定沖擊碾壓5 遍之后的沉降量,共計(jì)沖擊碾壓20 遍。為提升沖擊碾壓的效果,若施工現(xiàn)場(chǎng)的寬度,超過沖擊碾壓機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)彎半徑的4 倍,以公路路基中心為對(duì)稱線,按照道路寬度分為均勻的兩半,按照?qǐng)D1 所示的方向開展沖擊碾壓操作。

      圖1 路基寬度大于沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑4 倍的碾壓圖

      在沖擊碾壓施工中,要嚴(yán)格遵循先兩邊,后中間的原則,每次碾壓輪跡要至少重疊30%,輪跡覆蓋整個(gè)公路路基的表面為完成一遍沖擊碾壓。如圖1 所示,在沖擊碾壓施工中,需要將公路路基沿著沖擊壓路機(jī)前進(jìn)方向分為多個(gè)相互平行的窄道,并進(jìn)行依次編號(hào),本工程路基寬度比較大,共計(jì)分為6 條窄道。沖擊壓路機(jī)先進(jìn)入到1 號(hào)窄道進(jìn)行沖擊碾壓,沖擊碾壓到此路段上末端后掉頭,進(jìn)入到4 號(hào)窄道進(jìn)行沖擊碾壓,沖擊碾壓到4 號(hào)窄帶末端后,再轉(zhuǎn)彎掉頭對(duì)2 號(hào)窄道進(jìn)行沖擊碾壓,2 號(hào)窄道沖擊碾壓完成后,進(jìn)入到5 號(hào)窄帶,從5 號(hào)窄道進(jìn)入到3 號(hào)窄帶,從3 號(hào)窄帶進(jìn)入到6 號(hào)窄道,6 號(hào)窄道沖擊碾壓完成后,就完成了一遍公路路基沖擊碾壓。

      若在公路路基沖擊碾壓施工中,遇到?jīng)_擊碾壓寬度小于沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑4 倍的情況,此時(shí)可按照?qǐng)D2 所示的方法進(jìn)行沖擊碾壓。

      圖2 路基寬度小于沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑4 倍的碾壓圖

      沖擊壓路機(jī)也是沿著1 號(hào)窄帶進(jìn)入到公路路基上進(jìn)行碾壓,沖擊碾壓到1 號(hào)窄帶末端后,直接掉頭進(jìn)入到2 號(hào)窄道繼續(xù)沖擊碾壓,沖擊壓路機(jī)行駛到路段另一端之后,進(jìn)行掉頭操作,進(jìn)入到與之相鄰對(duì)3 號(hào)窄道,行駛到另一端進(jìn)入到4 號(hào)窄帶進(jìn)行沖擊碾壓,4窄道碾壓完成后,駛出路基面,完成一遍沖擊碾壓[4]。

      為滿足沖擊碾壓穩(wěn)定連續(xù)碾壓的需求,在施工現(xiàn)場(chǎng)需要在道路兩端布設(shè)沖擊壓路機(jī)掉頭和轉(zhuǎn)彎的場(chǎng)地。由于在案例工程施工中采用來25KJ 型號(hào)對(duì)沖擊壓路機(jī),在沖擊碾壓時(shí)兩沖擊碾壓輪之間對(duì)內(nèi)間距為1.17 m,每遍碾壓操作時(shí),需要保證輪跡至少重疊30%。此外,圖1 和圖2 也只是給出來理想狀態(tài)下的沖擊碾壓路線圖,具體的沖擊碾壓窄道劃分情況需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理調(diào)整。這就要求施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員,能夠提前進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng),通過測(cè)量放線的方法,確定沖擊碾壓路段的寬度、長度,合理規(guī)劃好行車路線,以免影響正常的施工碾壓進(jìn)度和效果。沖擊碾壓施工中錯(cuò)輪需要按照?qǐng)D3 所示的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

      圖3 沖擊碾壓錯(cuò)輪控制圖

      4.3 沖擊碾壓遍數(shù)的選擇

      本工程在沖擊碾壓施工中采用了擴(kuò)散分布的形態(tài),沖擊壓路機(jī)的行駛速度控制在10 km/h~15 km/h之間,沖擊壓路機(jī)行駛兩次為沖擊碾壓一遍,且每遍進(jìn)行第二次碾壓操作時(shí),其單輪應(yīng)從第一次碾壓兩輪內(nèi)邊距的中間通過,兩邊間隙各0.13 m。在進(jìn)行第二遍第一次沖擊碾壓操作時(shí),要適當(dāng)向內(nèi)移動(dòng)0.2 m,以保證第一遍沖擊碾壓的間隙能夠被全部覆蓋[5]。第三遍沖擊碾壓時(shí),需要進(jìn)入到第一遍碾壓的位置。

      總而言之,在公路路基沖擊碾壓時(shí),沖擊壓路機(jī)在縱向沖擊碾壓路基時(shí)要形成峰谷狀態(tài),并以單雙兩遍為一次沖擊碾壓單元,在進(jìn)行雙數(shù)沖擊碾壓時(shí),要保證沖擊壓路機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑和波谷交替進(jìn)行沖擊碾壓,以最大限度減少公路路基的峰谷,促使沖擊碾壓后的公路路面表面更加平整,每沖擊碾壓5 遍后,交換碾壓方向(前5 遍若采用正時(shí)針碾壓方向,后5 遍要逆時(shí)針沖擊碾壓)。持續(xù)沖擊碾壓20 遍后,檢測(cè)高程和壓實(shí)度,并和初始的檢測(cè)的高程和壓實(shí)度進(jìn)行對(duì)比,若沉降量的差值在50~70 mm 之間,并且經(jīng)過灌砂法檢測(cè)后壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,表明路基施工質(zhì)量達(dá)到要求,反之需要增加碾壓遍數(shù)。

      5 應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)的注意事項(xiàng)

      第一,在沖擊碾壓施工中,每個(gè)標(biāo)段的技術(shù)負(fù)責(zé)人需要深入到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指揮和指導(dǎo),尤其是監(jiān)理要旁站指導(dǎo),對(duì)沖擊碾壓全過程進(jìn)行記錄、拍攝,取得第一手資料,作為公路路基施工質(zhì)量驗(yàn)收的依據(jù)。沖擊碾壓施工完成后,有專門的質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),質(zhì)量達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行下一道工序施工。

      第二,在正式開始沖擊碾壓前,需要把控好填料的含水率,含水率不足時(shí),要及時(shí)灑水,保證水分充分滲透到路基回填料內(nèi)部,以提升壓實(shí)效果。沖擊碾壓的范圍要平整壓實(shí),深坑、洞穴等要提前處理。若在沖擊碾壓時(shí)出現(xiàn)了局部較大沉降,可用推土機(jī)整平后再繼續(xù)沖擊碾壓,以提升沖擊碾壓的效果[6]。

      第三,在沖擊碾壓施工前,要提前探明實(shí)地下管線的埋設(shè)情況和附近構(gòu)筑物的布置情況,采取有針對(duì)性的保護(hù)措施。若遇到河溝等有明顯減震效果的情況,需要提前確定好安全距離,對(duì)需要保護(hù)的構(gòu)筑物,需要在保護(hù)范圍的外圍布設(shè)明顯的標(biāo)記,常見的沖擊碾壓保護(hù)距離見表3。

      表3 沖擊碾壓保護(hù)距離

      6 結(jié)論

      綜上所述,結(jié)合實(shí)際案例,探究了公路路基施工沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用,探究結(jié)果表明,公路路基施工對(duì)穩(wěn)定性、承載力、沉降量、壓實(shí)度等都有嚴(yán)格要求。很多公路工程項(xiàng)目建成投入使用不久就出現(xiàn)了嚴(yán)重的早期病害,主要原因?yàn)槁坊┕べ|(zhì)量不達(dá)標(biāo)。在公路路基施工中采用沖擊碾壓技術(shù)可有效保障施工質(zhì)量和效果。相比于傳統(tǒng)的路基施工技術(shù),沖擊碾壓技術(shù)具有更大的影響深度,壓實(shí)連續(xù)性比較好,影響深度能夠達(dá)到6 m,傳統(tǒng)碾壓技術(shù)只能達(dá)到0.6~0.7 m,因此,采用沖擊碾壓技術(shù)每次填筑厚度可達(dá)到1~1.5 m,可大幅提升公路路基施工效率。值得在公路路基施工中大范圍應(yīng)用。

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