路基沖擊碾壓施工工法

1、.wd路基沖擊碾壓施工工法王汝俊核工業(yè)西南建立集團(tuán) 6100211前言沖擊壓路機(jī)是一種新式路基壓實機(jī)械，通過沖擊碾壓對路基壓實質(zhì)量的提高產(chǎn)生了很強(qiáng)的推動作用。路基沖擊碾壓施工工藝在高速公路中的運用，是高速公路壓實技術(shù)的最新開展。近年來，在高速公路施工中，為提高路基施工質(zhì)量，加速路基沉降，減小路基工后沉降，一般都要求對路基進(jìn)展沖擊碾壓。我公司在本遼高速公路路基工程第19合同段及伊墩高速第二合同段施工中，通過施工實踐、總結(jié)，對該施工工藝已經(jīng)熟悉、掌握并形成了本工法。2 工法特點2.1 沖擊碾壓的施工速度快，效率高，沖擊碾的速度一般在1220km/h，尤其對較長、較寬的路基段落，效率更高。2.2 作

2、用范圍大，沖擊碾的壓實影響深度在11.5m，比傳統(tǒng)的壓實機(jī)械有更好的壓實成效，有效解決普通壓路機(jī)需要嚴(yán)格控制層厚的問題。2.3 工費較低，按沖擊25遍計算，每平方米費用約2.5元。2.4 控制工后沉降和不均勻沉降，提高路基的整體強(qiáng)度，保證公路的使用質(zhì)量。3 適用范圍3.1 本工法適用于地基沖碾，各種填土、填石的各級公路路基分層碾壓，路堤床補(bǔ)壓。3.2 自行式?jīng)_擊壓路機(jī)單塊最小沖壓施工面積不宜小于1000m2,牽引式?jīng)_擊壓路機(jī)單塊施工面積不宜小于1500m2。較窄的工作面但設(shè)置了轉(zhuǎn)彎道的最短直線距離不宜小于100m,寬度不宜小于6m。此處所指的工作場地面積是指排除了需避讓的構(gòu)造物之后的能夠沖壓的

3、凈面積。3.3 如下情況不宜采用沖擊碾壓3.3.1 加筋土擋墻路段不宜采用沖擊碾壓；3.3.2 舊路改建中遇到的擋墻、橋梁和涵洞等的承載力缺乏以承受沖擊碾壓荷載需加固的路段；3.3.3 含水量超出范圍經(jīng)試驗驗證效果不明顯的路段；3.3.4 路堤床增強(qiáng)補(bǔ)壓試驗段沖擊碾壓20遍后平均下沉量3cm的路段。4 工藝原理沖擊碾是由牽引車帶動非圓形輪滾動，多邊形滾輪的大小半徑產(chǎn)生位能落差與行駛的動能相結(jié)合沿地面對土石材料進(jìn)展靜壓、搓揉、沖擊的連續(xù)沖擊碾壓作業(yè)，形成高振幅、低頻率的沖擊壓實原理。目前以25KJ三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)使用最多，其雙輪靜重12t，行駛最正確速度為12km/h，對地面產(chǎn)生集中沖擊力2

4、0002500KN，相當(dāng)于11111543kPa。這種高能量沖擊力周期性連續(xù)沖擊地面，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，向下具有地震波的傳播特性，產(chǎn)生的沖擊碾壓功能到達(dá)超重型擊實功，可使地下深層的密實度不斷累積增加，視不同土石材料性狀達(dá)1.01.5m，比現(xiàn)有振動壓實機(jī)械有更好的壓實成效，使被沖壓的土石填料更接近于彈性狀態(tài)，顯示出克制土石路基隱患的技術(shù)優(yōu)勢,是土石工程壓實技術(shù)的最新開展。三邊形雙輪沖擊碾在工作中，當(dāng)牽引車拖動三邊弧形輪子向前滾動時，壓實輪重心離地面的高度上下交替變化，產(chǎn)生的勢能和動能集中向前、向下碾壓，形成巨大的沖擊波，通過三邊弧形輪連續(xù)均勻的沖擊地面，使土體到達(dá)均勻密實。在沖擊碾壓過程中，三邊

5、弧形輪每旋轉(zhuǎn)一周，其重心抬高和降低三次，對地面產(chǎn)生夯實沖擊和振動作用三次。具體沖擊作用過程為：在牽引的作用下，壓實輪依靠與地面的摩擦力沿外廓曲線向前滾動，重心處于曲線最低點時，再向前滾動，重心開場上移，牽引力帶來的動能轉(zhuǎn)化成壓實輪的勢能和動能，并且緩沖機(jī)構(gòu)開場作用，使蓄能器的緩沖液壓缸收縮，蓄能器蓄能。當(dāng)壓實輪重心處于曲線最高點向前滾動時，壓實輪的勢能開場轉(zhuǎn)化為動能，蓄能器緩沖液壓缸伸張，蓄能器中的壓力能釋放，轉(zhuǎn)化為壓實輪的動能。由于壓實輪的特殊構(gòu)造，其重心除了具有向前的線速度外，還有一個向下的線速度，直至壓實輪另一條曲線與地面接觸時，開場對地面產(chǎn)生沖擊夯實作用。牽引車的工作速度越大，蓄能器的

6、緩沖液壓缸收縮越大，蓄能越多，釋放的能量轉(zhuǎn)化為壓實輪的動能也越大，對地面產(chǎn)生沖擊夯實的動能也越多，激振的效果也越好。根據(jù)經(jīng)歷和25KJ三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)設(shè)計行車速度要求，碾壓速度以10-12km/h 為宜。對于一般路基的非飽和土，沖壓輪著地時由于動能釋放，在沖壓輪下的局部面積產(chǎn)生瞬時的沖擊動荷載，向下傳遞快速擠密深層土顆粒，同時沖擊能量以震動波的形式在彈性半空間中傳播，使土顆粒相互靠攏，排出空隙中的氣體與水，土顆粒重新排列而擠壓密實。5 施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程見圖5.1施工準(zhǔn)備修轉(zhuǎn)彎道測量放樣灑水或晾曬沖壓路段清理整平不合格埋設(shè)高程觀測點檢測含水量密實度沖壓碾壓試驗確定施

7、工參數(shù)沖壓碾壓整平、壓路機(jī)碾壓增加沖擊碾壓遍數(shù)壓實度及高程檢測不合格合格下道工序圖5.1 施工工藝流程圖5.2 施工方法及主要工序操作要點5.2.1 施工準(zhǔn)備對需要進(jìn)展沖擊碾壓的地段，進(jìn)展清理整平，以保證均勻傳遞較大的沖擊力，使沖擊碾壓到達(dá)最正確效果，在無法轉(zhuǎn)彎的地段還要修筑轉(zhuǎn)彎道，以利沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎行駛。同時，對沖擊碾壓機(jī)械的性能進(jìn)展了解、熟悉。然后在現(xiàn)場實際布置沉降觀測點，可以通過白灰布點，也可以利用全站儀實際測量坐標(biāo)，這樣更加準(zhǔn)確。選定試驗路段進(jìn)展沖擊工藝探索，確定最正確沖擊碾壓遍數(shù)。5.2.2 測量放樣對已整平的路基進(jìn)展放樣測量，測量沖壓前的標(biāo)高，以確定沖壓后的沖壓沉降量。5.2.3

8、試驗段布置無論是地基沖碾，還是路基分層碾壓，其沖擊碾壓工作段的長度一般要求寬度大于24m，長度大于250m。按照每20m設(shè)置一個檢測斷面。每個沉降檢測斷面布置3點，分別為路基的左、中、右三點邊點距離路基邊1m。用全站儀測量沉降觀測點的坐標(biāo)并記錄，以便沖擊完成后按照此坐標(biāo)進(jìn)展放樣和標(biāo)高測量。在碾壓過程中按照每5遍檢測一次壓實度及沉降，并詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)，同時對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)展整理分析，確定最正確碾壓遍數(shù)以指導(dǎo)沖擊碾壓施工。5.2.4 其余段落施工按照試驗段確定的施工工藝進(jìn)展沖擊碾壓，施工過程中可根據(jù)各個段落的試驗檢測情況對沖擊遍數(shù)進(jìn)展調(diào)節(jié)。最終以試驗檢測數(shù)據(jù)為準(zhǔn)來確定是否完成沖擊碾壓。5.2.5 具體沖

9、碾過程1) 沖碾時壓路機(jī)先從路基一側(cè)邊緣行駛，行至終點時轉(zhuǎn)彎反向沿線路中心向起點行駛，行至起點再轉(zhuǎn)向路基邊側(cè)行駛，牽引車行駛使壓實輪的輪跡應(yīng)重疊二分之一以上，以保證弧形輪中間的局部被沖碾到，就這樣一環(huán)一環(huán)的進(jìn)展。當(dāng)壓路機(jī)輪跡到達(dá)另一側(cè)邊緣時完成沖碾一遍，如圖5.2示。由于壓實輪弧形的構(gòu)造特點，沖碾一遍完畢時仍有局部路基未被沖碾到，此時應(yīng)接著進(jìn)展第二遍、第三遍，每沖擊5遍，試驗檢測檢測沉降量、壓實度、含水量、最大干密度、孔隙比等數(shù)據(jù)。如果此時的土體含水量小于土體的最正確含水量時，那么要用推土機(jī)、平地機(jī)整平，根據(jù)計算補(bǔ)充灑水，保證土體處于最正確含水量、地基濕潤、不出現(xiàn)松散層、水分充分滲透后再繼續(xù)沖

10、壓，進(jìn)展壓實度和高程檢測。2) 沖擊碾壓10遍、15遍、20遍、25遍、30遍后分別檢測一次壓實度、濕密度、最大干密度、孔隙比、濕陷系數(shù)、總的沉降量等數(shù)據(jù)。3) 各種數(shù)據(jù)整理匯總后得出結(jié)論以便指導(dǎo)大面積施工。4) 沖碾考前須知當(dāng)沖擊壓路機(jī)沖壓假設(shè)干遍后，假設(shè)場地波浪起伏過大，立即停頓施工，用推土機(jī)推平整以后再繼續(xù)施工。當(dāng)表層土的含水量過少，揚(yáng)塵情況嚴(yán)重時，那么停頓施工，用灑水車進(jìn)展噴灑后再繼續(xù)施工。壓實過程中表層產(chǎn)生波浪形起伏后，碾壓時要有意識地調(diào)整轉(zhuǎn)彎半徑，沖擊波峰，即進(jìn)展錯峰壓實，以做到壓實質(zhì)量的均勻、滿壓。在每碾壓五遍后要調(diào)整為反方向沖擊碾壓。對于含水量較高的情況注意防止施工中出現(xiàn)“彈簧

11、現(xiàn)象，如果出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象可暫停施工，待含水量降低、強(qiáng)度恢復(fù)后再施工或采用挖除換填方式處理。測點平面位置保持不變，在施工過程中，應(yīng)保證測點位置的固定。5.3 沖擊碾壓遍數(shù)5.3.1 沖擊碾壓遍數(shù)的定義：雙輪沖擊壓路機(jī)的沖擊輪寬度為0. 9m，兩輪隙寬度為1.16m，雙輪外邊緣的寬度為2. 96m時，沖碾1次的計算碾壓寬度為2m，經(jīng)錯一個輪寬碾壓，沖碾1個來回后，計算碾壓寬度4m，按此方法計算，整個場地全部壓完1次算一遍。5.3.2 對于軟基地段上面鋪筑石碴的路基石渣厚度一般在5070cm左右，一般要沖擊碾壓一次，沖擊碾壓遍數(shù)為1520遍。5.3.3 對于一般路段路堤高度4m以下的級含級以下的濕陷性

12、黃土地基處理，要沖擊碾壓2025遍。5.3.4 對于地基為路基填土高度在36m者，在路基填筑至路床頂20cm時進(jìn)展沖擊碾壓一次，沖擊碾壓遍數(shù)為1015遍；路基填土高度在610m者，在路基高度填筑到一半時沖擊第一次，填筑到路床頂20cm時沖擊第二次，每次沖擊碾壓遍數(shù)為1520遍。5.4 勞動力組織勞動力配備表 表5.4人員分類人 數(shù)工 作備 注現(xiàn)場負(fù)責(zé)1負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場指揮、協(xié)調(diào)生產(chǎn)副經(jīng)理技術(shù)員1負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場技術(shù)技術(shù)主管測量人員3負(fù)責(zé)施工測量試驗人員4負(fù)責(zé)試驗檢測和控制機(jī)械司機(jī)根據(jù)現(xiàn)場實際操作沖擊碾雜工2協(xié)助試驗挖坑6 材料與設(shè)備6.1 路基填土材料用于路基土方填筑時，黏性土、砂礫石和土石混合填料宜

13、采用沖擊碾壓，沖擊碾壓前要做試驗段，根據(jù)實驗結(jié)果確定碾壓遍數(shù)和沉降量，砂性土質(zhì)段不能采用沖擊碾壓，對摻石灰或水泥改進(jìn)的路基土方，改進(jìn)后不應(yīng)再進(jìn)展沖擊碾壓。6.2 機(jī)械設(shè)備工程機(jī)械配備表 表6.280推土機(jī)1臺ZL50裝載機(jī)1臺PY180自行式平地機(jī)1臺20t振動壓路機(jī)1臺25KJ沖擊壓路機(jī)1臺灑水汽車1輛8T以上自卸車4臺卡特320挖機(jī)1臺試驗儀器配備表 表6.3150灌砂筒4套土工標(biāo)準(zhǔn)篩1套精度0.1g電子天平1臺10kg案秤1臺全站儀1臺50m鋼尺1個水準(zhǔn)儀1臺7 質(zhì)量控制7.1 做好試驗路7.1.1試驗路的檢測工程見表7.1.1試驗路的檢測工程表 表7.1.1應(yīng)用范圍工程地基與路塹沖壓土

14、石混填、填石路堤分層沖壓路基沖擊補(bǔ)壓層厚必做沉降量必做必做必做壓實度必做必做必做土的物理力學(xué)參數(shù)選做選做選做貫入值DN必做選做選做承載力選做土質(zhì)振動速度測量選做選做7.1.2檢測工程要求與頻數(shù)1沉降量定點沉降量檢測包括沖碾前及每沖壓5遍后的標(biāo)高，檢測樣本數(shù)不少于20個，水準(zhǔn)儀的測量精度不大于1mm。對于地基沖碾、分層壓實、路基或路床的補(bǔ)壓應(yīng)根據(jù)試驗大綱的圖示要求宜用長6cm鐵釘系紅布條作明確標(biāo)記，準(zhǔn)確定點。平地機(jī)刮平對應(yīng)注意保護(hù)帶有紅布條鐵釘?shù)臋z測點,即在檢測點周圍20cm的地方不得擾動。2 DN值粒徑大于5mm的含量不超過30%時可采用DCP檢測，DN值的檢測頻率與壓實度一樣，測點數(shù)6個左右

15、。3壓實度壓實度檢測的樣本數(shù)不少于4個，具體的檢測位置見表7.1.2壓實度檢測位置表 表7.1.2項 目測點豎向位置檢測時間地基和路塹沖壓外表下20cm、50cm、80cm、120cm沖擊前及每沖壓10遍土石混填、填石路堤分層沖壓外表下20cm、層厚的中間、層底上10cm沖擊前10普及以后每沖壓5遍路基增強(qiáng)補(bǔ)壓外表下20cm、50cm、80cm沖擊前10普及以后每沖壓5遍注：本表所指的測點位置指的是灌砂或環(huán)刀的中間位置。4土的物理力學(xué)參數(shù)土的物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)土質(zhì)類型與工程要求確定，其根本物理參數(shù)有：天然含水量(%)、液塑限、天然密度( gcm3)、粒徑組成；力學(xué)參數(shù)有：壓縮系數(shù)、壓縮模量Es、

16、粘聚力c、內(nèi)摩擦角、濕陷系數(shù)s。檢測工程與數(shù)量可根據(jù)工程需求確定。5層厚壓實層厚在60cml00cm之間，根據(jù)具體情況選擇2-3個不同的松鋪厚度試驗。7.1.3 控制路基土沖壓含水量，做好試驗結(jié)果分析1對各參數(shù)試驗結(jié)果的分析按試驗?zāi)康倪M(jìn)展。各檢測參數(shù)應(yīng)及時進(jìn)展整理分析，匯總成圖表，表7.1.3是不同沖壓用途的各關(guān)系曲線。不同沖壓用途所包括的關(guān)系曲線 表7.1.3用 途地基和路塹沖壓土石混填、填石路堤分層沖壓路基沖擊補(bǔ)壓關(guān)系曲線A、B、C、DA、BA、B、C備注：A：沖壓遍數(shù)-沉降量曲線； B：沖擊遍數(shù)-壓實度曲線； C：沖壓遍數(shù)-DN值曲線； D：壓實度-濕陷系數(shù)曲線僅對濕陷性黃土；各種關(guān)系曲

17、線例如以濕陷性黃土為例1壓實度：圖7.1.1 沖擊遍數(shù)-壓實度曲線關(guān)系圖從圖7.1.1中可以看出，沖擊遍數(shù)的增加，各個層次的壓實度均有明顯的提高，離表層20cm處尤為突出，沖壓20遍后壓實度增加值到達(dá)了20個百分點以上，但當(dāng)土粒密實度到達(dá)一定的上限后，即使沖擊次數(shù)增加，沖擊的效果也不明顯。圖1中沖擊第21遍至25遍雖然深度為20cm的密實度有所增加，但50、80、100cm深度的密實度從整體意義上來講變化不大，由此說明：沖擊碾壓施工工藝對地基表層以下20100cm的密實度具有明顯的改善效果，但當(dāng)密實度到達(dá)一定的上限后，即使增加沖擊遍數(shù)，沖擊效果也不明顯，從經(jīng)濟(jì)角度來講，無非是增加施工本錢，這是

18、不科學(xué)的。2DN值：圖7.1.2 沖擊遍數(shù)-DN值關(guān)系圖DN值是反映：“每錘擊一次的下沉量(單位為mm/blow),而下沉量越小表達(dá)的承載力越大。將圖7.1.2結(jié)合圖7.1.1可以看出：DN值較其它試驗數(shù)據(jù)表現(xiàn)出較大的離散性，但還是能明顯的表現(xiàn)出曲線趨勢：地表以下20cm的承載力最大，隨著沖擊遍數(shù)的增加，壓實度增大，DN值逐漸減小，它們成反比關(guān)系，由此說明：地基承載力隨著沖擊遍數(shù)的增加而遞增。3相對濕陷系數(shù)：圖7.1.3 壓實度-濕陷系數(shù)曲線關(guān)系圖通過對沖擊碾壓25遍后的土樣進(jìn)展相對下沉系數(shù)試驗，試驗結(jié)果說明：采用25KJ的拖式?jīng)_擊壓路機(jī)對濕陷性等級在級的黃土地基進(jìn)展沖擊碾壓25遍后，隨著沖擊

19、遍數(shù)的增加，濕陷逐步消除。含水量大不一定是造成濕陷的主要原因，含水大的土常年被水浸泡，對水產(chǎn)生了一定的抵抗作用。相對濕陷系數(shù)是檢驗土在水中的變形量，從圖7.1.3中沖擊第11遍至15遍數(shù)據(jù)可以得出，雖然沖擊遍數(shù)增加，但土消除濕陷較小，原因是沖擊第11遍至15遍的檢測時間間隔缺乏半天，土中超靜水壓力未來得及消除，而第16遍至20遍的沖擊時間間隔為5天，土中的超靜水得到充分消散，故土的濕陷消除大。4沉降值：圖7.1.4 沖碾遍數(shù)沉降關(guān)系圖在沖擊碾壓25遍的過程中，對每沖碾5遍的沉降值進(jìn)展觀測，觀測結(jié)果說明：采用25KJ的拖式?jīng)_擊壓路機(jī)對濕陷性等級在級的黃土地基進(jìn)展沖碾25遍時， 第1遍到5遍沖擊沉

20、降量最大且到達(dá)6.5cm，第21遍到25遍時沉降量只有2.4cm。得出結(jié)論：隨著沖擊遍數(shù)的增加，沉降量越小。2沖擊碾壓土的含水量范圍要求如下：1細(xì)粒土含量50%，wopt-4wwopt+2；2細(xì)粒土含量<50%，wopt-3wwopt+2；3高液限土的沖擊碾壓的含水量上限可放寬至28%；4含水量超出此范圍的可根據(jù)實際情況經(jīng)試驗驗證后確定控制范圍。7.2 做好路基壓實措施7.2.1 路基填筑前按?公路土工試驗規(guī)程?規(guī)定的方法進(jìn)展顆粒分析、含水量與密實度、液限和塑限、有機(jī)質(zhì)含量、承載比CBR試驗和擊實試驗。做好試驗路段，確定壓實設(shè)備類型、最正確組合方式、碾壓遍數(shù)及碾壓速度、每層填料的松鋪厚度

21、、填料的含水量等參數(shù)，以便大面積實施。7.2.2 填筑施工時按標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝作業(yè)。7.2.3 填筑前，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，選擇相應(yīng)的設(shè)計措施進(jìn)展基底處理。按照施工標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格施工。并做好路基兩側(cè)的排水溝工程，防止雨季或其他地表水侵蝕路基。7.2.4 嚴(yán)格控制填料質(zhì)量，當(dāng)填料不合格時，棄掉或進(jìn)展改進(jìn)處理。7.2.5 填筑應(yīng)從最低點起全斷面水平分層填筑，采用重型壓路機(jī)和凸輪式壓路機(jī)分層碾壓密實，嚴(yán)格控制填料松鋪厚度和碾壓遍數(shù)。7.2.6 填土路基填筑攤鋪時，施工面要形成24%的人字形坡，防止雨后出現(xiàn)積水；含水量控制在最正確含水量-3%+2%時進(jìn)展碾壓。8 平安措施8.1 主要平安風(fēng)險分析8.1.1 沖

22、擊碾在轉(zhuǎn)彎和碾壓邊部時，如果行走線路有偏差，有可能發(fā)生機(jī)械傾覆等危險。8.1.2 在運行過程中友可能撞到旁邊的其他施工人員，造成人員傷亡事故。8.2 保證措施8.2.1 嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)交底，對各種機(jī)械設(shè)備制定專門的操作規(guī)程和平安手冊。8.2.2 用白灰線提前標(biāo)示出沖擊碾壓行走范圍，讓司機(jī)一目了然，可有效防止機(jī)械傾覆事故發(fā)生。8.2.3 周圍人員時刻注意自身平安，同時由專人機(jī)械指揮，隨時提醒。8.2.4 對構(gòu)造物處設(shè)立戒備平安標(biāo)志，防止對構(gòu)造物造成損傷。9 環(huán)保措施9.1 施工前查明沖擊碾壓范圍內(nèi)的地下管線及附近各種構(gòu)筑物，并應(yīng)根據(jù)構(gòu)筑物的類型采取相應(yīng)的保護(hù)措施如開挖隔振溝進(jìn)展防震，機(jī)械改線或者撤除，確定平安距