所属栏目：推荐论文发布时间：2011-06-02浏览量:218
冲击碾压在高速公路填土中的施工运用
王伟利
本人2002年在广东惠河高速公路埔前至小金口段第一合同段软弱路堑地段的处理中参与了该施工技术的施工运用，现将经验总结述如下，供大家参考。
一、工程概况
广东惠河高速公路埔前至小金口段第一合同段位于广东省河源市埔前镇，施工里程为K0+100～K7+400全长7.3Km，工程造价4千万元。在本合同段中，K5+400～K6+800挖方段路床位置土质为红褐色粘性土，其含水量为46%，液限61%，塑性指数42，承载比CBR仅有1.5%，各项指标均不符合高速公路路床填土要求。但该路段附近无符合要求的取土场，最近的一个合格土场距离该路段有7 Km以上，运距太远，施工成本很大。在距离该路段约1.5Km处，当地政府正在进行一工业开发区的场地平整施工，有大量的爆破出的土石方被弃掉。该石方为暗红色弱风化泥岩，但其表层已是强风化，泥岩强度为5～35MPa不等。通过综合比较，经设计、业主、监理等各方同意，决定对该不良地段处理方案变更为换填开发区所废弃的土石混填材料进行处理，并采用冲击压路机对换填材料进行压实。
二、冲击碾压简介
冲击碾压主要是由曲线为边的正多边形冲击轮在位能落差及行驶动能相结合下对工作面进行静压、搓揉、冲击，其高振幅、低频率的冲击使受冲压土体接近于弹性状态，具有克服路基隐患的技术优势。冲击压路机与传统压路机相比，最大的特点是其非圆形的冲击轮外形，其外形主要为三、四、五边的正多边形，冲击轮有一个或两个，分别称单轮或双轮冲击压路机。冲击能量以25KJ为基本型号，还有15KJ、20KJ、30KJ等。牵引方式有自行式和拖式。其压实土石效率较一般压路机提高3~4倍。本路段采用的是3YCT32拖式冲击压路机，其牵引车功率为400马力，冲击轮重16000Kg，冲击能量为32KJ，工作速度8～12 Km/h，冲击轮错轮往返一次宽4m。表1是冲击压路机与普通压路机的压实参数对比。
表1冲击压路机与普通压路机的施工参数对比
指标 冲击压路机 普通压路机
冲压有效宽度(m) 2 2.134
行驶速度(km/h) 10~15 3~6
压实厚度(m) 0.8 0.3
压实遍数 20 6
压实效率(m3/h) 800~1200 320~640
三、施工准备
冲击碾压的准备工作与普通压路机基本相同，但因其行驶速度快，冲击力大，调头半径大等特点，还须做以下工作：
1、根据设计图纸和施工情况对现场进行认真调查核对，确保每次冲压面积不小于1200m2或长度不小于50m；
2、勘察工程使用的临时便道、便桥以及进出场道路情况，以便将冲击压路机运抵现场；
3、施工前应准确放样，对于构造物的位置应采用洒石灰线或其它醒目方式进行标出，对于桥台和板顶填土低于3m的涵洞附近5m范围内不允许进行冲压。
4、冲碾前应对冲碾路段的含水量、高程、填土厚度、密实度等进行检测，以便准确确定冲碾参数。
5、配齐平地机、推土机、YZ18以上振动压路机、洒水车等辅助机械设备。
6、确定与现场实际相符合的冲击碾压施工方案。
四、冲击碾压施工工艺
1、 选取K5+400～K5+900 500 m长的路段做试验路段。首先按普通填土工艺要求分两层摊铺土石混填料，每层填料松铺厚度为40cm，采用推土机粗平，平地机精平，YZ18宝马振动压路机碾压至要求压实度。在第一层施工完成后，其压实度、平整度、宽度、横坡、纵坡等指标经检测符合要求后，再进行第二层填土施工。
2、 待第二层土碾压施工完毕后，按路基断面每20m恢复路基的中桩和边桩，进行压实度、平整度、宽度、横坡、纵坡、标高、弯沉等指标的检测并记录。
3、 设置沉降观测点，观测点位置为每20m设一观测断面，每断面设左、中、右三个点，其中左、右两点距中线点距离均为6m。沉降观测点采用铁钉（铁钉长≥6 cm），系红布条予以明确标记。
4、 采用3YCT32拖式冲击压路机按8～12 Km/h的速度进行冲击碾压。行驶速度过快，会使冲击轮蹦离地面，与地面接触时间短，不利于土体的压实；速度过慢，则冲击能量不足，压实效果不好。
5、 冲击碾压尽量直线行驶，冲碾过程中每次冲碾交接处错开，表层产生波浪形起伏时应有意识地调整冲击波峰，进行错锋压实，做到压实质量均匀、满压。每冲碾5遍后调整为反方向冲击碾压。
6、 依据以往的施工经验，一般的冲碾遍数为20遍，但根据现场实际情况来看，由于路堑段换填土层较薄，在冲击第11～13遍时，显示出填料被冲压过度，大部分地方出现了弹簧现象。因此本路段的冲碾遍数确定为10遍。
7、 冲击碾压完成后，采用平地机刮平，YZ18宝马振动压路机振动碾压2～3遍。
8、 进行压实度、平整度、弯沉等指标的检测，并测量沉降观测点的高程，计算沉降值及距路床面标高的差值，根据计算结果确定最后一层填土的松铺厚度（为10cm～16cm）。
9、 采用合格的细土根据确定的松铺厚度布料，按普通填土工艺要求平整压实至设计要求。
10、按路基断面恢复路基的中桩和边桩，检测高程、压实度、平整度、宽度、横坡、纵坡、弯沉等指标，进行路基交验。
五、冲击碾压注意事项
1、 对于填料的含水量应严格控制在其最佳含水量的-4%～+2%的范围内，达不到规定要求的应在冲碾前进行必要的晾晒或洒水处理。
2、 冲压场地应做好排水，保证雨水和积水迅速消除，雨天不能进行冲压施工。
3、 冲碾完成后，采用YZ18宝马振动压路机强振碾压至地面平整、坚实、无明显轮迹为止。
4、 对于填土高度≤2.5m（填石≤3m）的圆管涵，距管涵两侧边缘2.5m范围内不允许冲压；对于填土高度≤3m（填石≤3.5m）的盖板涵、通道，距盖板涵、通道两侧边缘3m范围内不允许冲压；距桥台边缘5m范围内不允许冲压。
六、冲击碾压结果分析
表2 冲击碾压沉降测量统计表
沉降量 点数 占总数的百分比 总测量点数
≥7cm 0 0 78个
5cm～7cm 19个 24%
≤5cm 59个 76%
表3振动碾压与冲击碾压压实度检测结果对比表(第二层)
压实度范围 检测总点数 普通振动碾压 冲击碾压
点数 百分比 点数 百分比
<93% 78个 1个 1% 0 0
93%～95% 6个 8% 0 0
≥95% 71个 91% 78个 100%
表4普通振动碾压弯沉检测结果统计表(第二层)
检测总点数（个） 200
弯沉值≤100(0.01mm)的点数（个） 3
弯沉值在100 ～ 200(0.01mm) 内的点数（个） 46
弯沉值在200 ～ 250(0.01mm)内 的点数（个） 92
弯沉值>250(0.01mm) 的点数（个） 59
弯沉平均值L(0.01mm) 239.3
弯沉代表值Lr(0.01mm) 371.1
设计弯沉要求(0.01mm) ≤250
评定结果 不合格
表5冲击碾压弯沉检测结果统计表(第二层)
检测总点数（个） 200
弯沉值≤100(0.01mm)的点数（个） 166
弯沉值在100 ～ 200(0.01mm) 内的点数（个） 34
弯沉值在200 ～ 250(0.01mm)内 的点数（个） 0
弯沉值>250(0.01mm) 的点数（个） 0
弯沉平均值L(0.01mm) 89.1
弯沉代表值Lr(0.01mm) 107.3
设计弯沉要求(0.01mm) ≤250
评定结果 合格
备注：弯沉检测采用贝克曼梁按每车道每20m检测2点, 弯沉代表值Lr= L+ZaS(L:实测弯沉平均值；Za:保证率系数,本段按要求取2；S：标准差)
从表2、表3、表4及表5可以看出，对于填石路段或土石混填路段，普通振动碾压无法消除石头之间的间隙，因此施工完成后的沉降较大，且其弯沉不能达到设计要求。冲击碾压因其产生很大的冲击力，可以有效的消除石头之间的间隙，使土石体接近真正的密实状态，故达到很好的效果。
七、冲击碾压缺陷
1、冲击压路机自重大，机身总体长度长，对进场运输便质量要求很高，不便转运。
2、冲击压路机只能在大面积或长距离的施工场地内才能发挥其优势，对于小面积短距离的场地则无能为力；且因其掉头距离长，速度低，不能对掉头处路段进行有效压实，路段总体压实度不均匀。
3、冲击压路机行驶速度快，产生冲击力大，易对边坡及构造物造成破坏，使边坡和构造物附近避让范围内的路段不能进行有效压实，造成该路段总体压实度不均匀，易产生不均匀沉降。
八、结束语
冲击碾压是20世纪末出现的一种新的道路填土碾压技术，随着其设备、工艺的日趋成熟完善,成本有效减低，必将会得到普及推广利用，尤其是对于高填土、填石及长距离构造物较少的道路工程，可以充分发挥其压实效率高，作用深度深，压实质量好，总体成本低的优势，极有可能成为以后填土碾压的一种主要方式，但在应用中应注意与客观情况相适应，不能盲目照搬，特别在构造物较多或地质条件较复杂的地段，应小心谨慎，避免出现构造物损坏或道路滑塌等质量事故的发生。
参考文献：
1. 公路冲击碾压应用技术指南，人民交通出版社 ，交通部公路科学研究院主编，出版日期：2006-03
2.冲击压路机的发展趋势 贺杰等 工程机械 2002、2
3.冲击压实技术在路基工程中的应用 杨世基 公路 1999、7