重型振动压路机在填石路基施工中的应用

张国华

(山西晨润交通科技有限公司，山西 晋中 030600)

填石路基填料粒径大、细颗粒含量较低、空隙率较高、透水性好，但压实困难，为了保证压实质量应优先选用重型压实设备。为了合理选配压实机械，在隰吉高速公路填石路基施工过程中选用两种类型的压实机械进行对比分析。通过在施工现场开展压实试验，分别对不同厚度路基压实过程中的土压力、沉降量和碾压遍数进行检测和记录，分析试验结果作为确定重型振动压路机压实效果的重要依据。

1 工程概况

呼北国家高速公路山西省隰县至吉县段路线全长105.834 km。大宁—吉县段49.479 km，其中路基土石方1 908万m3；特大桥1 337.5 m/1座，大、中桥12 342 m/37座；长隧道8 766.25 m/4座，中、短隧道2 018.52 m/5座，互通式立交1处，服务区1处。本合同段起讫点桩号为K101+840～K106+256.413，全长4.416 km。路线以直线向南，出隧道后经高圪塔后以直线进入瓦原隧道，隧道内设R=950 m平曲线，出隧道后设左转R=750 m平曲线跨越羊尖沟，直线进入窑科隧道，终点为R=1 270 m(左幅R=1 100 m)平曲线接临吉高速公路吉县枢纽，终点桩号K106+256.413，标段全长4.416 km。路基长度792.45 m，其中挖土方3 876 490.90 m3，挖石方39 349.96 m3，利用土方69 371.02 m3，弃方3 675 586.72 m3，弃石方39 349.96 m3，原地面强夯11 287 m2，重夯补夯16 726 m2。本合同段K104+448～K104+987段为填石路基，利用挖方路段石料，为提高压实效果，采用重型振动压路机配合施工，并做好质量控制。

2 填石路基填料工程特性分析

填石路基填料中石料的含量对其工程特性影响较大，石料含量低于30%时，路基结构类似于土质路基的工程性质；当石料含量在30%～70%时，石料在路基中逐步形成稳定的骨架结构，其工程性质与土石混合料相同；当石料含量超过70%时，填料结构为稳定的骨架-孔隙结构，工程性质与石料类似。填石路基强度构成主要来源于石料之间相互嵌挤所产生的内摩擦力，填料之间的黏结力相对较小。本项目路基填料干压抗压强度为115 MPa，压碎值为16.8%。通过选取路基填料进行筛分，确定37.5 mm以上石料占总质量的73.4%，属于填石路基。另外，通过对多组填料进行筛分，确定填石路基填料不均匀系数Cu的范围为10～20，曲率系数Cc的范围为1～3，说明填料均匀性良好。

3 重型振动压路机选型

填石路基空隙率大，石料粒径含量大，压实困难，应优先选用重型振动压路机[1]。重型压路机不仅可以提高路基压实质量，还可以减少压实遍数，提高施工效率，降低施工成本。普通振动压实机单层压实厚度较薄，且需要增加碾压遍数，压实效率低。本项目选用路基填料石料粒径大，必须选用重型振动压路机进行压实。为了比较重型振动压路机的压实效果，本项目建立试验段，选取36 t和22 t振动压路机开展压实作业，并进行压实质量检测，所选压路机为徐工型压路机XS365和XS223JE，压路机参数如表1所示。

表1 填石路基选配压实机械参数

22 t振动压路机是目前公路路基施工过程中比较常用的，本项所选的36 t重型振动压路机更适合填石路基的压实作业。与普通的振动压路机相比，36 t重型振动压路机具有更高的激振力和静线载荷，可以获得更高的压实功[2]。

4 重型振动压路机现场压实试验与分析

4.1 现场压实试验方案

为了减少试验对现场施工的影响，采用开挖路基填料后回填的方式开展试验。在K104+448～K104+987段选取2个测段，分别位于K104+500～K104+600段和K104+700～K104+800段，每个测段两个测点。每个测点在普通碾压后的路基上沿道路方向选取长度为10 m，宽度为2.5 m的施工区域，开挖土槽后埋设土压力盒，分别在槽底和距槽底20 cm各布置一组土压力盒，如图1所示。为了对比分析两种振动压路机的压实效果，采用开挖后埋设土压力盒，然后回填压实。深度为60 cm和80 cm的土槽各两个，回填后分别采用22 t和36 t压路机进行碾压，在碾压过程中对土压力盒的土压力进行检测。

现场压实试验质量检测方法采用沉降差法，通过测量路基单次碾压前后的沉降差，确定填石路基压实度是否达到压实标准[3]。测量方法采用四等水准测量，结合相关施工经验，60 cm，80 cm厚压实层标准沉降差分别控制在3 mm，4 mm以内。

4.2 现场压实试验结果分析

4.2.1 60 cm厚路基现场压实试验结果分析

在K104+500～K104+600段布置两个测点，每个测点开挖60 cm深土槽，分别采用两种型号的压路机进行碾压。在路基压实过程中，记录两种型号压路机每一遍压实过程中两组土压力盒的土压力，如表2所示。收集沉降测量数据，绘制不同碾压遍数路基累积沉降量变化曲线如图2所示。

表2 60 cm厚路基压实试验土压力数据

分析表2所列土压力盒数据，采用两种类型进行路基压实过程中，随着碾压遍数的增加，土压力检测值不断增加，且呈现前期增长速度快，后期增长速度慢的趋势。在碾压初期，采用36 t压路机土压力增长速度快，碾压3遍以后土压力增长速度逐渐减小，碾压5遍后趋于稳定[4]；而采用22 t压路机土压力在第7遍时达到稳定状态。二者土压力最大值分别为0.067 MPa和0.061 MPa，36 t压路机较22 t压路机约高8.9%。

分析图2所示路基现场压实累积沉降量变化曲线，随着碾压遍数的增加，路基沉降量前期增长速度较快，后期逐步趋缓，36 t压路机在碾压5遍后沉降差小于3 mm，达到了压实标准，而22 t压路机在碾压7遍后达到压实标准。碾压结束后，采用两种类型压路机碾压的路基均达到了密实状态，但采用36 t压路机沉降量更高，为68 mm，较22 t高3 mm。

4.2.2 80 cm路基现场压实试验结果分析

在K104+700～K104+800段布置两个测点，每个测点开挖80 cm深土槽，分别采用两种型号的压路机进行碾压。采取与上述60 cm路基相同的方式收集土压力和路基沉降量检测数据，土压力盒数据如表3所示，不同碾压遍数路基累积沉降量变化曲线如图3所示。

表3 80 cm厚路基压实试验土压力盒数据

分析表3土压力检测数据，土压力变化趋势与60 cm基本相同，36 t压路机在碾压6遍后土压力达到稳定状态，最大值为0.069 MPa；22 t压路机在碾压8遍后土压力达到稳定状态，最大值为0.057 MPa。对比分析可以得出36 t压路机压实后土压力最大值较22 t高约17.4%。

分析图3路基累积沉降曲线变化趋势，也是呈现前期增速快，后期逐渐趋缓，最终达到稳定的趋势。采用36 t压路机在碾压6遍后沉降差达到4 mm以下，达到压实标准，最终沉降量为115 mm；22 t压路机在碾压8遍后达到压实标准，最终沉降量为99 mm。在路基达到压实标准后，36 t压路机碾压后最终沉降量较22 t高出16 mm，说明采用36 t振动压路机压实后路基密实度更高。

5 结语

为了提高填石路基压实效果，选用重型振动压路机进行施工，并在施工现场开展压实试验，进行土压力和沉降量检测，与普通振动压路机对比分析确定压实效果。分别在两个测段布置测点开挖60 cm 和80 cm深土槽，回填后分别采用36 t和22 t振动压路机进行压实，分析试验数据得出采用36 t振动压路机碾压后土压力和沉降量均明显高于22 t振动压路机，且铺层厚度越大差值越大。另外，采用36 t振动压路机碾压遍数较22 t振动压路机减少2次左右，相较更节约燃油，经济性更好。总之，采用重型振动压路机不仅可以达到更高的压实质量，还具有良好的燃油经济性。