淺析沖擊式壓路機在路基施工中的應用

周 峰

1 沖擊式壓路機的介紹

沖擊壓實技術是一種用非圓形、大功率、連續滾動沖擊壓實路面、路基的技術,它于 20世紀 50年代由南非Aubrey Berrange公司提出,但成為一種成熟的可供實用的非圓滾動沖擊式壓路機則是在 20世紀 70年代 ～80年代,90年代開始向全球推廣。沖擊式壓路機 1995年引入我國,它與傳統壓路機相比,最大特點是其非圓形的沖擊輪外形,為了行駛的平穩和最低的能量消耗,其外形主要為三、四、五邊的正多邊形。沖擊輪有一個或兩個,分別稱為單輪或雙輪沖擊式壓路機,牽引方式有自行式和拖式。

沖擊式壓路機所具有的動力來自于三部分:1)沖擊輪重心位置提升所蓄的勢能;2)沖擊輪轉動的動能;3)沖擊輪在滾動過程中克服土體變形所做的功。沖擊能量的大小與碾輪的質量、質心的高度、牽引的速度、非圓形輪廓的邊數和土質等參數有關。因沖擊輪的勢能是基本的,可表征的,所以用沖擊輪的勢能作為沖擊式壓路機的型號,如 25 k J,15 kJ,20 kJ,30 kJ等。

2 主要特點

1)生產效率高(見表1)。2)經濟效益顯著,減少環境污染。3)能夠減少路基的沉降量。4)提高路基的整體強度。

表1 沖擊式壓路機與普通壓路機各項指標對比表

3 沖擊式壓路機適用范圍

1)地基沖擊碾壓;2)土石混填、填石路堤分層沖壓;3)路基補壓;4)舊砂石(瀝青)路面沖壓;5)舊水泥混凝土路面沖壓;6)對于風積沙、鹽漬土等特殊土在試驗段試驗結果的基礎上,經過充分論證方可實施。

4 不宜采用沖擊碾壓的路段

1)加筋土擋土墻路段;2)舊路改建中擋土墻、橋梁和涵洞等的承載力不足以承受沖擊碾壓荷載的路段;3)含水量超出范圍,經沖擊碾壓試驗驗證效果不明顯的路段;4)路基增強補壓試驗段沖擊碾壓 20遍后平均下沉量不大于 30mm的路段;5)建筑物安全間距不足的路段;6)有需要特別保護的建筑物路段。

5 三邊形雙輪沖擊式壓路機施工工藝

1)施工段落要求:路基填筑有效長度不小于 300m,填筑材料適用于含水量在最佳含水量+2%～-3%范圍內土質均勻的砂性土,路堤的分層沖擊碾壓高度限于下路床底面以下的 93%,94%區,路床部分用符合《公路路基施工技術規范》要求的材料用振動壓路機分層壓實,沖擊碾壓的轉彎區域應位于距橋臺等構造物 20m～30m范圍內,沖擊碾壓范圍每側應加寬 1m～1.5m,據此放樣定出坡腳界線樁。當受限不能加寬時,應采用振動壓路機將路堤邊緣 2m～3m分層壓實。2)施工時,牽引車的功率應與沖擊式壓路機的型號、噸位相匹配,保證行駛速度在 10km/h～15km/h,施工場地寬度大于沖擊式壓路機轉彎半徑的 4倍時,以道路中心線對稱地將場地分成兩半,壓實行駛路線如圖1所示;施工場地的寬度小于4倍轉彎半徑時,可按如圖2所示的沖壓方式進行,根據實際情況在施工場地的兩端設置所需的轉彎場地,壓實行駛路線應設置易于機手辨識的臨時標記物,便于按相應的標線沖擊碾壓。3)沖壓采用錯輪的方式,輪跡之間不重疊,對三邊形雙輪沖擊式壓路機錯輪時橫向留有 26cm的空隙,沖壓 1次的計算壓實寬度為 2m,經錯 1個輪寬沖壓 1個來回后,計算沖壓寬度 4m,按此方法計算,整個場地全部壓完為 1遍。對于縱向排列,每遍應錯 1/6周長,每次沖擊工作面波峰,達到沖擊點的滿布、均勻,增強沖壓整體效果。4)若工作面起伏過大,應停止沖壓,用平地機每 5遍整平一次再繼續施工。揚塵情況嚴重時應灑水,當含水量較低時,宜在前一天灑水濕潤,沖壓時應注意沖擊波峰,錯峰壓實,沖壓 5遍應改變沖壓方向。5)施工中出現“彈簧”翻漿現象,應暫停施工,采取相應的技術措施后方可繼續施工(一般采用換填或摻灰處理)。6)路基的沖壓施工工序為:基地檢測合格→沖壓層填土→表面穩壓與平整→埋設檢測點→沖擊碾壓→質量檢測。7)路堤的分層填筑沖壓后表面松土 20cm不必重新整平和振動碾壓,可直接按計入下一層上土的松鋪厚度,進行下一層沖擊碾壓。8)沖壓施工場地附近有構造物時,應注意觀察,發現異常情況時,立即中斷施工。當路堤填筑路段有圓管涵或箱涵時,涵頂填土厚度達到 1.5m以上方可進行沖壓,以避免構造物損傷。9)施工過程中應合理安排施工時間,減少噪聲與振動對環境的影響。10)沖壓邊角及轉彎區域應增加適當的壓實遍數,達到壓實標準并保證與中部壓實效果的均勻性。對沖壓邊角及轉彎區域應采用強夯機夯實工藝措施達到壓實標準,或者是在臺背回填時將有效壓實斷面以外的填料全部挖除重新填筑。11)施工沖壓過程有專人負責,指揮行駛路線,記錄沖壓遍數,調度平地機和灑水車做好輔助工作。12)加強對員工的安全生產教育,樹立安全第一的觀念,操作機手上機前必須經嚴格的培訓,合格后方能上機。每臺至少配備 2名機手,輪流作業,每名機手每次沖壓時間不宜超過 2 h,沖擊碾壓范圍內的出入口應有醒目的安全標志,禁止無關車輛與人員出入。目前沖擊式壓路機施工效果已為廣大工程技術人員認可,但由于沖擊式壓路機施工屬于新技術,應做好試驗段總結,同時在施工過程積極探索總結經驗,不斷總結完善施工工藝、檢測方法與質量管理措施,加強施工過程的檢查和記錄,經常同兄弟單位和設計單位做技術上的溝通和交流,使沖擊式壓路機更好的服務于我們路基工程的施工。

[1] 吳立堅.公路沖擊碾壓應用技術指南[Z].2007.

[2] JTG F80/1-2004,公路工程檢驗質量評定標準[S].

[3] 馬穎歐.關于等級公路路基壓實度的探討[J].山西建筑,2009,35(11):257-258.