浅议冲击碾压技术在公路路基施工中应用

'浅议冲击碾压技术在公路路基施工中应用　　【摘要】路基是公路的重要组成部分，路基施工质量的好坏，将直接影响公路的使用寿命，对路基进行冲击碾压能够提高路基的承载力、整体强度及均匀性，有效减少路基沉降，克服路基隐患，提高路基施工质量及公路的使用年限；本文结合柬埔寨57号国家公路改建工程B标段公路路基施工实例，介绍其施工工艺及施工注意事项。关键词：公路路基;冲击压路机;冲击碾压中图分类号：U213.1文献标识码：A1.引言路基是公路的重要组成部分，其是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，并与路面共同承受行车荷载的作用。路基施工质量的好坏，将直接影响公路的使用寿命。实践证明，对路基进行冲击碾压能够提高路基的承载力、整体强度及均匀性，有效减少路基沉降，克服路基隐患，提高路基施工质量及公路的使用年限；本文结合柬埔寨57号国家公路改建工程B标段公路路基施工实例，介绍其施工工艺及施工注意事项。1冲击压路机工作原理9 冲击压路机由牵引车和压实机两部分组成，压实机的压实轮形状主要有三边形、四边形和五边形，其中以三边形居多（见图一）。冲击压路机是将当前的低振幅、高频率的振动碾压方式改为高振幅、低频率的冲击碾压方式，作业中牵引机带动压实机非圆曲线轮廓压实轮沿弧形曲线向前滚动，如压实轮廓从最小半径处起步，随后接触点半径逐步增大，地表作用在压实轮上的支持力逐步增大，称其为搓揉过程；这时候压实轮对地表施以越来越大的搓揉力，当其滚动接近最大半径时，出现一瞬间支持力等于重力的碾压过程；当压实轮继续滚动至下一轮瓣轮廓曲线最小半径处冲击地表土体，从而产生冲击作用，冲击轮每冲击1次，其质心上下摆动，完成蓄能、释放、冲击三个过程，以产生的势能和动能联合作用于地面；通过压实轮对填料施以“搓揉-碾压-冲击”的连续综合作用，使填方从上部至下部深层随着压力波的传递得到压实。从而提高路基的密实度和强度均匀性（三边形压实轮运动工作示意图见图二）。图一：三边形与五边形冲击式压路机图二：三边形压实轮运动工作示意图2冲击碾压技术应用实例2.1施工实例简介：9 柬埔寨57号国家公路改建工程为中国三级公路标准，全长103Km,路面按柔性结构设计，结构形式为：2cm沥青表处+16cm级配碎石+32cm天然粒料，设计路面宽度10.0m,路基宽度12.5m，其中B标段全长35Km(k34+000-k69+000)，路基土方填筑量29.5万m3（其中含软基换填10万m3）；57号国家公路属于改建工程，由于部分路段老路基两侧加宽部分挖除软基进行了换填施工，换填方量大，填筑速度快，受柬埔寨雨季时间长、雨水大的影响，新填筑部分将存在沉降变形较大的质量隐患；为了减小新填筑路基的工后沉降、克服工程质量隐患，并提高路基的整体强度和均匀性，决定采用冲击压路机对新填筑路基（中间3.0m宽老路基不进行冲压）进行补压振碾。以B标段k50+400-k50+840段路基为例，使用型号为YCT25，冲击势能为25KJ的三边形双轮冲击式压路机，其双轮净重12t,行驶最佳速度为12Km/h，对地面产生集中冲击力200-250t,相当于1111-1543Kpa。这种高能量冲击力周期性连续冲击地面，产生强烈的冲击波，向下具有地震波的传播特性，产生的冲击碾压功能达到超重型击实功，可使地下深度的密实度不断累积增加，比现有压实机械有更好的压实功效，使被冲击填料更接近于弹性状态。9 YCT25冲击压路机双轮各宽0.9m,两轮内边距1.17m，行驶2次为1遍，其冲碾宽度为4m。每遍第2次的单轮由第1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2遍的第1次向内移动0.2m冲碾后，即将第1遍的间隙全部碾压。第3遍再回到第1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。冲击压路机行驶按顺时针与逆时针方向每5遍进行交换作用。于2012年2月21日对k50+400-k50+840段路基进行了冲击碾压（冲击碾压时本段路基已达到94区顶部）。2.2施工工艺2.2.1布点：在k50+400、k50+420、k50+440、k50+460、k50+480、k50+500、k50+520、k50+540、k50+560、k50+580、k50+600全福11个断面进行布点，每个断面布点4个，分别是左3m、左5m、右3m、右5m的位置。2.2.2检测：对布点进行冲击碾压前高程测量，得出冲击碾压前布点高程；并对冲击碾压前路基选取6处进行压实度检测。冲击10遍后分别检测出同一地方的高程和压实度，并与冲击碾压前作比较，得出该段路基在冲击碾压下有沉降效果和压实效果。并对该段路基冲击前、冲击后的弯沉进行了检测。2.2.39 冲击压路机行驶速度控制在12Km/h，冲击碾压时准备平地机1台,如表面出现较大起伏，则用平地机整平后再进行冲击碾压，以免高低起伏影响冲击碾压速度和压实效果；冲击碾压时准备洒水车1台，冲击前及冲击过程中对冲击路段进行适量洒水，降低灰尘以保护周边环境。2.2.4路基冲击碾压时安排专人值班，认真记录冲击遍数，观察路基变化情况。2.3冲击碾压结果2.3.1根据现场记录，将冲击碾压前及冲击碾压后的高程和压实度检测结果汇总如下：沉降量观测记录汇总表注：通过上表可以看出，冲击碾压10遍后检测路基44个测点沉降量，其最大沉降量为47mm，最小为2mm，平均沉降量为22mm。压实度检测记录汇总表注：从上表可以看出，冲击碾压10遍后压实度平均提高了0.91%。2.3.2将冲击前、冲击后该段路基的弯沉分别进行了评定，结果比较如下：2.4技术效果9 使用冲击压路机对达标路床工程进行增强补压，能较好的提高路基的整体强度，加速路基下沉，减少路基的工后沉降。通过上述路基段，原路基采用YZD20型振动压路机分层碾压，要求达到94%的压实标准，补压冲击10遍后，平均沉降量S=22mm，压实度平均提高了0.91%,冲击碾压效果显著。3冲击碾压在工程施工中的应用3.1减小路基的工后沉降率通过室内模型试验与现场路基沉降量试验观测，路基在达到规范要求的压实度时其工后沉降率在0.4%左右，高填方路基采用冲击碾压技术施工可使工后沉降率接近0.1%-0.15%，能较好的避免差异变形所引发的裂缝，这是解决土石高填方路基变形病害的有效技术措施。3.2提高路基整体强度与均匀性使用冲击压路机分层冲击碾压高路基与补压振碾达标路床工程能较好的提高路基的整体强度与均匀性，有利于避免路面的早期损坏，延长路面的良好服务水平。3.3特殊地基加固处理在软基上填筑路基采用冲击压路机分层碾压工艺在施工过程中加快软基的固结速度，有利于软基的沉降固结。　　3.4加快旧路改建施工9 当公路升级需要改建旧路时，必须提高路基质量，满足新路等级的压实标准，通常采取开挖路面与路床、路堤，重新回填分层压实，达到规定的压实度。对沥青或水泥路面需要破碎、翻挖与清除；采用冲击碾压技术不必开挖路面与路基，可以直接在原路面上使用冲击压路机进行冲碾施工，使路基达到质量要求，旧路面能得到利用；应用这种新工艺能节约筑路材料，有利于环境保护，保证工程质量，加快改建公路进度。4使用冲击碾压技术施工注意事项4.1冲击碾压时，每侧距路肩外边缘1m的路基宽度不冲压，以保证边坡的稳定。4.2冲压时应注意冲击波峰，错峰压实，每冲压5遍应改变冲压方向。4.3冲压施工时，车辆转弯时应每次调整转弯路线，应采用大小圈、正反圈的方法错开冲压轮迹，使冲击凸轮落点不致重复前次落点，以减少波浪现象，增加场地的平整性。4.4专人负责记录冲击遍数，认真填写现场记录表，记录资料归档备案。4.5一般在天然含水量情况下就可以进行冲压施工，为了确保冲击碾压时不扬尘，冲击碾压前及冲击过程中要对路基进行适量洒水。4.6工作遇结构物时应调头，安全距离应为5m；路中已埋设通讯管道的情况下，压实转弯须起冲击轮，不得冲压。4.79 每个处理段在冲压前及每冲压5遍后进行沉降量观测，检测样本数不少于20个；冲压前、10遍及以后每冲压5遍对表面下20cm、50cm及80cm处进行压实度检测，平面点数不少于4个。4.8施工过程中若出现“弹簧”现象，可暂停施工，采取相应的技术措施后方可继续施工。5结束语冲击碾压是采用强大的冲击力对土体施加冲击压实功能，土体中原有的水分和空气被挤出，土颗粒在强大的冲挤力下重新排列，较大的颗粒被挤到大颗粒的缝隙中，形成二次沉降。冲击压路机压实原理独特，压实能力强大，能有效减少路基的工后沉降，提高路基的整体强度和承载能力。冲击碾压技术能够缩短路基施工工期，对路基填筑速度快、工期要求紧迫的项目尤为适用。柬埔寨57号国家公路B标段采用上述冲击碾压施工方法，检测压实度、沉降量，并进行了弯沉检测，效果良好。冲击压路机在使用中应根据现场的地质条件和工程的使用要求进行试验段冲压，根据试验段结果分析总结合理可行的施工工艺、检测方法和质量控制标准，只有正确选用施工方法，才能有效提高公路修筑质量，才能在不同的项目中发挥冲击碾压技术的显著效果。参考文献：[1]交通部公路科学研究院；《公路冲击碾压应用技术指南》；人民交通出版社2005.9 [2]杨世基；“冲击压实技术在路基工程中的应用”；[J]《公路》；1999年07期.[3]侯全崎，吕文江，赵进；“冲击式压路机对路基进行补充碾压的效果分析”；[J]《公路》；2002年08期.[4]杨世基，吴立坚，刘世军；“公路冲击碾压技术的开发应用”.9'