沖擊壓實技術在興延高速填石路堤中的應用

李海軍

（長沙市鐵路建設投資開發(fā)有限公司，湖南 長沙410000）

1 工程概況

中鐵十四局承建的興延高速公路工程位于北京市延慶區(qū)八達嶺鎮(zhèn)境內，起止樁號為：K32+320～K43+420，全長11.1 公里，隧道及路基（石方）開挖總量約204.56 萬方，區(qū)間路基主線4.07km，匝道及正線路基填方總量約247.7 萬方。本項目路基線路長、填方需求量大，隧道工程多、挖方量大，結合北京市土源比較緊張的實際情況和環(huán)水保要求，考慮盡可能多利用隧道洞碴，減少外購土方。根據(jù)業(yè)主土方調配方案，路基填料來源主要通過內部隧道洞碴調配，填石路基占據(jù)路基填方總量的80%。作為全國首例通過公開招標建設的PPP 高速公路項目，興延高速是2019 年延慶世園會及2022 年冬奧會重要的配套交通基礎設施之一，政治意義重大。 如何在保證填石路基施工質量的前提下加快施工進度，是實現(xiàn)工期目標的關鍵。

2 施工方案選擇

填石路基一般采用振動壓路機碾壓，優(yōu)點是費用低，但該施工方式對填料最大粒徑和松鋪厚度要求嚴格，以硬質填料分層填筑為例：上路堤施工要求每層松鋪厚度不大于60cm，石料的粒徑不大于層厚的2/3，即不超過40cm；下路提施工是每層松鋪厚度不大于80cm，石料的粒徑不大于層厚的2/3，且不超過50cm。因本項目填料主要為隧道洞渣，若采用傳統(tǒng)壓實機械施工，上料前需對填料進行分揀和二次破碎，增大其他施工成本且大大降低工效，不利于工期目標的實現(xiàn)。

采用藍派沖擊壓實具有沖擊能量大，作用深度大，沖擊壓實機的最大影響深度可達4-5 米，有效加固深度根據(jù)填筑材料及質量要求的不同可以達1-1.5 米。對填料粒徑和松鋪厚度的要求放寬，在同等含水量的情況下，藍派沖擊壓實機能較常規(guī)壓實設備獲得更大的壓實度。填筑厚度加大，可以放寬對石料最大粒徑的要求，降低爆破和分揀等二次成本，同時對石料的級配要求也降低。同時藍派沖擊式壓實機調運靈活，工效高。但是藍派沖擊壓實費用較高。

通過對以上兩種施工方式的工效和經濟對比分析，結合本項目工期要求、填料來源等自身特點，決定采用藍派沖擊壓實技術和傳統(tǒng)施工方式相結合的施工方案。本填石路基試驗段采用一臺沖擊型壓路機配備一臺振動型壓路機、一臺挖掘機、一臺推土機、一臺灑水車、四輛運輸自卸車進行組合施工。

3 關鍵施工工序

3.1 松鋪厚度選擇

根據(jù)隧道開挖巖石取樣試驗單軸飽和強度報告，巖石強度均大于60Mpa，為硬質巖，采用22T 自重壓路機，按施工規(guī)范規(guī)定的最大松鋪厚度上路堤為60cm，下路堤為80cm。對于普通段路堤施工時，鑒于藍派沖擊壓路機其強大的沖擊壓實能量和作用深度，我部擬統(tǒng)一采用100cm。

3.2 上料

3.2.1 路堤分層填筑，粒徑不大于層厚的2/3。

3.2.2 上料采用網格上料。采用陜汽重卡，每車虛方為15m2，根據(jù)每車虛方和相應的松鋪厚度計算出網格尺寸，采用白灰畫出網格，設專人指揮，以確保卸料的準確性。

3.3 整平

3.3.1 卸下的每一層填料，采用推土機初整平，整平要均勻并使路拱明顯，讓其坡度大于設計，一般控制在2%～3%左右，有利于排水。

3.3.2 用人工將石塊大面朝下分開擺放平穩(wěn)，用細料嵌縫。

3.3.3 每一層填料用推土機粗平后，靜壓后再精平。先用推土機對其大致推平，然后用壓路機快速靜壓一遍，最后用推土機精平，直至符合規(guī)定的路拱和高度。

3.4 沉降觀測點設置

沖擊碾壓5 遍后，及時對表面進行平整碾壓并選取7 個斷面，在路基兩側打樁做出標志，同時每個斷面內確定5 個點:道路中線1 處, 道路中線左右兩側2m、4m 各設置1 處沉降觀測點，每個沉降觀測點布設一塊10cmx10cm 鋼板，分別量出距中樁的距離，用水準儀測出各點的標高并做好記錄。壓路機平整碾壓時車轍應均勻全面覆蓋沉降板，以免沉降板受力不均，傾斜偏壓。同時，沉降板應在每層碾壓強振第一遍后測定位置坐標，以后每遍強振碾壓后及時測量，以免保護不到位或人為原因造成沉降板位置移動。

3.5 沖擊碾壓和平整碾壓

藍派沖擊壓實技術是在“揉壓- 碾壓- 沖擊”的綜合作用下土石顆粒重新組合，強迫排出土石顆粒之間的空氣和水，細顆粒逐漸填充到粗顆粒孔隙之中，使被壓實材料產生永久性殘余變形，從而使土體得到壓實。藍派沖擊式壓實機由牽引機和壓實輪兩部分組成，具有沖擊能量大，作用深度大、對填料的要求放寬、工作效率高等優(yōu)點。此次施工投入的主要設備是藍派公司LICP-3 型沖擊壓實機，該設備型號參數(shù)見表1。

藍派沖擊壓路機碾壓順序如下：填料后用推土機推平，表面覆蓋一層5-10cm 厚的細料。藍派沖擊壓路機采用先慢后快的原則沖擊碾壓至規(guī)定遍數(shù)，行駛速度8～12km/h。為保證足夠的轉彎半徑，沖擊壓實機采用回轉錯輪法施工，即施工過程中，壓實機從填方體一側起點起步，運行至該側終點時調轉車頭，沿路基中線碾壓返回至該段起點，再調轉車頭至起步時一側，外側壓實輪從第一次沖壓兩條輪跡之間錯輪（不重疊）碾壓通過，按照此種方式壓實輪輪跡逐步從路堤一側推至另一側，當覆蓋整個地表后記為一遍。沖壓過程如圖1 所示，壓實機轉一圈，壓“1-3”、“2-4”……兩個相間的車道，交錯套壓。

表1 藍派沖擊壓實機型號參數(shù)

圖1

最后推土機找平，碾壓采用22t 壓路機，碾壓遵循的原則是先輕后重、先慢后快、先低后高的原則。碾壓時，直線段由路邊向路中進行，曲線段由內側向外側碾壓，確保達到無漏壓、無死角，碾壓均勻、密實。碾壓時1/2 錯輪，4km/h 速度，強振復壓2遍，靜壓1 遍。

3.6 試驗檢測與結論

試驗段施工時，藍派沖擊壓路機先沖擊壓實10 遍，然后采用振動壓路機平整碾壓，強振2 遍，靜碾1 遍，每遍碾壓時，采用“點對點”的方法進行沉降差檢測一次。如果平整碾壓后檢測沉降差大于3mm，則需增加沖擊碾壓遍數(shù)(以每5 遍為一個單元)，然后再用振動壓路機平整碾壓，強振2 遍、靜碾1 遍，繼續(xù)檢測，直至沉降差小于3mm。同時每個斷面下挖采用灌水法檢測孔隙率，直至石料孔隙率的檢測符合規(guī)范要求，以此確定沖擊碾壓遍數(shù)和沉降差值。根據(jù)本試驗段取得的相關數(shù)據(jù)分析，單層填筑厚度100cm 的填石路堤在藍派沖擊壓實15 遍后，再經振動碾壓2-3 遍后，檢測沉降差均在2mm 以內，孔隙率均≤20%，可以顯著提高壓實質量并縮減每層碾壓作業(yè)時間，極大提高工作效率。

4 施工注意事項

4.1 要做好安全管理和防護工作，施工過程中要派專人指揮施工車輛，確保交叉施工的車輛和人員安全。

4.2 要做好現(xiàn)場調查，對于施工作業(yè)面及周邊的高壓線、光纜、管道、涵洞等提前設立明顯避讓標志。

4.3 每層填料推土機初平后應在表層覆蓋5-10cm 厚的細料，保證嵌縫充填密實。

4.4 由于沖擊壓實機的作用特點，沖壓后的工作面往往起伏不平，同時表層會形成10-20cm 左右的擾動層，施工過程中會出現(xiàn)較大揚塵，應及時推平處理并灑水除塵。

4.5 要制定詳細合理的施工計劃，做好各種機械之間施工配合和工序銜接，沖擊壓實后推土機、壓路機、灑水車等設備應及時到位。

結束語

藍派沖擊能量大，作用深度大，對填料的要求放寬，在同等材料的情況下，藍派沖擊壓實機能較常規(guī)壓實設備獲得更大的壓實度。填筑厚度加大，可以放寬對石料最大粒徑的要求，降低二次破碎、篩選等機械成本，同時對石料的級配要求也降低。藍派沖擊壓實機運行速度達9-12km/h 左右，是常規(guī)振動壓路機的2-4 倍，填筑厚度是常規(guī)振動壓路機的2 倍左右，以20 遍為施工收斂遍數(shù)的情況下，每臺設備每臺班可以處理地基5000m3左右，同時藍派沖擊式壓實機調運靈活，不借助其它運輸設備可在幾十平方公里的場地范圍內機動調運。藍派沖擊碾壓和傳統(tǒng)碾壓相結合，可以在充分保證填筑質量、最大限度縮減經濟成本的前提下，短期內快速提高工效，尤其適用于施工作業(yè)面連續(xù)、工期緊張的山區(qū)段高填方填石路基施工。此工藝也得到了業(yè)主、設計、監(jiān)理單位的認可，并被成功推廣應用到興延高速公路其他山區(qū)段填石路堤施工中，為興延高速如期建成通車奠定堅實基礎，取得了顯著的經濟效益和社會效益。