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高速公路路基施工中沖擊碾壓技術的運用分析

2016-11-22 06:48:13
山西建筑 2016年5期
關鍵詞:工后壓路機碾壓

張 春 艷

(山西運城路橋有限責任公司,山西 運城 044000)

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高速公路路基施工中沖擊碾壓技術的運用分析

張 春 艷

(山西運城路橋有限責任公司,山西 運城 044000)

介紹了高速公路路基施工中沖擊碾壓技術的特點,并結合工程實例,進行了沖擊壓實試驗,闡述了路基沖擊碾壓的施工質量控制措施,指出沖擊碾壓技術可以提升路基的穩(wěn)定性,降低工后沉降率。

高速公路,路基,沖擊碾壓技術,壓實度

0 引言

路基是用石料或土修筑的線形結構物,具體用來承載路面重力、行車荷載及自身的巖土自重。與普通公路相比,高速公路所承載的震動和重量更大,因此也對路基的施工提出更高的要求。路基施工技術是路基施工質量的保障性條件。為此,一種新型的路基加固處理技術應運而生——沖擊碾壓技術。下文首先介紹沖擊碾壓技術的作用機理,然后再舉例分析沖擊碾壓技術在高速公路路基施工中的應用,以供同行借鑒。

1 沖擊碾壓技術及特點

沖擊壓路機是一種利用非圓形沖擊輪來快速滾動沖擊碾壓施工作業(yè)面的拖式壓實機械。沖擊輪運行過程,高位的勢能及瞬時動能在低位時直接轉換成對作業(yè)面的沖擊能。沖擊壓路機的碾壓邊按順序對路面進行連續(xù)沖擊,以使土體被碾壓密實,從而壓實路基。根據(jù)沖擊壓路機的作用原理可歸納出,沖擊碾壓的技術特點如下:

1)填料壓實時,沖擊碾壓的壓實層厚0.6 m~1.5 m,約為傳統(tǒng)壓路機的2倍~3倍,且沖擊碾壓的壓實效率超過傳統(tǒng)壓路機的3倍;2)原位地基壓實時,沖擊碾壓的有效加固深度為2 m及影響深度為4 m~5 m;3)相對于強夯法,沖擊碾壓的加固深度更小,但對大面積淺層地基進行加固時,沖擊碾壓技術卻表現(xiàn)出降低施工成本、縮短施工工期的優(yōu)越性。

此外,據(jù)室內實驗和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)顯示,即使壓實度達到要求的路基也存在約0.4%的工后沉降率;在斜坡地形的路基斷面存在更大的沉降量,且當兩點的沉降量梯度大于0.6%,易出現(xiàn)變形裂縫,而若采用沖擊碾壓技術,可使路基的工后沉降率降至0.1%~0.15%,從而可規(guī)避差異變形裂縫的產生。正因為沖擊碾壓技術無可比擬的優(yōu)勢,現(xiàn)正被廣泛應用于公路等不良地基及軟弱地基的加固處理中。

2 沖擊碾壓技術在高速公路路基施工中的應用

某高速公路路基的土石挖方69萬m3,填方80萬m3。全線有5處高填方路段,最高填方為18 m??紤]到工程的工期較緊,施工方決定采用沖擊碾壓技術壓實路基,以降低路基的工后沉降量及保證路基的施工質量。下文是針對K6+560~K6+660標段高填方路基所開展的沖擊壓實試驗,試驗段全長100 m,分布著粘性土質。

2.1 沖擊壓實試驗

1)布置測點。試驗路段上共設8個壓實度測點、2個壓實度測點斷面,且每個斷面再設4個測點,具體按以下方案布設測點:距離路基中心線約5 m的位置各設1個測點;距離路基中心線約10 m的位置各設一個測點;用水準儀按照10%10 m的網(wǎng)格抄平測點的下沉量,最后取平均值,以測定路基碾壓前與碾壓后的相對高程。

2)測試結果。表1為不同沖擊碾壓遍數(shù)的下沉量測試值。圖1為不同沖擊碾壓遍數(shù)的壓實度測試曲線。

表1 不同碾壓遍數(shù)的沉降量值

根據(jù)表1,圖1可知,填方路基頂面的下沉量與沖擊碾壓遍數(shù)成正比,且碾壓0遍~10遍的下沉量較明顯,碾壓10遍~20遍的下沉量較緩慢;當碾壓20遍時,形成密實且均勻的加固硬層。但沖擊壓實機在碾壓時產生的水平力不僅在路基表面形成波浪,并會在破壞表層的土體結構之后,形成厚2 cm~5 cm的浮土層,因此在檢測路基壓實度0 cm~20 cm時,應將松散土層去除。沖碾20遍之后,路基的壓實度大于97%,且無論淺層或深層,土體壓實度的增值均較大,由此說明沖擊碾壓對提高路基的壓實度和均勻性均有重要作用,從而實現(xiàn)控制路基工后沉降的目的。

2.2 高速公路路基沖擊碾壓的施工質量控制

沖擊碾壓技術的施工流程為:地基檢測→測量放樣→填土穩(wěn)壓和整平→埋設檢測點→沖擊碾壓→質量檢測。據(jù)此工藝流程,本文分別從以下幾點討論高速公路路基沖擊碾壓的施工及質量控制。

1)施工準備。

沖碾施工之前,統(tǒng)計分析沖擊路段的物理力學性能,從而得出路基土體的最大干密度、最佳含水量、液塑限及GBR值等,同時按試驗所示要求布設測點,并用白灰標記。在施工的準備階段,應合理選定施工所用的機型。當前市面上的沖擊壓路機類別繁多,一旦使用不當,便會影響到最終的碾壓結果。根據(jù)分層壓實的試驗數(shù)據(jù),本工程擬選用25kj型三邊和五邊形雙輪沖擊壓路機。

2)沖擊碾壓施工。

a.研究表明,沖擊碾壓施工時,沖壓的方法、 順序、速度及遍數(shù)均會影響到最終的沖碾效果。據(jù)此,根據(jù)施工要求及沖擊碾壓的技術原理,施工方決定采用以下作業(yè)方案:壓路機先從高速公路路基的單側駛向道路中間,并在轉彎之后駛回起點,然后再駛向路基兩側,注意牽引機車在行駛時,應確保壓實輪前后輪跡的重疊率大于30%,從而保障路基沖擊碾壓的施工質量。

b.沖擊壓路機的壓實功能很強,且重型壓實度含水量的擴大范圍不超出最佳含水量的范圍,則土壤的稠度應不小于1.1~1.2,否則當土層厚度為80 cm~100 cm時,沖擊碾壓施工會使土壤變?yōu)閺椈赏?,難以壓實。

c.沖擊碾壓施工過程,應控制好機具與建筑物之間的安全距離,即沖擊壓路機輪邊應與建筑物保持1 m的安全距離,橋涵建筑物上的填土厚度應不小于2.5 m;沖擊壓路機壓實邊緣與路肩邊緣之間應留有1 m的安全距離,因為工作中的沖擊壓路機會產生較大的能量,一旦與路肩近距離接觸,便會損壞路肩;工作中,沖擊壓路機應與建筑物保持5 m的安全距離,并及時調頭,注意當拱涵、管涵上的填方大于2.5 m及板涵頂?shù)奶钔链笥? m時,才可安排路床的沖擊壓實作業(yè)。此外,路床補強壓實和高填方時,應每補強壓實2 m便松鋪厚度超過30 cm的填料,若路床表面較干燥,則應先進行灑水處理,以防路床表面粉塵化。與此同時,車輛每次轉彎時均應調整轉彎路線,以免沖擊凸輪前后落點重復,從而防止產生波浪現(xiàn)象。

3 結語

沖擊碾壓技術在高速公路路基施工中的運用是可行的,符合現(xiàn)代社會發(fā)展的要求。

總的來講,與其他路基加固處理技術相比,沖擊碾壓技術主要從以下兩個方面來體現(xiàn)自身的優(yōu)越性:

一是提升路基的穩(wěn)定性,即路基的密實度與沖擊碾壓的遍數(shù)成正比,并最終形成1 m~1.5 m的加固層;二是降低工后沉降率,即沖擊碾壓技術可使路基的工后沉降率降至0.1%~0.15%,從而有效防止了沉降裂縫的產生。需要強調的是,任何道路工程均應把握好沖擊碾壓技術的應用范圍,以免造成不必要的損失,即沖擊碾壓技術的應用條件為:路基填土高度大于1.5 m,路基的填料最好為塑性指數(shù)小于12、天然含水率不大于2%(≥-4%)的砂型土,施工段長度應不小于100 m,最好為300 m~500 m。若施工條件不允許,則盡量選取最佳的路基加固方法,以均衡工程的施工質量、施工進度、施工成本、施工安全之間的關系。

[1] 張 忠,劉紅瑩,劉 偉.沖擊碾壓技術在高唐至邢臺高速公路細粒土路基中的應用[J].路基工程,2012(1):141-144.

[2] 李存龍.高速公路沼澤濕地路基施工中沖擊碾壓技術的應用[J].青海交通科技,2012(3):37,40.

[3] 初 磊.沖擊碾壓技術在高速公路路基施工中的運用分析[J].科技傳播,2012(14):23-24.

[4] 王春華,呂 俊,趙 勇.沖擊碾壓技術在云南新河高速公路粉土路基填筑中的應用[J].施工技術,2013(5):89-92.

[5] 陳元繼.有關公路路基施工中沖擊碾壓技術應用的研究[J].企業(yè)技術開發(fā),2013(6):135-136.

[6] 張瑞元.試論沖擊碾壓技術在高速公路施工中的應用[J].山西建筑,2014,40(35):161-162.

Application analysis of the impact-rolling technique in highway subgrade construction process

Zhang Chunyan

(ShanxiYunchengHighway&BridgeCo.,Ltd,Yuncheng044000,China)

The paper introduces the features of impact-rolling technique in highway subgrade construction process. Combining with engineering examples, it carries out impact-rolling test, describes subgrade impact-rolling construction quality control measures, and finally points out that: the impact-rolling technique can improve subgrade stability and reduce post subsidence rate.

express highway, subgrade, impact-rolling technique, compactness

1009-6825(2016)05-0172-02

2015-12-02

張春艷(1980- ),女,助理工程師

U416.1

A

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