冲击碾压在路基原地表碾压中的应用

郐志永 刘志杭

1 工程概况

路线所经区域处于鲁西北黄泛平原较稳定工程地质区。第四系冲积物以亚砂土、砂土夹粉砂为主,多层结构,上层多为黏土,厚度为10 m～20 m和5 m～10 m,一般地基允许承载力在90 kPa～130 kPa之间。淤泥类土分布较广泛,埋深一般大于10 m,对一般工程建筑基础影响不大。浅层地下水主要为第四系孔隙水。为提高地基地表压实度,减少沉降,全线地基表面均采用25 kJ三边形双轮冲击压路机冲击碾压,0 m～0.3 m深度范围内压实度不小于90%,冲击压实遍数不少于20遍。

2 冲击碾压法的作用机理

冲击碾压是利用冲击式压路机低频大振幅冲击力作用于原地表,并快速连续周期性的作用,产生强烈的冲击波向下深层传播,对路基原地表进行冲击碾压,提高原地表的密实度,减少路基的工后沉降。

3 施工方法

3.1 冲击碾压施工工艺

地基土土工试验→测量放样→清理场地→平整场地→测点放样、标高测定→检测土层含水量→冲压→平整、光面→检测压实度、标高→循环冲压→平整、光面→检测、验收→结束。

3.2 冲击碾压的施工准备

1)试验准备:施工前试验室分别取不同深度地基土进行土工试验,测定含水量、最大干密度、CBR等数据,确定土的最佳含水量。2)机械设备。YCT-25冲击碾压机、PY-200平地机、YZ18压路机、洒水车各1台。3)现场场地准备。对施工现场测量放线,测定土层含水量,严格控制地基表层30 cm内土的含水量在最佳含水量ωopt-4%～ωopt+2%范围之内。地基土含水量过高时应翻晒,含水量不足应于碾压前一日傍晚洒水焖料一夜,使土的含水量接近最佳含水量。冲压前,测量人员在冲击区段内布点并测定冲压前的标高。

3.3 冲击碾压施工方法

1)碾压遍数应达到20遍。碾压时应加强观察,发现翻浆、弹簧迹象应及时停止碾压,间歇至孔隙水压力消散后,继续碾压。碾压10遍～12遍后,间歇1 d,再继续碾压至规定遍数。冲击碾压机作业方式:冲击碾压机在冲击区段内作业轨迹以线路中心线为界,由一侧向另一侧进行碾压作业,冲击压路机双轮各宽0.9 m,两轮内边距1.17 m,行驶两次为一遍,其冲碾宽度4 m。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以(45°～φ/2)夹角向土体内分布土压力。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过,形成的理论冲碾间隙双边各0.13 m,当第二遍的第一次向内移动0.2 m冲碾后,即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再回复到第一遍的位置冲碾,依次进行至最终遍数。

2)碾压过程中严格控制冲击压路机的运行速度。冲击碾压机牵引速度控制在10 km/h～13 km/h。

3)冲击碾压 2遍、5遍、10遍、15遍、20遍后,分别用平地机整平,采用光轮压路机静压1遍,检测地基标高。

沉降量与碾压遍数的关系曲线见图1。

3.4 施工控制要求

1)地基表层30 cm内压实度达到90%以上。2)地表沉降量应达到本合同段冲击碾压试验路段地表沉降量标准。3)冲击碾压时遇结构物应调头,轮边距结构物安全距离不小于5 m。4)车辆转弯时应调整转弯路线,使冲击凸轮落点不致重复前次落点,以减少波浪现象。

3.5 使用冲击碾压技术应注意以下几点事项

1)合理选用机型。目前国内生产的冲击压路机就有20多个型号,类别繁多,如果使用不当将很难达到预期的目的。2)正确使用冲击碾压施工工艺。对于双轮冲击压路机应按通过两次为一遍,压实宽度4 m为计算单元,并按前述的施工工艺作业。单轮冲击压路机以通过一次的轮宽为压实计算单位。3)正确理解冲击碾压有较宽的含水量范围。由于冲击压路机具有高能量的压实功能,相当于超重型击实标准的击实功能,达到重型压实度的含水量仅在小于最佳含水量范围内扩大,其大于最佳含水量的范围不会扩大。因此,含水量视土的塑性指数大小,宜控制稠度不小于 1.1～1.2。否则土层冲压会形成弹簧土,无法压实。4)控制构造物的安全距离。为了避免结构物遭到损坏,必须制定相应的措施,严格控制冲击碾压的范围。冲击压路机的轮边与构造物应有至少1 m的安全距离。

4 冲击碾压的经验总结

1)试验段各项数据的分析,压实度的控制因素主要是冲击压实的速度与土层的含水量两个方面。当压实速度控制在10 km/h～13 km/h,土层含水量按最佳含水量控制时,压实度提高较快。15遍以前沉降量较大,15遍以后沉降量几乎没有变化。2)注意冲击作业方式,从一端向另一端全幅进行,同时应遵循路基横向由低向高的冲压顺序。3)注意跟踪检测,当试验段取得了压实机械选型、压实速度、最佳含水量、压实遍数、相邻两遍之间最大压沉量等参数后,施工中要随时跟踪检测,严格遵守试验段参数。任何指标的改变都会引起其他指标的改变,从而影响机械效率的发挥或造成质量隐患。

5 结语

通过施工实践,验证了冲击碾压法低液限粉土路基压实的可行性,同时也验证了冲击设备的性能、效率和施工工艺、施工方法的可行性,为在低液限粉土地区的高速公路路基施工中提供一些参考经验。

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