董壽保

摘 要:我國近年來,多利用沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)對改建路面項目進行施工,沖擊碾壓技術(shù)憑借其優(yōu)良的實用價值和顯著的經(jīng)濟收益,受到了公路養(yǎng)護部門的青睞,在改建路面項目中表現(xiàn)了廣闊的使用前景?？墒?目前沖擊碾壓技術(shù)在我國還處于初級研究階段,關(guān)于理論分析、實驗操作沖擊碾壓的荷載很少研究,因此在沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用過程中存在著一些問題。本文以沖擊碾壓改建路面施工如何影響路基的動力作用為中心,討論了沖擊碾壓技術(shù)定義,沖擊碾壓技術(shù)在改建路面施工中的應(yīng)用,沖擊碾壓改建路面施工對路基的動力影響。

關(guān)鍵詞:沖擊碾壓沖擊壓路機改建路面

中圖分類號:U416.1 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號1672-3791(2012)05(b)-0113-01

1 沖擊碾壓技術(shù)概述

沖擊壓路機利用非圓形輪沿著地面靜壓、揉搓、沖擊土石材料的持續(xù)周期性作業(yè),能夠產(chǎn)生強烈的沖擊力量,下面是沖擊碾壓技術(shù)的特點。

1.1 降低工后沉降率

利用模擬實驗及測量現(xiàn)場路堤沉降,路基處于規(guī)定要求的壓實程度,得出其工后的沉降概率為0.4%左右。高填的方路基利用沖擊碾壓技術(shù)可以使工后沉降率變?yōu)?.1%～0.5%,能夠很好的防止差異變形產(chǎn)生的裂縫,這也是對高填方路堤產(chǎn)生變形的很好解決手段。

目前很多國內(nèi)高速公路的路基在達到壓實要求后,利用沖擊壓路機進行20遍的檢驗性補壓后,經(jīng)過測量獲得平均的沉降值為5.0～7.0cm,這個數(shù)據(jù)說明原路基具有優(yōu)良的壓實質(zhì)量,假如沉降量超出7.0cm,則表示原路基壓實不充分,壓實度沒有達到規(guī)定要求。很多5m以下的路堤經(jīng)過沖擊補壓之后,經(jīng)測量得到的沉降量已經(jīng)超出正常情況下工后路基的沉降量。由此可以看出沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上可確保路基的穩(wěn)定性,尤其路基屬于斜坡形的應(yīng)用此技術(shù)將會取得更加顯著的效果。

1.2 提升整體路基的均勻性

利用沖擊壓路機對高路堤實行沖擊碾壓與補壓,這樣做能夠很好的提升整體高路基的均勻性和強度,有效防止早期路面發(fā)生的損壞,提升公路的服務(wù)水平。某風(fēng)化花崗巖含塊石細(xì)粒土砂礫路基,沖碾20遍之后,經(jīng)過分析計算出在地表以下的1.5m之內(nèi),使用彎沉儀進行檢測,彈性平均模量值從沖碾之前的180MPa提升至228MPa。對某段進行沖擊碾壓試驗,使用解放車檢測經(jīng)過20遍沖碾之后的彎沉數(shù)值分別是141和66,折合為黃河標(biāo)準(zhǔn)車的彎沉數(shù)值為219和102,也就是說從沖碾之前的55.8MPa提升至95MPa。

一般情況下,沖碾20遍路基之后,在1.5m層厚的范圍之內(nèi)均勻增加的厚實度為3～5個百分點。因為沖擊壓路機采用的是均勻的全面積的路床頂面的沖擊碾壓,符合全路基的直接檢驗和追加補充壓實,在路床的頂面以下位置均勻、連續(xù)、緊密的形成了加固層,進而加強了路基的穩(wěn)定性和強度。

2 沖擊碾壓技術(shù)在改建路面施工中的應(yīng)用

2.1 加固處理特殊地基

針對軟土的地基沖擊碾壓發(fā)揮了重要的降沉和穩(wěn)固作用,當(dāng)碾壓次數(shù)超過33遍時,孔隙中的水壓從11.27MPa增加至16.76MPa。結(jié)果表明由于沖擊壓路機施加壓力給地面,使得土地承受了壓、拉效用,軟土中的自由水通過排水板至地表,增加了土體的緊密度,對軟基形成了一個快速固結(jié)作用。路堤填筑假如在軟基上,利用碾壓分層技術(shù),在整個施工過程中可加快固結(jié)的速率。

2.2 加快改建路面施工

當(dāng)公路需要升級進行路面改建時,必須提升路基的質(zhì)量,符合新路要求的壓實標(biāo)準(zhǔn),一般情況下應(yīng)對路面、路堤重新開挖,分層重新回填并且壓實,符合規(guī)定壓實程度的要求,如果是水泥或者是瀝青路面需進行破碎、開挖與清理。而使用沖擊碾壓的技術(shù)后對路面及路基不需要進行開挖,可以直接使用沖擊壓路機在路面上實行沖碾作業(yè),可使路基符合要求標(biāo)準(zhǔn),有效利用了舊路面。這種新技術(shù)的應(yīng)用能夠盡量節(jié)省修路的材料,更好的保護環(huán)境,確保工程的整體質(zhì)量。

3 沖擊碾壓改建路面施工對路基的動力影響

3.1 實驗現(xiàn)場

實驗研究的依據(jù)是某省內(nèi)的施工項目:改建路面的寬度是9m,混凝土水泥面板厚度是24m,基層厚度是30cm,路基天方是砂性土。采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)使用的是動態(tài)多路采集數(shù)據(jù)裝置。研究對象選擇了美國四楞沖擊壓路機。埋設(shè)動態(tài)的土壓力盒,對土壓力測量準(zhǔn)確度的影響因素有很多,主要有土介質(zhì)的應(yīng)力、傳感器的大小、埋設(shè)的相關(guān)條件。本次實驗埋設(shè)傳感器時,先要填土至高出傳感器埋設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)高度,使土的密度保持在原始狀態(tài),之后修成水平面,采用比較細(xì)膩的土填平。放置傳感器,水平校準(zhǔn),使用土介質(zhì)填平。

3.2 實驗方法

沖擊壓路機在實驗過程中保持正常速度行駛。在傳感器埋設(shè)一側(cè)初步擬定路面板橫向的距離?？v向選擇傳感器埋設(shè)的中心位置,沖擊壓路機的活動范圍控制在兩側(cè)50m,在50m縱向位置開始啟動沖擊壓路機,30m位置開始加速直至正常的工作狀態(tài),動土壓力采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)同時啟動。當(dāng)沖擊壓路機行駛至30m位置時,采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)停止工作。沖擊壓路機開始調(diào)頭,準(zhǔn)備下一次沖擊,采集數(shù)據(jù)的頻率是200Hz。本次實驗根據(jù)不同的行駛線路、不同的沖擊次數(shù)、不同的行駛速度進行實驗52次。

3.3 實驗結(jié)果

路面遭受沖擊壓路機的每一次擊打均會對路基造成一個完整的振動壓力,沖擊碾壓對地面造成的振動具有瞬間沖擊性,通過測量振動波的多個等距離波動,體現(xiàn)了沖擊壓路機多次從遠(yuǎn)至近的重復(fù)沖擊過程,對路基產(chǎn)生的土壓力作用同其他類型的壓路機有著本質(zhì)的區(qū)別。經(jīng)過測試表明,單次造成的沖擊振動發(fā)生了極快的衰減,同傳感器距離較遠(yuǎn)的土體,在振動沖擊下一次發(fā)生以前,單次造成的振動已經(jīng)降至0。

從整個過程分析,因為行駛過程中的沖擊壓路機同傳感器之間發(fā)生了距離變化,動態(tài)路基土壓力會出現(xiàn)一個增加至減少的變化過程。行駛中,當(dāng)沖擊壓路機水平行駛至傳感器30m時,振動就會影響到傳感器,直至距離傳感器15m前后的水平距離內(nèi)影響逐漸明顯。

研究發(fā)現(xiàn),沖擊發(fā)生時,因為沖擊壓路機與傳感器的距離逐漸拉近,沖擊產(chǎn)生的能量也不斷增加,振動周期開始變長,造成土中壓力產(chǎn)生了爬升的現(xiàn)象。此時,動土壓力產(chǎn)生的兩次沖擊壓力并不是零,當(dāng)沖擊壓路機與傳感器之間的距離越來越近時,動土壓力沖擊間隔產(chǎn)生的非零數(shù)值逐漸增大,伴隨著沖擊壓路機的逐漸遠(yuǎn)離,非零現(xiàn)象也會消失。

實驗表明,傳感器的規(guī)律在豎向和側(cè)向上相似,動土側(cè)向壓力值伴隨著沖擊壓路機的行駛方向逐漸增大,直至接近傳感器附近時,動土壓力數(shù)值成為增值最高峰。

4 結(jié)語

結(jié)合現(xiàn)場試驗可以看出,沖擊碾壓對改建路面施工的路基產(chǎn)生的動力作用非常復(fù)雜。路基承受的動力作用與土質(zhì)、路面構(gòu)成及沖擊荷載等都存在著聯(lián)系,同時沖擊碾壓的次數(shù)也是逐漸變化的。沖擊碾壓對改建路面造成的實際影響是顯而易見的,因此深入開展項目實驗和理論研究非常重要。

參考文獻

[1] 劉海峰.沖擊碾壓技術(shù)在公路改擴建工程中的應(yīng)用[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2008,(7):11～12.