浅议冲击压实技术在山岭重丘区的应用

王 宁

1 概述

高速公路路基施工质量的好坏将直接影响到路面的稳定性和整条路线的使用品质。在高速公路山岭重丘区路段,地形陡峭,沟谷发育,植被茂密,导致在路基施工过程中半填半挖路基多、薄层软土处理多、纵向填挖多。同时,因为沟谷纵横,导致桥涵结构物数量偏多,填方施工不能连片形成规模,给工程质量控制带来较大的难度。为解决以上诸多难题,提高路基压实密度,目前普遍采用蓝派冲击式压路机进行压实施工,它具有运行速度快,施工工序少、工期短、成本低,应用范围广等优点。

2 工作原理

蓝派冲击式压路机是采用非圆形、大功率、连续滚动冲击压实路面、路基的技术(图1为蓝派冲击压实作用原理示意图),外形为多边形,如三边形、四边形或五边形等,由牵引机和压实轮两部分组成,由牵引车带动非圆形轮滚动。多边形滚轮的大小半径所产生的位能落差与行驶动能相结合,沿地面对路基填料进行冲压、揉搓和冲击的连续碾压作业。在这种“揉压—碾压—冲击”的综合作用下土石颗粒重新组合,强迫排出土石颗粒之间的空气和水,细颗粒逐渐填充到粗颗粒孔隙之中,使被压实材料产生永久性残余变形,从而使土体得到压实。工程实践表明,正确使用公路冲击碾压技术,其效果明显,能较好地消除路基的潜在工程隐患,提高公路建设质量。

3 蓝派冲击式压实机(6830三边形)在山岭重丘区试验段的应用

3.1 试验段施工准备工作

1)按照试验段施工方案,参与本次试验段施工及管理人员就位,试验段施工所需的机械设备调集就位,试验段施工所需的试验、测量仪器就位;2)由试验段现场负责人对参与本次试验段施工的人员进行技术交底,使全体人员了解本次试验段施工的目的、施工工作步骤工艺流程、注意事项;3)先按照试验段施工方案,对试验段进行测量放样,确定出试验段施工范围,然后用平地机将区域内刮平整,再用压路机对路基进行压实;4)按照试验段确定的冲击碾压测试点布置示意图(压实度、沉降观测点)重新进行测量放样,纵向区段为K33+360～K33+450,冲击碾压路基边线为纵向填挖分界线位置,再往填方一侧量24 m确定出试验段施工范围。测量放样后,将点引出,以便于迅速恢复点位。对沉降观测测试点地面高程进行测量并做好记录;按照放样的压实度测试点位位置对地表以下20 cm处压实度进行检测。

3.2 试验段施工实施阶段的施工组织

1)冲击压路机按确定的冲碾路线对试验段进行冲击碾压试验。2)冲击压路机的行进速度应控制在10 km/h～12 km/h左右,从路基的一侧向另一侧转圈冲碾,冲碾顺序应符合“先两边、后中间”的次序。冲击压实机对整个场地全部压完1次为碾压1遍。此时应接着进行第2遍、第3遍……冲击碾压10遍后暂时停止冲碾,冲击压路机暂时退出施工区域等待。3)由平地机对冲压碾压区域内表面进行平整,平整时注意尽量原地整平且必须保持施工区域内土方平衡,否则影响到试验数据的准确性。4)平整后由重型钢轮压路机对路基表面振动、静压各1遍。5)由测量组根据引出的点测设出沉降与压实度测试点点位,测出各点位的地面高程并计算出与未冲击碾压时的地面高程的高差值。6)压实度检测小组对测试点表面以下20 cm处压实度进行检测,检测后用土将坑洞回填。7)重复前述冲击碾压施工步骤完成第11遍、第12遍……第20遍冲碾,并按前述方法对施工区域平整、碾压、恢复点位、测量标高及压实度。8)再次重复冲击碾压施工步骤完成第21遍、第22遍……第30遍冲碾后停止施工,并按前述方法对施工区域平整、碾压、恢复点位、测量标高及压实度。9)冲击碾压试验段施工结束。

3.3 试验数据与结论

1)采用6830三边形(30 kJ)型冲击压路机对路基表面进行冲击碾压,冲碾20遍平均提高压实度2.6%,产生平均沉降量为3.1 cm。冲碾30遍平均提高压实度3.1%,产生平均沉降量为4.1 cm(见图2,图3)。2)冲击压路机冲碾后对路基填筑土体补压效果明显,可满足密实度提高2%～3%、沉降量达到3 cm～5 cm的要求。路基整体性被均匀压实,抬高了路基的水稳定性和承载力,尤其对下层的强度有较大的提高,在完成对土的压实过程中又完成工后遗留的填土沉降。3)冲击式压路机比传统的静压式和振动碾压式压路机效果要好,有更大的击实能力,冲击碾压前后压实度对比明显,平均压实度超过了97%;有更宽的含水量要求,高液限性土的冲击碾压的含水量上限可放宽至28%。4)冲击式压路机冲碾速度控制在10 km/h～12 km/h时,技术性能和效果良好,能够满足要求。从现场施工情况来看,速度太慢将影响效果。速度越快,冲击补压效果越好,但应注意安全因素,如:保持距路基边安全距离等。故此,在允许的情况下,可适当提高冲碾速度,但不宜过快。5)冲碾施工工艺:测量放样→冲碾前对路基表面进行平整→冲碾第1遍(从一侧往另一侧围圈冲碾,速度10 km/h～12 km/h)→冲碾第2遍→……→冲碾第20遍→平地机整平→振动压路机振压一遍→静压一遍→检测压实度→结束。

4 冲击压实施工过程中注意事项

1)冲击碾压施工单位须加强对员工的安全生产教育,树立安全第一的观点。操作机手在上机前必须经严格的培训,不合格者不得上机。2)冲击压路机颠簸厉害,每台至少应配备2名操作机手,轮流进行作业,每次碾压时间不宜超过2 h,防止疲劳驾驶,不得把机器随便转让他人驾驶。若施工现场灰尘较大,应戴口罩与其他防护措施施工。3)冲击碾压须距路肩边缘1.0 m的安全间距,行驶速度宜在10 km/h～12 km/h。冲击碾压范围内的出入口应有醒目的安全标记,禁止无关车辆与闲杂人员出入。4)若工作面起伏过大,应停止冲压,用平地机刮平后再继续施工。扬尘情况严重时应洒水。当土的含水量较低时,宜于前一天洒水浸润。碾压时冲击波峰,实施错峰压实,每碾压5遍后应调整为反方向冲击碾压。5)施工中若出现“弹簧”现象,可暂停施工,待含水量降低,强度恢复后再施工,也可加铺砂砾(或碎石)垫层后进行施工,但应注意观察冲压效果。

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