變電站場平施工采用沖擊碾壓回填的參數探討

陳祿俊

摘要：對于沖擊碾壓施工工藝，我國尚處于早期應用階段，缺乏相關規程、規范，對它的設計、施工技術規定較少。目前可查的最權威的參考資料是由交通部公路科學院主編的《公路沖擊輾壓應用技術指南》，據該《指南》要求，須在回填前進行試驗段施工，以確定工藝參數、質量檢驗方法和控制標準。

關鍵詞：沖擊碾壓;壓實系數;最優虛鋪厚度;最優碾壓遍數

一、前言

沖擊輾壓是指采用沖擊壓路機對輾壓面進行壓實的一種土方回填施工方法，適用于大面積土石混填，輾壓工效高，對含水率要求相對寬松。它由南非Aubrey Berrange公司于20世紀50年代提出，70-80年代逐漸發展成熟，90年代開始向全球推廣，1995年引入我國，目前主要用于道路施工，變電站大面積場平施工目前應用處于空白區域。

二、沖擊碾壓效果影響因素分析

土方回填時，土粒在外界施加的壓實功作用下擠密、壓實。土粒所受壓實功越大，擠密效果越好，反之則差。

在施工過程中，影響沖擊碾壓回填壓實效果的因素很多，概括起來可參考圖1。其中壓路機沖擊勢能、碾壓行駛速度、碾壓路線等因素對單位土體壓實功的貢獻都可以通過調整土層虛鋪厚度、碾壓遍數來改變，因此是次要因素;同時檢測方法、表征手段并不影響土方回填實際壓實效果，也是次要因素;只有土層特性、土層虛鋪厚度、碾壓遍數為主要因素，它們對單位土體所受壓實功的影響最大，是著重研究的對象。

圖1 沖擊碾壓壓實系數影響因素

上述原因分析中，檢測方法、表征手段的準確性會影響到壓實效果的判斷，常用的回填土取樣方法中，碎石土采用灌水法（灌砂法），粉土采用環刀法。

三、沖擊碾壓施工方案

1）清除腐植土：在進行填土石料之前，必須先對場地進行清理，其主要包括路基范圍內的樹根、草皮等植物的根系，集中堆放。

2）試驗場地粗平整：對回填表面進行粗平，保證在回填表面沒有較大石塊突出，凹凸相差不超過100mm，坡度不超過6%。

3）填料鋪攤：采用倒鋪的方進行填料虛鋪，最大虛鋪厚度為1.2m，因場地不平，大面積虛鋪厚度控制在1.0m左右，局部小于0.8m，最薄處為0.5米。

4）沖擊輾壓：在采用沖擊式壓路機進行輾壓的過程中，每次轉彎時都應該不斷的調整轉彎路線，從而才能使沖擊凸輪落點與之前的落點不重復，確保填方得到有效的壓實。見圖2：

圖2? 沖擊碾壓行走路線圖

5）關于輾壓一遍的定義：所有鋪土面均經過一次輾壓即輾壓一遍。

6）17遍以后：分別在輾壓17遍、20遍、23遍、26遍、29遍時進行取樣（壓實系數和固體體積率），單層每個采樣點深度方向宜采測三個點，分別在-30cm～-60cm、-60～-90cm，-90cm～-120cm處采得。取樣點分布見圖3：

圖3 取樣點分布圖

7）對取樣點坑的處理方式：例如17遍數時的取樣坑處理方法：將取樣坑內挖出的土復填入坑，用同樣工況輾壓17遍。

8）試驗結果顯示局部達不到要求時的處理：例如試驗結果顯示1.0米以下的填土壓實度達不到要求，則將填土表層刮除一定厚度至余土總厚不超過1m后，按試驗工況進行輾壓至合格。

四、沖擊碾壓參數確定

2.1最佳鋪土厚度

單點分析（以10#取樣點為例）：三個不同深度各輾壓遍數與壓實系數的關系，輾壓17遍、20遍時三個取樣深度的壓實系數低于設計提出的壓實系數≥0.94;當輾壓23遍時，30cm～60cm深度的壓實系數為0.97，60cm～90cm深度的壓實系數為0.96，90cm～120cm深度的壓實系數為0.94。隨著輾壓遍數的增加，30cm～60cm、60cm～90cm、90cm～120cm三個深度的壓實系數無明顯提高。

圖4? 10#取樣點輾壓遍數與壓實系數關系曲線

綜合分析：從各取樣點不同深度各輾壓遍數與壓實系數關系曲線上可以分析得出，沖擊輾壓17遍、20遍時，其壓實系數均低于0.94，從曲線趨勢上輾壓17遍至輾壓23遍段，壓實系數隨輾壓遍數增加而提高，至23遍后，輾壓遍數增加，壓實系數基本沒有提高。壓實度主要受沖擊能量、填料虛鋪厚度及物理性質共同決定;在固定沖擊輾壓工藝、能量及填料情況下，輾壓23遍基本能達到設計要求的壓實系數≥0.94，輾壓遍數超過23遍很難再提高壓實系數。

因此，沖擊輾壓最優遍數為23遍。

2.2虛鋪厚度分析

圖5 ?沖擊輾壓23遍后壓實系數平面等值圖

從“輾壓23遍壓實系數平面等值線圖（圖5）”看，0.3m～0.6m深度1、8、9、13取樣點一側（虛鋪厚度1.2m）壓實系數均≥0.94，4、5、12、16取樣點一側（虛鋪厚度0.6m）壓實系數除4取樣點的壓實系數為0.93外，其它取樣點的設計要求≥0.94;0.6m～0.9m深度11取樣點的壓實系數為0.93，低于設計要求≥0.94，其它取樣點的設計要求≥0.94;0.9m～1.2m深度只有2、8、9、10取樣點的壓實系數≥0.94，1、7、15、16取樣點的壓實系數低于0.94，3、4、5、6、11、12、13、14取樣點未作壓實系數試驗。

根據上述分析，排除施工工藝、輾壓遍數及填料性質差異情況下，除虛鋪厚度0.6m一側極個別取樣點的壓實系數低于設計要求外，虛鋪厚度≤1.2m米的壓實系數達到設計要求要求≥0.94。而取樣深度0.3m～0.6m、0.6m～0.9m絕大多數點的壓實系數達到設計要求≥0.94，0.9m～1.2m取樣深度多數點的壓實系數低于設計要求≥0.94。再對比輾壓23遍取樣點的壓實系數，從虛鋪厚度較薄一側看，同等沖擊輾壓能量（25kJ）且不考慮下臥層軟硬程度的前提下，輾壓遍數超過23遍后，壓實系數沒有提高，表明回填土輾壓已達最好效果。

回填土虛鋪厚度過薄，相同輾壓遍數下，回填土擾動過多，不利于固結，導致壓實系數低于設計要求;而回填土虛鋪厚度過厚，相同輾壓遍數下，回填土因沖擊能量輾壓不夠，回填土得不到有效固結，同樣導致壓實系數低于設計要求。因此，綜合考慮壓實系數、回填土虛鋪厚度的關系，在現沖擊能量為25kJ的情況下，虛鋪厚度宜控制在0.9m～1.0m。

五、結論

在沖擊能量為25kJ的情況下，碎石土的最佳虛鋪厚度以0.9～1.0m為宜，最優碾壓遍數為23遍。

參考文獻：

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