沖擊壓實(shí)技術(shù)在高速公路路基施工中的應(yīng)用實(shí)踐

閆 峰 利

(山西省襄汾縣交通運(yùn)輸局，山西 襄汾 041500)

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沖擊壓實(shí)技術(shù)在高速公路路基施工中的應(yīng)用實(shí)踐

閆 峰 利

(山西省襄汾縣交通運(yùn)輸局，山西 襄汾 041500)

結(jié)合工程案例，介紹了沖擊壓實(shí)技術(shù)在高速公路路基施工中的應(yīng)用，闡述了其具體的施工工藝，提出沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用可提高路基的壓實(shí)度，也可提高路基的水穩(wěn)定性及強(qiáng)度。

高速公路，路基工程，沖擊壓實(shí)技術(shù)

1 沖擊壓實(shí)技術(shù)

沖擊壓實(shí)技術(shù)是以沖擊碾壓技術(shù)的施工特點(diǎn)為依據(jù)并以沖擊式壓實(shí)機(jī)為實(shí)現(xiàn)手段的施工技術(shù)，而沖擊式壓實(shí)機(jī)主要依靠碾靜重壓力、振動(dòng)力及沖擊力共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)壓實(shí)。沖擊壓實(shí)技術(shù)的作用原理為：在機(jī)械拖動(dòng)行駛滾動(dòng)中，配備壓實(shí)輪并以壓實(shí)輪的動(dòng)能沖擊地面，以增加深層土體的沖擊能量；充分發(fā)揮壓實(shí)機(jī)的滾壓及揉壓作用，以促使土石顆粒間產(chǎn)生變形、剪切及位移，從而增加土體的密實(shí)度及提高土體的影響深度，并最終壓實(shí)深層土體；在牽引機(jī)的拖動(dòng)下，壓實(shí)輪通過(guò)在地面上連續(xù)作用來(lái)壓實(shí)地基。根據(jù)沖擊壓實(shí)技術(shù)的作用原理可歸納出，此項(xiàng)技術(shù)具有下列特點(diǎn)：沖擊壓路機(jī)具有低頻高振幅的特點(diǎn)，此種壓路機(jī)的沖擊量高達(dá)15 kJ～30 kJ及荷載數(shù)據(jù)可達(dá)2 500 kN～3 500 kN,且能融合熱能與地面動(dòng)能并產(chǎn)生沖擊作用，以起到強(qiáng)夯相重與振擊的效果；在沖擊壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用中，可按下列公式計(jì)算及控制施工撓度：f=f1+f2+f3+f4，其中，f1,f2,f3,f4分別為除去預(yù)應(yīng)力損失后預(yù)加力所產(chǎn)生的上拱度、梁段自身靜載所產(chǎn)生的下?lián)隙取冶凼┕ぶ信R時(shí)施工荷載所產(chǎn)生的下?lián)隙取g期增長(zhǎng)期間混凝土的徐變系數(shù)；路基壓實(shí)中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用可使路基的壓實(shí)度達(dá)到95%，同時(shí)亦可提高路基的水穩(wěn)定性及強(qiáng)度。

2 沖擊壓實(shí)技術(shù)在高速公路路基施工中的應(yīng)用

2.1 工程概況

某高速公路位于南亞熱帶氣候區(qū)。該區(qū)段的年均氣溫為21 ℃～23 ℃，年均降水量約為1 600 mm，具體集中于7月～9月，同時(shí)此路段屬于剝蝕殘丘龔崗堅(jiān)硬～半堅(jiān)硬層狀碎屑巖類工程地質(zhì)區(qū)。此工程項(xiàng)目的高填方路基共5處，高路堤具體采用分層填筑+分層夯實(shí)的施工方式。就填高大于10 m且連續(xù)長(zhǎng)度不小于80 m的填方路堤而言，每填高2 m的同時(shí)便沖擊碾壓20遍，同時(shí)填至94區(qū)頂后，再補(bǔ)壓20遍。

2.2 施工工藝

圖1為沖擊壓實(shí)施工工藝流程圖。

根據(jù)圖1，本章節(jié)側(cè)重從下列方面淺析沖擊壓實(shí)技術(shù)在高速公路路基施工中的應(yīng)用。

2.2.1 準(zhǔn)備工作

選擇一套壓實(shí)度檢測(cè)工具及一臺(tái)灑水車、平地機(jī)、牽引車、三邊形沖擊壓路機(jī)；待路基填土高度到?jīng)_擊高度后，用平地機(jī)整平路基表面，注意需確保平地機(jī)沖擊力的均勻傳遞，從而獲取最佳的沖擊碾壓效果；按沖擊碾壓作業(yè)面長(zhǎng)度及下列要求，布置好沉降與壓實(shí)度檢測(cè)面：就長(zhǎng)度小于200 m的沖擊碾壓工作段設(shè)2個(gè)檢測(cè)斷面，同時(shí)就長(zhǎng)度為200 m～400 m及大于500 m的沖擊碾壓工作段分別設(shè)3個(gè)、4個(gè)沉降觀測(cè)斷面；在沖擊碾壓之前，準(zhǔn)確埋設(shè)所有沉降觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)志，同時(shí)準(zhǔn)確記錄高程觀測(cè)數(shù)據(jù)，且注意：所有沉降檢測(cè)斷面均應(yīng)設(shè)3點(diǎn)，并在所有壓實(shí)度檢測(cè)斷面的中線側(cè)邊檢測(cè)1點(diǎn)。

2.2.2 施工工藝要求

1)選用雙輪三邊形沖擊壓路機(jī)，即按錯(cuò)輪+不重疊輪跡的方式進(jìn)行沖擊碾壓，具體碾壓20遍，但在碾壓時(shí)，應(yīng)對(duì)下列施工點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制：按錯(cuò)峰壓實(shí)的方式?jīng)_壓5遍后，再轉(zhuǎn)變沖壓方向；沖壓10遍、15遍及20遍之后，再分別檢測(cè)相同部位的高程與壓實(shí)度，然后再與沖壓之前的高程與壓實(shí)度進(jìn)行比對(duì)，以了解沖壓后的路基沉降與壓實(shí)效果，從而得出碾壓遍數(shù)與碾壓方法的最優(yōu)值。

2)當(dāng)場(chǎng)地寬度比沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑大出4倍時(shí)，從道路中心線將場(chǎng)地劃分成相互對(duì)稱的兩份，并按圖2a)的沖壓方式進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)；當(dāng)施工場(chǎng)地寬度比沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑小4倍時(shí)，則按圖2b)的沖壓方式進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，同時(shí)根據(jù)客觀實(shí)際，將所需的轉(zhuǎn)彎場(chǎng)地設(shè)在施工場(chǎng)地的端部。

3)沖擊碾壓時(shí)，首先應(yīng)將沖擊壓路機(jī)的行進(jìn)速度控制在10 km/h～15 km/h，然后再以轉(zhuǎn)圈的方式從路基的某一側(cè)面向?qū)?cè)沖壓，具體按“先兩邊、后中間錯(cuò)輪”的順序開(kāi)展沖壓作業(yè)，且注意輪跡完全覆蓋路基表面記為沖壓1遍。

4)沖擊碾壓時(shí)，若路基壓實(shí)度受到輪跡過(guò)深的影響，則應(yīng)先用平地機(jī)平整，然后再繼續(xù)開(kāi)展沖壓作業(yè)；若路基表面揚(yáng)塵現(xiàn)象嚴(yán)重，則應(yīng)先灑水(用灑水車)，然后再繼續(xù)開(kāi)展沖壓作業(yè)。

5)當(dāng)沖擊碾壓作業(yè)完畢后，先用平地機(jī)對(duì)沖擊碾壓路段進(jìn)行整平作業(yè)后，再用重型鋼輪壓路機(jī)對(duì)路基表面進(jìn)行碾壓平整作業(yè)。

2.3 實(shí)際應(yīng)用

工程施工方分別在K113+600～K113+760，K118+240～K118+320高路堤的94區(qū)按10遍、15遍、20遍設(shè)2個(gè)斷面(每個(gè)斷面設(shè)3個(gè)點(diǎn))，然后再開(kāi)展比對(duì)試驗(yàn)。

1)現(xiàn)場(chǎng)記錄資料顯示，路基沖壓10遍時(shí)，分別就K113+700，K113+740，K118+280及K118+320斷面的左右兩側(cè)、中間部位共12個(gè)點(diǎn)的沉降量做了檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，此12個(gè)點(diǎn)的最小、最大沉降量分別為3 mm，52 mm，沉降量均值為28 mm。與沉降量檢測(cè)相同，共就12個(gè)點(diǎn)的壓實(shí)度做了檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，12個(gè)點(diǎn)的壓實(shí)度最大增加2.2%、最小增加0.2%，平均增加1.22%。

2)在路基沖擊碾壓15遍時(shí)，12個(gè)點(diǎn)的最小、最大沉降量分別為6 mm，52 mm，沉降量均值為32 mm。與沖擊碾壓之前相比，路基的壓實(shí)度最大增加2.7%、最小增加0.5%，平均增加1.45%。

3)在路基沖擊碾壓20遍時(shí)，12個(gè)點(diǎn)的最小、最大沉降量分別為7 mm，58 mm，沉降量均值為35 mm。與沖擊碾壓之前相比，路基壓實(shí)度最大增加3.0%、最小增加0.6%，平均增加2%。

現(xiàn)用黃河標(biāo)準(zhǔn)車對(duì)該高速公路的彎沉值進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，補(bǔ)壓之前的彎沉值均值為220.8 mm，補(bǔ)壓之后的彎沉值均值為172.4 mm。可見(jiàn)，沖擊壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用可大幅度提高高速公路路堤的整體強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明，就K113+600～K113+760，K118+240～K118+320路堤94區(qū)而言，用YCJ25型沖擊壓路機(jī)沖壓20遍后，路堤壓實(shí)度均可升至96.6%；下沉深度與路基高度分別升至35 mm，8 m，由此得出此沖擊碾壓路段的沉降率為0.4%。可見(jiàn)，此高速公路路基施工對(duì)沖擊壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用效果顯著。

3 討論

綜上所述，沖擊壓實(shí)技術(shù)在高速公路路基施工中的應(yīng)用極具價(jià)值，如提高高填方路堤的均勻性及整體強(qiáng)度；減輕路面的早期損壞率；縮短高填方路堤的沉降時(shí)間，以控制路基的工后沉降量。但此應(yīng)用過(guò)程應(yīng)注意下列事項(xiàng)。

3.1 嚴(yán)格控制作業(yè)路段的長(zhǎng)度

高速公路路基對(duì)沖擊壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用中，沖擊壓路機(jī)所需的調(diào)頭范圍較大，若壓實(shí)作業(yè)路段的長(zhǎng)度過(guò)短，則壓路機(jī)的頻繁調(diào)頭會(huì)對(duì)施工效率產(chǎn)生不良影響，因此作業(yè)路段的長(zhǎng)度應(yīng)足夠長(zhǎng)，以實(shí)現(xiàn)充實(shí)壓路機(jī)的連續(xù)作業(yè)，從而提高施工效率。

3.2 嚴(yán)格控制路基土體的含水量

沖擊壓路機(jī)作業(yè)過(guò)程所需的沖擊能量較大，且路表以下50 cm的土體含水量會(huì)對(duì)沖擊壓路機(jī)的沖擊壓實(shí)效果產(chǎn)生影響，若此深度范圍的土體含水量過(guò)大，則會(huì)引起系列公路病害，因此務(wù)必控制好路基土體的含水量，即在施工之前，對(duì)含水量過(guò)大的土體進(jìn)行晾曬處理，以使土體含水量與施工要求相符，同時(shí)應(yīng)就含水量嚴(yán)重超標(biāo)的部位挖掘出符合規(guī)格的臨時(shí)性排水溝或排除積水部位的積水。

[1]牛程玲.壓實(shí)技術(shù)在公路路基施工中的應(yīng)用分析.企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2012(Z1):82-83.

[2]秦勝棟.淺析公路路基拓寬施工中的強(qiáng)夯技術(shù)應(yīng)用.企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2012(Z1):84-85.

[3]游 筠.S310線麥蓋提——喀什高速公路特殊路基施工質(zhì)量控制措施.華東公路,2015(1):20-22.

[4]張淮連.公路路基施工過(guò)程中壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用探討.江西建材,2015(5):182-183.

[5]尹亞青.沖擊碾壓技術(shù)在路基工程施工中的應(yīng)用.科技展望,2015(2):45.

The application practice of impact compaction technology in highway sub-grade construction

Yan Fengli

(ShanxiXiangfenTransportationBureau,Xiangfen041500,China)

Combining with the engineering cases, this paper introduced the application of impact compaction technology in highway sub-grade construction, elaborated the specific construction process, proposed the application of impact rolling technology could improve the sub-grade compaction, also could improve the sub-grade water stability and strength.

highway, sub-grade engineering, impact compaction technology

1009-6825(2015)18-0154-02

2015-04-18

閆峰利(1971- )，男，助理工程師

U416.1

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