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高填方土石方?jīng)_擊碾壓施工

來源：鄭州中航設(shè)備時(shí)間：2018-01-01

沖擊壓路機(jī)主要的壓實(shí)用途之一：高填方土石方碾壓
高填方土石路基要做到均勻、密實(shí)、穩(wěn)定，施工難度很大。一般在地形復(fù)雜的斜坡溝谷地帶，同一斷面上的填筑高度差別較大，基底工作面不易形成，使填筑層變厚。當(dāng)施工工期緊，成型路基的自然沉降時(shí)間又不足時(shí)，就容易引起地面開裂、塌陷、下沉、變形及翻漿等多種病害。而現(xiàn)有靜碾及振動(dòng)壓路機(jī)施工，在客觀上還不能有效的解決土石泥填高填方路基基礎(chǔ)的差異變形。目前，提高路基壓實(shí)密度的方法主要是采用強(qiáng)夯或沖擊壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)施工，考慮到工期和施工效率的因素，可以選擇沖擊壓路機(jī)。中航?jīng)_擊壓路機(jī)是一種新式的路基壓實(shí)機(jī)械，1997年首次在北京八達(dá)嶺高速公路補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)中應(yīng)用，之后在宣大高速公路、福泉廈高速公路、連霍高速公路等高等級(jí)的公路上都有使用，時(shí)至今日，時(shí)間已經(jīng)證明，中航?jīng)_擊壓路機(jī)在路基補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)方面取得了好的施工效果。

沖擊碾壓對(duì)路基具有很強(qiáng)的壓實(shí)效果，沖擊壓路機(jī)以強(qiáng)大的沖擊力對(duì)土體施加沖擊壓實(shí)功能，土體中原有的水分和空氣被擠出，土顆粒在強(qiáng)大的沖擊力作用下重新排列，較小的顆粒被擠到較大顆粒的縫隙中，形成二次沉降，從而使土體形成密度很大的版塊，提高了路基強(qiáng)度和承載能力，有效的減少了路基工后沉降變形。近年來，在中航設(shè)備不斷的努力下，沖擊碾壓技術(shù)有了很大的發(fā)展，在解決路基工程質(zhì)量隱患方面有很大創(chuàng)新。沖擊壓路機(jī)壓實(shí)能量大，影響深度深，施工工期短，施工效率高，并可大幅度提高路基的承載能力、穩(wěn)定性和密實(shí)度，縮短路基的自然下沉?xí)r間，降低由于車輛超載對(duì)公路的損壞，延長公路的使用壽命。

沖擊壓路機(jī)的工作原理：
沖擊壓路機(jī)是通過非圓形輪（三邊形輪或五邊形輪）的沖擊，連續(xù)對(duì)土、石材料進(jìn)行靜壓、揉搓、沖擊的周期性作業(yè)。其產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，并向地下深層傳播，通過低頻大振幅的沖擊，壓實(shí)土體，產(chǎn)生瞬時(shí)的沖擊動(dòng)荷載向下傳遞，快速擠密深層土顆粒，同時(shí)，沖擊能量以震動(dòng)波的形式在彈性空間中傳播，使土顆粒相互靠攏，排出空隙中的氣體和水，從而使土顆粒重新排列，擠壓密實(shí)，達(dá)到增強(qiáng)土石體密實(shí)度，提高路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的目的。其沖擊波具有地震的傳播特性。壓實(shí)深度可隨著碾壓遍數(shù)遞增，*大壓實(shí)有效深度可以達(dá)到1m，*大壓實(shí)影響深度可以達(dá)到6m，其沖擊能量因沖擊輪的重量、重心高度、牽引速度不同而變化。

沖擊壓路機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)：
1、更大的影響深度：
根據(jù)《港口工程技術(shù)規(guī)范》中的敘述，以及中航設(shè)備沖擊壓路機(jī)國內(nèi)實(shí)際施工情況并考慮土石填方實(shí)際土壤參數(shù)等的影響，采用以下影響深度經(jīng)驗(yàn)公式：
計(jì)算公式

式中：H = 加固深度（ m ）
a=加固系數(shù)（一般濕陷性黃土取0.34~0.5；高填方土取0.6~0.8；砂性土和雜土取0.45~0.6）
E=沖擊能量（KJ）
M=沖擊輪質(zhì)量（1000Kg）
H=沖擊輪高度（m）
根據(jù)上式計(jì)算，在土石混填情況下作業(yè)時(shí)，當(dāng)采用中航SD30型30KJ沖擊壓路機(jī)以12km/h
速度行駛，其加固深度為3.8m。在廊涿高速、承唐高速、連霍高速、大廣高速等不同高速公路的不同填料路段進(jìn)行沖擊壓實(shí)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)時(shí)得到了影響深度為3m~5m的檢測(cè)結(jié)果，這個(gè)數(shù)據(jù)是普通的靜碾、震動(dòng)碾等壓路機(jī)無法達(dá)到的，幾乎可以與強(qiáng)夯的效果相媲美。

2、更大的擊實(shí)功能：
沖擊壓實(shí)比重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)具有更大的擊實(shí)功能。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，不同高速公路填方路段每層填方經(jīng)沖擊碾壓后表面以下10cm的平均壓實(shí)度均超過了100%，表面以下100cm的平均壓實(shí)度均超過了95%，沖擊碾壓前后的壓實(shí)度對(duì)比非常明顯。
3、更廣的適用含水量范圍：
隨著擊實(shí)功的增加，*佳含水量降低，一次沖擊碾壓的*佳含水量比重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)要低。
通常沖擊壓實(shí)土的含水量范圍要求如下：
細(xì)粒土含量≥50%，Wopt-4≤ω≤Wopt+2；
細(xì)粒土含量＜50%，Wopt-3≤ω≤Wopt+2；
高液限土的沖擊碾壓含水量上限可放寬至28%
4、更高的壓實(shí)效率：
沖擊壓路機(jī)的行駛速度是12km/h ~ 15km/h，填方厚度是1m ~ 1.5m，碾壓10遍到40遍不等（需根據(jù)試驗(yàn)段確定）；振動(dòng)壓路機(jī)的速度是3 ~ 4km/h，填方厚度是0.2m ~ 0.3m，碾壓6 ~ 12遍不等。由于施工時(shí)會(huì)受到各種條件影響，沖擊壓路機(jī)每臺(tái)班可壓實(shí)20000㎡，震動(dòng)壓路機(jī)每臺(tái)班可壓實(shí)2000㎡，沖擊壓路機(jī)的效率是振動(dòng)壓路機(jī)的10倍。

沖擊壓路機(jī)在高填方路基中的應(yīng)用：
1、檢測(cè)性補(bǔ)強(qiáng)碾壓是沖擊壓實(shí)工作的一個(gè)重要內(nèi)容。SD30沖擊壓路機(jī)的30KJ高能量給出相當(dāng)于沖擊力達(dá)300t以上的重?fù)簦且环N較為有效的檢測(cè)碾壓，只要用沖擊壓路機(jī)碾壓8 ~ 10遍，所有軟弱的或含水量過多的地段都很容易被發(fā)現(xiàn)，再碾壓幾遍就可以補(bǔ)救。沖擊壓路機(jī)在高速公路工程的高填方補(bǔ)強(qiáng)碾壓中的應(yīng)用，對(duì)減少路基工后沉降、提高路基整體強(qiáng)度以及加固軟弱地基方面較普通的振動(dòng)碾壓有更重要的作用。
2、沖擊壓實(shí)減少路基工后沉降。廊涿高速公路K46+353—K46+600路基填筑作業(yè)，先采用YZ-18型18t振動(dòng)壓路機(jī)分層（0.3m一層）碾壓，壓實(shí)度達(dá)到規(guī)定的路床壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。再采用中航SD30型30KJ沖擊壓路機(jī)補(bǔ)強(qiáng)沖擊碾壓15遍，平均下沉量8.2cm，計(jì)算有效壓實(shí)深度5m，壓實(shí)度平均提高了6個(gè)百分點(diǎn)。路基高度為10.5m，則沖擊碾壓完成沉降率為8.2 ÷ 1050 = 0.78%，很好的解決了高填方路基的工后差異沉降問題。
3、沖擊壓實(shí)提高路基整體強(qiáng)度。廊涿高速公路K46+353 ~ K46+600補(bǔ)強(qiáng)沖壓段，測(cè)定沖擊碾壓15遍前后的彎沉值Lr分別為252（0.01mm）與186（0.01mm）得出，土基回彈模量平均由沖碾前46.9MPa提高到66.8MPa。強(qiáng)度有很大提高，同時(shí)，使原來振動(dòng)壓實(shí)達(dá)到路床壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)的路基下沉4 ~ 8cm，在1.5m層厚范圍內(nèi)壓實(shí)度均增加3% ~ 6%。由于沖擊碾壓是路床頂面上面積的均勻沖擊壓實(shí)，使路床頂面以下1.5m形成連續(xù)、均勻、密實(shí)的加固層，提高了路基的整體強(qiáng)度與穩(wěn)定性。
通過中航設(shè)備實(shí)地應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)證明，沖擊壓路機(jī)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)明顯優(yōu)于普通的振動(dòng)壓路機(jī)，其對(duì)路基壓實(shí)的深度、強(qiáng)度均比傳統(tǒng)碾壓方法有很大的優(yōu)越性。且施工簡單方便、壓實(shí)速度快、施工效率高，不僅能有效的降低工程成本和縮短工期，而且大大提高了工程質(zhì)量，特別是在面積大、段落長的高填方路基上更能充分發(fā)揮這種新技術(shù)設(shè)備的優(yōu)越性能。可以預(yù)見，沖擊壓路機(jī)在今后的路基工程施工中將會(huì)得到越來越多的應(yīng)用。