浅析冲击式压路机在路基施工中的应用

周 峰

1 冲击式压路机的介绍

冲击压实技术是一种用非圆形、大功率、连续滚动冲击压实路面、路基的技术,它于 20世纪 50年代由南非Aubrey Berrange公司提出,但成为一种成熟的可供实用的非圆滚动冲击式压路机则是在 20世纪 70年代 ～80年代,90年代开始向全球推广。冲击式压路机 1995年引入我国,它与传统压路机相比,最大特点是其非圆形的冲击轮外形,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。冲击轮有一个或两个,分别称为单轮或双轮冲击式压路机,牵引方式有自行式和拖式。

冲击式压路机所具有的动力来自于三部分:1)冲击轮重心位置提升所蓄的势能;2)冲击轮转动的动能;3)冲击轮在滚动过程中克服土体变形所做的功。冲击能量的大小与碾轮的质量、质心的高度、牵引的速度、非圆形轮廓的边数和土质等参数有关。因冲击轮的势能是基本的,可表征的,所以用冲击轮的势能作为冲击式压路机的型号,如 25 k J,15 kJ,20 kJ,30 kJ等。

2 主要特点

1)生产效率高(见表1)。2)经济效益显著,减少环境污染。3)能够减少路基的沉降量。4)提高路基的整体强度。

表1 冲击式压路机与普通压路机各项指标对比表

3 冲击式压路机适用范围

1)地基冲击碾压;2)土石混填、填石路堤分层冲压;3)路基补压;4)旧砂石(沥青)路面冲压;5)旧水泥混凝土路面冲压;6)对于风积沙、盐渍土等特殊土在试验段试验结果的基础上,经过充分论证方可实施。

4 不宜采用冲击碾压的路段

1)加筋土挡土墙路段;2)旧路改建中挡土墙、桥梁和涵洞等的承载力不足以承受冲击碾压荷载的路段;3)含水量超出范围,经冲击碾压试验验证效果不明显的路段;4)路基增强补压试验段冲击碾压 20遍后平均下沉量不大于 30mm的路段;5)建筑物安全间距不足的路段;6)有需要特别保护的建筑物路段。

5 三边形双轮冲击式压路机施工工艺

1)施工段落要求:路基填筑有效长度不小于 300m,填筑材料适用于含水量在最佳含水量+2%～-3%范围内土质均匀的砂性土,路堤的分层冲击碾压高度限于下路床底面以下的 93%,94%区,路床部分用符合《公路路基施工技术规范》要求的材料用振动压路机分层压实,冲击碾压的转弯区域应位于距桥台等构造物 20m～30m范围内,冲击碾压范围每侧应加宽 1m～1.5m,据此放样定出坡脚界线桩。当受限不能加宽时,应采用振动压路机将路堤边缘 2m～3m分层压实。2)施工时,牵引车的功率应与冲击式压路机的型号、吨位相匹配,保证行驶速度在 10km/h～15km/h,施工场地宽度大于冲击式压路机转弯半径的 4倍时,以道路中心线对称地将场地分成两半,压实行驶路线如图1所示;施工场地的宽度小于4倍转弯半径时,可按如图2所示的冲压方式进行,根据实际情况在施工场地的两端设置所需的转弯场地,压实行驶路线应设置易于机手辨识的临时标记物,便于按相应的标线冲击碾压。3)冲压采用错轮的方式,轮迹之间不重叠,对三边形双轮冲击式压路机错轮时横向留有 26cm的空隙,冲压 1次的计算压实宽度为 2m,经错 1个轮宽冲压 1个来回后,计算冲压宽度 4m,按此方法计算,整个场地全部压完为 1遍。对于纵向排列,每遍应错 1/6周长,每次冲击工作面波峰,达到冲击点的满布、均匀,增强冲压整体效果。4)若工作面起伏过大,应停止冲压,用平地机每 5遍整平一次再继续施工。扬尘情况严重时应洒水,当含水量较低时,宜在前一天洒水湿润,冲压时应注意冲击波峰,错峰压实,冲压 5遍应改变冲压方向。5)施工中出现“弹簧”翻浆现象,应暂停施工,采取相应的技术措施后方可继续施工(一般采用换填或掺灰处理)。6)路基的冲压施工工序为:基地检测合格→冲压层填土→表面稳压与平整→埋设检测点→冲击碾压→质量检测。7)路堤的分层填筑冲压后表面松土 20cm不必重新整平和振动碾压,可直接按计入下一层上土的松铺厚度,进行下一层冲击碾压。8)冲压施工场地附近有构造物时,应注意观察,发现异常情况时,立即中断施工。当路堤填筑路段有圆管涵或箱涵时,涵顶填土厚度达到 1.5m以上方可进行冲压,以避免构造物损伤。9)施工过程中应合理安排施工时间,减少噪声与振动对环境的影响。10)冲压边角及转弯区域应增加适当的压实遍数,达到压实标准并保证与中部压实效果的均匀性。对冲压边角及转弯区域应采用强夯机夯实工艺措施达到压实标准,或者是在台背回填时将有效压实断面以外的填料全部挖除重新填筑。11)施工冲压过程有专人负责,指挥行驶路线,记录冲压遍数,调度平地机和洒水车做好辅助工作。12)加强对员工的安全生产教育,树立安全第一的观念,操作机手上机前必须经严格的培训,合格后方能上机。每台至少配备 2名机手,轮流作业,每名机手每次冲压时间不宜超过 2 h,冲击碾压范围内的出入口应有醒目的安全标志,禁止无关车辆与人员出入。目前冲击式压路机施工效果已为广大工程技术人员认可,但由于冲击式压路机施工属于新技术,应做好试验段总结,同时在施工过程积极探索总结经验,不断总结完善施工工艺、检测方法与质量管理措施,加强施工过程的检查和记录,经常同兄弟单位和设计单位做技术上的沟通和交流,使冲击式压路机更好的服务于我们路基工程的施工。

[1] 吴立坚.公路冲击碾压应用技术指南[Z].2007.

[2] JTG F80/1-2004,公路工程检验质量评定标准[S].

[3] 马颖欧.关于等级公路路基压实度的探讨[J].山西建筑,2009,35(11):257-258.