土石填筑路基压实机械设备配置及施工工艺

李金成

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

0 引言

高填方路基对于稳定性的要求较高，现阶段土石混填施工技术在此类工程中得到广泛应用，填筑料的特点在于表观粒径较大，有助于提高路基压实度和稳定性。但达到上述效果的关键在于做好机械设备配置工作，需要依据特定的工艺流程完成施工作业，充分发挥出土石混合填筑的应用优势。

1 土石填筑路基压实施工及机械配置

1.1 施工工艺分析

施工工艺流程包含：场地整平→测量放样→运料及堆料→摊铺作业→清理超粒径填料→找平→碾压→质量检验。按上述流程有序完成各层的施工作业。

某山区高速公路项目中，路基部分采取的是土石混合填筑的方式。路基施工所用填筑土石料源自沿线隧道钻爆施工产生的各类弃土和弃料，其不足之处在于碎石粒径不合理，材料间的粒径缺乏均匀性。路基施工易受到大粒径碎石的影响，此部分难以达到压实标准，且路基所在处分布大量软土层，综合施工条件欠佳，必须采取高标准施工工艺。考虑到路基的质量要求，选择的是压实组合形式，确保碎石可发挥出嵌锁作用，最大限度降低孔隙比，从而提高土石混填路基的压实度。

压实作业对工艺要求高，压实次数和振动频率是基础控制指标，需将其维持在合理范围内，但在确保压实效果的同时还要减少工程施工成本，提高经济效益。以现场勘察结果为参考确定适用于组合压实作业的碾压工艺方法：压实层厚度设为400 mm，所用设备包含20 t 自行式振动压路机和20 t 自行式静压路机，涉及到静压实→低频振动压实→高频振动压实→静压实四个环节，压实对应的路基层沉降值见表1。

表1 压实对应的路基层沉降值

根据表1 得知，在压实作业持续推进之下，碾层所产生的沉降率变化值总体表现出持续减小的趋势，且逐步趋于稳定。根据现场检测结果得知，孔隙率为22.8%，满足设计规范中提出的“＜24%”的要求，且全程未发生安全事故，表明所提出的压实施工流程具有可行性，值得被应用于高填方土石路基施工中。

1.2 各碾压环节的施工机械配置

土石填筑路基施工中，应注重对压实组合方式的优化，以满足压实度要求为基本前提，尽可能降低压实设备施工功耗，创造更可观的施工效率。从高速公路的实际情况来看，具有较明显的重载交通特点，路基施工所用填筑材料均为沿线隧道施工中产生的碎石，绝大部分碎石的质量欠佳，以非级配碎石居多，各部分碎石的粒径存在显著差异，为确保路基结构厚度达到40 mm，需选择合适的机械设备，为压实作业提供支持。

压实过程中关键是高频激振压实处理环节，为顺利完成此项工作，要求压实机械设备吨位至少达20 t，而满足经济效益要求，最多配备3 台。考虑到部分区域施工空间较狭窄的特点，可在原基础上减少高频激振压实次数，并辅以静压方式。项目中基层厚度较大，经过施工后易产生较明显的碎石嵌锁作用，压实机械设备的运行速度应得到合理的控制，全程稳定在3.5～4 km/h 较为合适，高频激振压实作用值维持在320～350 kN。设备的选型情况见表2。

2 土石填筑路基压实机械施工协调配合

2.1 压实机械配置方法

碾压机械设备的组成较为复杂，其中以振动碾压最为关键，配置此装置时需注重如下2 点：①在设计振动次数的条件下，振动碾压经施工后所得到的压实度可达到设计标准；②注重对施工效率的分析，此处考虑的是单位时间内的施工体积Q 值，可通过公式（1）计算：

表2 主要机械设备配备

式中 β——施工效率影响因素

H——路基层厚度值，mm

L——振动碾压宽度值，mm

V——振动碾压速率，mm/s

n——压实施工次数

需注意的是，式（1）建立在理想连续施工的条件下，即尚未考虑其他因素对施工作业的影响，是理论计算值，相比于实际值而言略微偏小。考虑到本次路基厚度为400 mm 的要求，经计算后确定Q 值为241.3 m3/h。此外，压实设备选型对于路基施工质量也具有较明显的影响，由于工程压实路基层厚度较大，且使用的是碎石绝大部分都为非级配碎石，组成中又以大粒径碎石居多，在此条件下局部基层的松铺厚度将超过400 mm，因此在压实机械设备的选型过程中要注重大振幅高激振频率的要求，振动幅度以1 mm 为宜。

2.2 机械设备相互协调

预处理是顺利展开土石混填路基压实作业的前提，取土场碎石的处理选用挖掘机，以碎石粒径为依据，将初筛粉后的材料分类堆放，以便正式施工时可快速取料。填筑施工选择的是装载机和载重车相结合的方式，混合各类粒径的碎石，使其具有均匀性后再用于填筑；摊铺要具有持续性，加强对路基层厚度的控制，结束摊铺作业后再安排专员检测，破碎大粒径碎石。结束摊铺后，检验表层平整度，若满足要求即可进入后续施工环节。压实作业必须得到合适规格设备的支持，控制好设备轮迹重叠量，此部分需达到轮宽的1/3；压实分为多个环节，彼此间要形成紧密配合的关系，做到无缝衔接；压实过程中合理调整行进速度，不可出现碾压过快或是突然提速的现象。

3 压实机械碾压的注意事项

（1）振动压路机运行过程中加强对运行参数的控制，包含行进速度、振动频率及幅度，全程维持低挡行驶状态，若某项指标未得到合理控制，均会对碾压效果造成不良影响。根据试验中总结的方法合理碾压，至少完成8 遍碾压作业，不可出现漏压现象。对于振动压路机无法触及到的边角区域，则由专员分层夯实，各层的厚度控制标准可依据夯实机具的性能灵活调整。

（2）静碾压路机在设备自重的作用下可提供静压力，从而实现对填料的压实处理，若因特殊情况而需要紧急制动时，必须先踩下主离合器踏板以达到切断整机动力的效果，随后再踩制动踏板，若制动流程不合理易损伤制动器；解除时，首先要松开制动踏板，随后再松开离合器踏板，最终恢复至正常碾压状态。

（3）振动式压路机实现碾压的关键在于得到碾重静压和振动力的支持，两者共同作用完成对填料的压实处理。设备运行中若要变更行驶速度，首先要分离换向离合器，在此项操作执行到位后扳动变速手柄，使设备切换到指定的挡位。对于行驶方向的转换，首先要调整换向手柄，使其回归至中位，当机器稳定后再扳动手柄使其到达指定的位置，如前进或后退，要避免一次扳到位的情况，否则设备行驶方向将迅速发生转变，既不利于碾压质量，又将损伤设备零部件。振动式压路机行驶过程中若出现换向离合器打滑的现象，必须及时暂停施工作业，分离主离合器以便切断动力，全面检查换向离合器的实际状况，明确故障并将其排除，若出现起振离合器异常现象，也需要按相同的方法处理。

4 结束语

土石填筑路基是高速公路建设中的重要环节，为确保施工效果，必须根据现场施工条件以及质量要求选择相适应的碾压机械设备，合理组织各阶段的碾压作业，提高设备间的协调性，充分发挥出机械设备的性能优势。从工程实例出发，提出压实机械设备的配置方案，并对实际碾压过程中需注重的问题加以总结，以期给土石填筑路基压实施工提供参考，推动工程建设事业的发展。