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冲击压路机对公路路基进行增强补压施工

添加时间:2016-04-03

     随着工程施工中新工艺新技术的发展,冲击碾压施工技术因其本身的特点被越来越多的运用到工程建设施工当中。冲击碾压施工就是采用冲击式压实机(一种高振幅低频率的新型压实设备),配备压实轮,压实轮在牵引机拖动行驶滚动中将高位势能转化为动能对地面进行冲击从而对土体的深层产生较强的冲击能量,同时辅以滚压、揉压的综合作用,使土石颗粒之间发生位移、变形和剪切,随着土石密实度增加,其影响深度也逐渐增加,从而使土体深层随着冲击波的传播得到压实。

  通过冲击式压实机的冲击碾压,能有效减少公路路基的工后沉降量,大大改善因不均匀沉降而形成的道路病害,提高路基的整体强度和均匀性,对于暴露地基或路基的内部缺陷、避免隐患、提高施工质量等具有显著的效果。对于保证道路的使用质量具有重要的作用。

  冲击压实机的技术特性决定较现行常规压路机不同的压实工艺,不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法,而是以冲击力向土体深层扩散分布的性状,提出新的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽0.9m,两轮内边距1.17m,行驶两次为一遍,其冲碾宽度4m。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0.13m,当第二遍的第一次向内移动0.2m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。冲击压路机向前行驶在纵向冲碾地面所形成的峰谷状态,应以单双两遍为一冲压单元,当双数遍冲压时,调整转弯半径,达到对形成的波峰与波谷进行交替冲碾,使地面峰谷减小,表面接近平整。冲击压路机一般行驶按顺时针与逆时针方向每五遍进行交换作业。各种土石路基冲碾20~40遍可以使路基形成厚1.0~1.5m的均匀加固层。

  3工程实际

  3.1工程概况

  某高速公路路基土石方工程有路基挖方约69万m3,路基填方约80万m3,其中高填段5处,最大填方高度17m,且多段路基处于水田和洼地中。针对该段高填路堤、水田及洼地等软弱地基较多,工期紧等特点,为确保路基施工质量,达到增压和补压、减小工后沉降效果,施工中每填高115m,在路基压实度已达到规范要求时采用YCT25型冲击式压路机(三边弧形型)实施冲击增强补压,冲击遍数≥20遍。

  3.2试验段施工

  为了掌握YCT25型冲击式压路机(三边弧形)对路基冲击增强补压的效果,以获得最佳施工工艺,我们在某工程段94区域做冲击碾压试验路段。

  3.2.1试验路段准备工作

  冲碾前统计冲击路段填筑高度、层次、填料的物理(力学)性能实验结果(包括颗粒分析、液塑限、最大干密度、最佳含水量、CBR值及天然含水量),在路基上有规律的布置一系列测点,用白灰作出标记。试验段填料为低液限粘土(最大干密度ρd=2.11、最佳含水量W=8.12%),每20m布置3个测点,分别在路基中线、距离左、右边线1m处。然后用水准仪测量高程(或相对于某固定点的读数),记录第一组测量数据(即冲碾前的高程),再用灌砂法检测所布测点的压实度,记录第一组试验数据(即冲碾前的压实度)。压实度的测点应避免与高程点重复,此时的压实度应是测点以下30cm的数据。

  3.2.2冲碾过程

  (1)冲碾时压路机从路基一侧边缘行驶至终点后,转弯反向沿线路中心向起点行驶至起点;再转向路基边侧行驶,牵引车行驶应使压实轮的轮迹重叠三分之一以上,以保证弧形轮中间部分被冲碾到,如此一环一环冲碾。当压路机轮迹到达另一侧边缘时完成冲碾一遍。由于压实轮弧形的构造特点,冲碾一遍结束时仍有部分路基未被冲碾到,此时应接着进行第二遍、第三遍⋯⋯,当冲碾完成五遍时整个路基基本上都被冲碾到,此时停止冲碾,检测压实度和高程。

  (2)准确恢复测点,测出测点高程,记录第二组测量数据(即冲碾第五遍时的高程)。由于路基上部约30cm范围内的土已被冲碾结块或松散,所以检测压实度时应该在测量处挖掉30cm深的表层土样,再按正常检测方法进行,记录第二组数据(即冲碾五遍时压实度)。

  (3)继续冲碾,检测并记录冲碾第10遍、15遍、20遍的高程和压实度数据并将结果整理汇总成表,详见表1。

  表1试验段数据统计表              

  3.3试验段小结

  从表1可以看出,当路基压实度已达到规范要求后,每填筑层厚1.5m并冲碾20遍后可以进一步压沉3.8~5.3cm,压实度提高3个百分点以上,能够达到增强补压的要求。当冲碾完成20遍时,冲碾效果已较理想,所以路基每次冲碾时应不少于20遍为宜;厚度宜控制在每1.5m为一层进行冲碾,分层冲碾时应注意搭接重合部分宜大于2.0m;从试验效果分析,冲击压路机的行驶速度宜控制在12km/h左右,这就要求填筑层要有一定的工作长度,让机械能达到要求的速度。

  3.4冲击压实施工工艺

  用平地机对冲压工作面进行清理,整平;埋设观测点标志,观测沉降标志的标高;检测冲击碾压前的压实度和路基含水量;冲击压路机一般有两个冲击轮,两轮之间有一定的间隙,而且介质受冲击后落点间断分布。所以冲击压实采用来回错轮的方式,轮迹之间不重叠。第二趟错轮时,一个单轮从第一趟轮迹间隙通过,依次类推直至全部表面被通过压实一遍;第一遍后在纵向上错开冲压落点1/6冲击轮周长,保证每一个点都被压实,达到落点均匀分布,整体增强的目的;冲击压实工作时,冲击压路机的行走线路采用环形法,对于较宽的路基,可先从路基中线开始,到冲压端头时转向一边侧,沿路基边侧返回,到端头然后再转向路基内,沿路基另半侧靠中线开始第二趟错轮方式冲压,依次类推冲压不小于20遍,使有效压实深度范围内的路基均匀密实;冲压过程中如因轮迹过深而影响压实进行时,可用平地机平整后再冲击压实,若路基表面扬尘,可用洒水车适量均匀洒水继续冲压;冲击压实后表面含水量明显增大或软弹,应停止冲压,待含水量适度或再固结后方可继续冲击压实。若表土干燥,应适量洒水,以保证压实效果;冲压结束后测碾压后检测压实度和路基沉降值;冲压结束,用平地机整平施工冲压路段,采用重型钢轮压路机将路基表面碾压密实平整。

  3.5施工注意事项

  冲击压实前,工作面应平整、并用重型振动压路机碾压密实,方可冲击压实施工;如表面干燥要适量洒水,防止表面粉尘化,影响能量深层传递;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;冲压过程中应匀速冲击压实,变速时必须停机,在一个冲击压实行程中不得变速。冲压过程中应保持正确的行驶方向,并保证不产生漏压现象。上下坡时,应事先选好档位,不得在坡顶上换档,下坡时,不得使用空档向下滑行;从路基中部向两侧冲压,冲击压实时,距路基边缘安全距离不少于110m。冲压傍山路基时,应由里侧向外侧冲压,距路基边缘安全距离不少于115m;工作时遇结构物应调头,安全距离应为5m。距桥台背的距离小于台高加2m的范围,或近于15m的范围,防止压实对桥台的影响;距涵洞顶填土高小于215m的范围和填石路基的石块强度大于15MPa时,距涵洞顶小于4m的范围不适宜冲击压实;有路肩式挡土墙的路段,或路堤式挡土墙的墙背部位不适宜冲击压实;作业前,各系统管路及接头部分应无裂纹、松动和泄漏现象,确认正常后方可启动;对于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的出入;夜间施工时,现场必须有符合操作要求的照明设备;对需要保护的结构物、施工中的小桥涵、穿越路基的管线等应设置围栏,并悬挂警示标志。路堤边坡等必须有夜间警示标志;施工过程中须注意噪声对环境的影响,合理安排施工时间。

  总之,根据试验结果,经冲击碾压20遍后,路基的压实度均有不同程度的提高,使原来路基强度整体提高。冲击碾压过的路基,不仅达到增强补压的效果,而且减少了路基本体的工后沉落量,提高了路基的稳定性和承载力。随着车辆载货能力的增加和高速行驶的需要,对道路的质量要求也越来越高,在我国高等级道路施工中,冲击碾压的应用将更加广泛。

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