路基冲击碾压施工

冲击碾压路基施工刘峰(京台7标)摘要：介绍冲击碾压施工技术要点关键词：路基；冲击碾压；技术1冲击碾压技术冲击压路机1995年引入我国，英文名是：ImpactRoller，译为：冲击压路机，这样和目前我国使用的振动压路机的名称相一致，使该名称显得较为规范。冲击压路机与传统压路机相比，其最大的特点是其非圆形的碾压轮外形，为了行驶的平稳和最低的能量消耗，其外形主要为三、四、五边的正多边形。对于冲击压路机的影响深度，目前许多生产厂家的宣传材料说有四、五米深,简单地谈影响深度而不明确影响深度的定义与具体含意没有实际意义。故从公路工程的实际应用出发，提出一个有效影响深度的概念，是指能够引起土体的平均压实度一个百分点变化的最大深度，便于对冲击碾压效果的理解，避免片面宣传产生误解。在此基础上提出有效压实厚度的概念，是指能够满足设计要求的压实层厚度，如满足93％、94％、96％等压实度要求的最大压实厚度。冲击碾压是提高路基强度，减少路基工后沉降的新技术、新发展。冲击压路机由牵引车带动非圆形轮滚动，多边形滚轮的大小半径产生位能落差与行驶的动能相结合沿地面对土石材料进行静压、搓揉、冲击的连续冲击碾压作业，形成高振幅、低频率的冲击压实原理。目前以25KJ三边形双轮冲击压路机使用最多，其双轮静重12t，行驶最佳速度为12km/h，对地面产生集中冲击力2000～2500KN，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，可使地下深层的密实度不断累积增加，满足重型标准93%压实度以上的有效压实厚度，视不同土石材料性状达1.0～1.5m，比现有振动压实机械有更好的压实功效，使被冲压的土石填料更接近于弹性状态，显示出克服土石路基隐患的技术优势。冲击压路机的技术特性决定较现行常规压路机不同的压实工艺，不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法，而是以冲击力向土体深层扩散分布的性状，提出新的冲击碾压方法与施工工艺。25KJ三边形双轮冲击压路机外部宽2.96m，双轮各宽0.9m，两轮内边距1.17m，碾压方式采用来回错轮的方式，轮迹之间不重叠，由于轮隙宽度大于轮宽，错轮时不可能全部压到每个点。纵向上由于冲击碾压时落点的面积（与工作面的刚度有关，刚性时为一条线）有限，也不可能砸到每个点，但冲击压力呈（45°-φ/2）的角度扩散，表层下面的压实效果相互交叉重叠，不会受到影响。行驶2次为1遍，其冲碾宽度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遍再回复到第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遍进行交换作业。因此采用错轮而不重叠轮迹的碾压方法是合理科学的，沿着固定的线路行驶也是最经济有效的。这样每次冲击工作面波峰，有利于冲击点的满布、均匀，增强碾压整体效果各种土石路基冲碾20～40遍可以使路基形成厚1.0～1.5m的均匀加固层。冲击压路机基本原理如下：冲击压路机作业原理示意图342长度方向14321附图冲击碾压顺序示意图2成仁高速路基施工的应用情况成仁高速公路成都至眉山（仁寿）段CR10标全长10.925km，路面宽度24.5m，路基填方175.9万立方米，设计标准为双向四车道高速公路。路基压实度标准见表1表1压实度标准项目路面底面以下深度压实度（%）检查方法及频率上路床0-30cm≥96按《公路工程质量检路堤下路床30-80cm≥96验评定标准》（JTGF80/1-2004）执行.上路堤80-150cm≥94下路堤150cm≥93零填及路堑路床0-80cm≥96设计要求高于8m的路堤段要在上路床顶部进行冲击碾压技术补压增强。于2011年3月13日对K74+400～550段路基进行了冲击碾压试验，2011年3月14日完成了试验段的各项工作，试验段取得了预期的目的。2.1施工工艺：（1）在K74+420、K74+460、K74+500、K74+540四个断面分别在中桩、左右路肩3个位置打入沉降观测桩（共12个沉降观测桩），将钢筋桩打入路基1.5m。观测点钢筋头为半球形，高程位于冲击碾压高程下部0.5m，表面做好防锈处理。（2）沉降观测桩埋入预定深度后进行抄平及压实度检测，得出沉降观测桩未冲击碾压前高程和压实度。冲击碾压10、15、20遍后分别检测出同一地方高程及压实度，并与冲击碾压前作比较，得出路基在冲击碾压下有沉降效果及压实效果，从而总结出最佳碾压方法及碾压遍数。冲击碾压时不要碰撞观测桩。（3）冲击压路机速度控制在10～15km/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及压实效果。（4）试验段冲击碾压有专人值班，认真记录遍数，观察路基变化情况。（5）在冲击压实后，先用平地机刮平，然后用光轮压路机碾压成型。2.2试验结果。根据现场记录路基在冲击碾压10遍后分别检测了K74+460和K44+540中桩，左右路肩共计6个点的沉降量及压实度；冲击碾压15遍后检测K74+420和K74+500中桩，左右路肩6个点的沉降量及压实度；碾压20遍后检测路基全部12个沉降观测桩的沉降量及沉降量，结果如下：最大值最小值平均值最大值最小值平均值103282597.596.297.051540143397.996.697.452045253798.197.197.8沉降量（mm)压实度(%)遍数2.3技术效果。（1）使用冲击压路机冲击碾压高路堤，能较好地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。（2）通过冲击碾压的施工可以加速路基的下沉，减少路基的工后沉降。通过上述试验段，原路基填筑采用CA20型振动压路机分层碾压。要求达到压实度96%的压实标准，补压冲击碾压20遍，平均下沉量S=37mm，计算有效压实深度1.5m，压实度平均提高到97.8%。路基高度9.20m，则冲击碾压完成沉降率为0.2%，效果显著。3冲击碾压技术的施工要点3.1合理选用机型国内生产的冲击压路机类别繁多，机型选用不当，很难达到预期的目的。对于路堤、路床的检验性补压与填石、土石混填路堤的分层压实，经全国现有的工程实践证明，宜采用25KJ三边形双轮冲击压路机。3.2正确使用冲击碾压的施工工艺对于双轮冲击压路机应按通过两次为一遍，压实宽度4m为计算单元，并按前述的施工工艺作业。3.3正确理解冲击碾压有较宽的含水量范围由于冲击压路机具有高能量的压实功能，相当于超重型击实标准的击实功，达到重型压实度的含水量仅在小于最佳含水量范围内扩大，其大于最佳含水量的范围不会扩大。因此，含水量视土的塑性指数大小，宜控制稠度不小于1.1~1.2。否则厚80~100cm土层冲压会形成弹簧土，无法压实。3.4控制构造物的安全距离冲击压路机的轮边与构造物应有1m的安全距离。桥涵构造物上填土厚度不少于2.5m。3.5通过现场观察，冲击碾压也有一些人为控制因素，因此，尽可能地提高冲击碾压机械速度。4结论与建议4.1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排列，较少的颗粒被挤到大颗粒的缝隙中，形成二次沉降，从而使土体形成密度很高的板块，提高了路基强度和承载能力，有效地减少路基工后的沉降变形。经冲碾的路段沉降量在0～4.5cm，密实度提高0～2.1个百分点。暴雨过后，冲碾路段与未冲碾路段比较，经冲碾的路段表面坚实，雨水难以渗入，行车不易打滑和湿陷。通过半年多来对已完成的填方路基沉降观测，证明该施工工艺能够大大减少填方路基的工后沉降，有效保证了填方路基的填筑质量。4.2科学应用冲击碾压技术。用于路床顶时，应根据土质性质和天然含水量论证是否进行冲击碾压，对高填方路堤进行冲击碾压前要做试验段，根据实验结果确定碾压遍数和沉降量，保证路床压实度不小于96%。同时避免出现软弹和震动液化现象，用于路基土方填筑时，黏性土、砂砾石和土石混合填料宜采用冲击碾压，冲击碾压前要做试验段，根据实验结果确定碾压遍数和沉降量，砂性土质段不能采用冲击碾压，对掺石灰或水泥改良的路基土方，改良后不应再进行冲击碾压。5前景目前国内冲击压路机主要应用于高速公路土石高路堤的分层冲碾压实，路堤、路床的检验性补压，以及地基加固处理等工程效果较明显的领域。根据冲击压路机的技术特点公路冲击碾压应用技术规范，冲击碾压对不同土石材料的压实机理尚需进行系统的研究；还可利用冲击碾压技术研究不同自然条件下路基路面整体设计理论与方法；目前针对冲击压路机只能向前行驶的特性，需要开发配套的冲压设备。此外，冲击碾压技术在农业、水利、环境工程等方面也有广阔的应用前景。参考文献[1]中华人民共和国交通部.公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000).北京:人民交通出版社,2000.[2]中华人民共和国交通部.公路工程质量检验评定标准(JTJF80/1-2004).北京:人民交通出版社,2004.[3]杨世基.冲击压实技术在路基工程中的应用.1999.[4]四川省交通厅公路规划勘察设计研究院.成自泸赤高速公路成都至眉山(仁寿)段两阶段施工图设计文件.成都:2010.作者简介姓名：刘峰性别：男出生年月：1985年01月毕业院校：沈阳建筑大学学历：本科职称：助理工程师