冲击碾压技术在高填方路基施工中的应用研究

冲击碾压技术在高填方路基施工中的应用研究　■张福明　（永安市交通工程管理站，永安３６６０００）　摘要本文介绍了冲击压实技术在高填方路基施工中的应用，结果表明，高填方　路堤采用冲击压实技术不仅可以明显改善填料的压实质量，而且对于减少路堤施工的工　后沉降，提高路基的整体强度和稳定性，也有显著的效果。　关键词　冲击碾压高填方路基施工　应用研究　１　工程概况　能转化成低位能对地面工作的冲击能，并且辅以滚压和　山区高等级公路沿线地质复杂，山高谷深，填挖工　揉压的综合性作用，产生强烈的冲击波向地下深层传　程量大，若采用传统的路基压实技术，受填土自重弓１起　播，具有地震波的传播特性，使压实深度可随碾压遍数　的沉降变形及地基受力后的下沉影响，均可能造成路基　递增，对填料深层达到密实作用，提高路基的强度和稳　下沉和路面开裂，从而影响车辆高速通行。为提高路基　定性。永安市绕城公路路基施工中主要使用３ＹＣＴ２５型　的施工质量，保证路堤的整体强度和均匀性，有效减少　冲击压路机，其主要机械性能指标如表２所示。　路基工后沉降，永安市绕城公路在路基施工中应用了冲　表２　３ＹＣＴ２５型冲击压路机的主要性能指标　击压实技术进行碾压补强。　永安市浦岭至樟林接文化创意园公路（下简称永安　绕城公路），路线主线全长１４．６４ｋｍ，连接线长９．１７ｋｍ，　其中路基挖方３２３万ｍ３。填方３０１万ｍ３。在路基工程大规　模施工前，选择具有代表性的路段Ｋ４＋０８０￣２８０段作为　冲碾试验段，以取得相关的技术数据和控制指标，为大　３冲击压实在永安绕城公路中的应用　规模施工提供依据。Ｋ４＋０８０￣２８０段填土方量１６．４万ｍ３，　３．１　冲击压实减少路基的工后沉降　最高填土高度２１．２ｍ，当前平均填土高度４．５ｍ，处于９３　Ｋ４＋０８０￣２８０段路基经过不同冲击碾压遍数后的路　区填土区。该试验段路基土的主要物理性质指标见表１。　基沉降量数据如表３和图１所示。　表１　土的主要物理性能指标　表３　Ｋ４＋０８０～２８０试验段冲碾遍数与沉降量的关系　土质　零誉液塑甥十薮　毕ＣＢ母　干最佳　密度量％％　％…、值　ｇ／ｃｍｚｇ／ｃｍｚ　量％　Ｋ４＋０８ｏ一２８。　４．２　４　．　２９．　２．。　６．６　９　２．。　Ｋ４＋１８０　右３０ｍ　Ｋ４＋２００　凼　２冲击压路机的工作原理及特点　右３０ｍ　冲击压路机是一种全新的工程压实机械，它打破了　Ｋ４＋２２０　由　传统的圆形截面压实轮的理念，采用非圆形双轮滚动产　左１０ｍ　生冲击与搓揉作用相结合的新型压实技术，将振动压实　Ｋ４＋２４０　由　的高频率、低振幅改为高振幅、低频率，在压实作业中　右３０ｍ　较大地增加了对土石方的压实功能。在牵引机拖拉下以　Ｋ４＋２６０　由　１２￣１５ｋｍ／ｈ的行驶速度碾压作业，即冲击碾每秒冲击地　右３０ｍ　面两次，周期性地连续冲击地面，将高位势能与瞬时动　平均值（ｃｍ）　团福建交通科技２０１３年第４期　图１　Ｋ４＋０８０—２８０段压实遍数和沉降量关系　试验数据表明，当冲击碾压２０遍时，最大沉降量　３．９ｃｍ，最小沉降量３．２ｃｍ，平均下沉量Ｓ＝３．５ｃｍ，冲击　碾压的沉降率为３．５／４５０＝０．７８％。同时，路基填土的沉　降量随碾压遍数增加而逐渐增加，当碾压１５遍时，平均沉　降值为２．６ｃｍ，与冲压１０遍相比增加１．１ｃｍ；碾压２０遍时，　平均沉降值为３．５ｃｍ，与冲压１５遍比增加０．９ｃｍ；当碾压２５　遍时，平均沉降值为３．７ｃｍ，与冲碾２０遍比增加０．２ｃｍ。但　是，碾压超过２０遍后，沉降量增加的速率逐渐减缓，下沉　量已经很小，变化不大，冲碾效率明显降低，因此在施　工过程中应选用经济有效的２０遍冲碾遍数为宜，即可有　效减少路基的工后沉降，加速路基的稳定。　３．２冲击碾压提高了路基的整体强度　（１）Ｋ４＋０８０￣２８０段在不同碾压遍数时，不同的压　实度，分析试验结果。其试验数据如表４。　表４　Ｋ４＋０８０—２８０试验段冲碾遍数与压实度的关系　Ｋ４＋１８０右３０ｍ　Ｋ４＋２００　由　右３０ｍ　Ｋ４＋２２０　中　左１０ｍ　Ｋ４＋２４０　由　右３０ｍ　Ｋ４＋２６０　由　Ｋ４＋２８０左１０ｍ　中　平均值　福建交通科技２０１３年第４期因　（２）Ｋ４＋０８０￣２８０段在不同碾压遍数时，不同的弯　沉值。分析试验结果。其试验数据如表５。　表５　Ｋ４＋０８０—２８０试验段不同碾压遍数后的压实度和弯沉值　从试验数据可知，冲碾１０遍，１５遍和２０遍的压实值　逐步增大，平均值分别是９６．０和９６。２及９６．７，与冲碾前　压实度比，分别提高了２．６和２．８及３．３个百分点，而压实　度变化值却逐渐减小，平均值从２．６￣ｌＪ０．５Ｎｏ．４，减小的　变化率由８０．７％变为２０％，路基经冲击碾压２０遍后，压实　度变化不大，路基趋于稳定，路基压实度与冲碾前对比。　提高了２．５ｏ，－－５．４％，弯沉值也相应变小。表明路基表面层　进行均匀冲碾压实２０遍后，路基的整体强度和承载力显　著提高和稳定，达到了对路基的直接检验和补充追加压　实的效果，实现了对路基整体进行冲击补强的目的。　３．３冲击压实能形成加固层　（１）路基碾压２Ｏ遍后不同深度压实度的变化。其试　验数据如表６。　’　表６　Ｋ４＋０８０—２８０试验段不同深度压实度变化关系　从表６数据分析可得出，经过冲击碾压后，路基在　１．５ｍ范围内压实度均有较大的提高，当在Ｏ￣８０ｃｍ路床　内，Ｋ４＋１８０试验段压实度提高了２．７个百分点，Ｋ４＋２００　提高了２．６个百分点，平均提高２．６５个百分点，提幅最　大；当在８０￣１５０ｃｍ上路堤，Ｋ４＋１８０试验段压实度提高　了１．６个百分点，Ｋ４＋２００提高了１．３个百分点，平均提高　１．４５个百分点，提幅第二；当在≥１５０ｃｍ下路堤，Ｋ４＋　１８０试验段压实度提高了０．２个百分点，Ｋ４＋２００提高了０　个百分点，平均提高０．１个百分点，提幅最小。表明在　路基表层以下至１．５ｍ的有效范围内，冲击压实效果明　显，增幅逐步减弱，形成了连续、均匀、密实的加固　层，路基的综合强度和稳定性明显提高，但随着深度的　增加≥１５０ｃｍ，其影响有效范围有限。　４结论　压路机对路床进行补压，有利于延缓路面的早期损坏，　（１）冲击压实技术是一种高速压实方法，是夯实与　提高路面的质量和使用寿命。　滚动压实技术的结合，其冲击波穿透力强，影响深度　（５）不同的土质、机型，冲碾遍数的选取应根据　大，压实效果好，路基尤其是高填方路堤进行冲击压实　试验段数据结果进行比选，得出最为经济又合理的冲　是十分必要和有效的，永安绕城公路在施工过程中，当　击遍数。　路基的填土高度大于２ｍ，工作面长度便于冲击压路机　作业且在冲碾影响深度内无构造物时，进行冲碾压实，　通过冲碾足够的遍数，在不同深度范围内，压实度均有　参考文献　不同程度的提高。路床碾压后的压实度即可达９６％以　［１］马天胜，翟庆国．公路路基压实度控制的有效方法和措施Ｕ］．　上，达到了理想的补强效果，提高了路基的承载力。　西部探矿工程，２００４（６）．　（２）冲击压实技术可加速路基的工后沉降，提高路　［２］舒小林．路基施工中冲击压实技术的应用０］．广东科技，２００９　基的稳定性和抗变形能力，形成有效的加固层。　（１２）．　（３）冲击压实提高了路基的整体强度，根据试验结　［３］曹斌。邓捷，申培华．Ｅ系列高速液压夯实机及其应用特点．交　果，冲击碾压路段路基弯沉值变小，冲击碾压后路基土　通世界，２００４（５）．　强度及承载能力提高，弯沉变形得到明显改善。　［４］蒲智明，张红珠．高等级公路路基施工压实度检测控制方法的　（４）冲击压实可提高路基的强度与均匀性，冲击式　探讨［Ｊ］．山西交通科技，２００５（２）．　（上接第３页）　越高，针入度比值越大，这与特立尼达湖沥青（ＴＬＡ）　由图５可以看出：　（１）随着ＴＬＡ的掺入，ＴＬＡ改性　本身的特性是密切相关的：　沥青软化点随着掺量的增加逐渐提高，呈直线增加规　（３）当ＴＬＡ掺量小于２０％时，ＴＬＡ改性沥青性能主　律；　（２）不同掺量ＴＬＡ改性沥青的软化点提高幅度有　要受基质沥青的影响，掺量２０％￣４０％时，ＴＬＡ改性沥青　一定的规律性：ＴＬＡ掺量为２０％时。软化点提高幅度约　性能受两种材料的共同影响，处于此消彼长的阶段，当　为５％；掺量为４０％时，软化点提高幅度约为２０％；掺量　掺量大于４０％时。ＴＬＡ对改性沥青的影响更为显著：　为６０％时，软化点提高幅度约为４０％，掺量为８０％时，软　（４）就本文进行试验的三大指标来说，不同品牌基　化点提高幅度则约为６０％；　（３）不同掺量情况下，５种　质沥青配制的ＴＬＡ改性沥青性能差异不大。试验数值均　基质沥青软化点差异不大，但壳牌基质沥青配制的ＴＬＡ　在一个较小的范围内波动，也即不同品牌基质沥青均可　改性沥青软化点均稍高于其他品牌。　用于生产合格的ＴＬＡ改性沥青。　５结语　本文选取５种品牌基质沥青进行了主要性能指标的　参考文献　试验。由数据分析可以得出ＴＬＡ改性沥青配伍性规律如　［１］沈金安．特立尼迭湖改性沥青的性能［Ｊ］．国外公路，２０００，２０　下：　（３）．　（１）ＴＬＡ的掺入使得各基质沥青的性能得到了改　［２］童恋．ＴＬＡ改性沥青配伍性研究［Ｄ　３．长沙：长沙理工大学，　变，较为一致的变化规律为针入度减小、延度降低和软　２００８．　化点提高；　［３］ＴＬＡ改性沥青应用技术研究［Ｒ］．福州：福建省交通科学技术　（２）ＴＬＡ能显著提高基质沥青的抗老化性能，掺量　研究所．２０１２．　团福建交通科技２０１３年第４期