萬 江
為確保工程質量,提高路基路面的使用壽命和使用功能,在設計、施工等有關方面都希望路基路面在滿足工程質量的前提下,能長時間經受車輛荷載的反復作用而不發(fā)生結構性破壞,不產生過大的壓縮變形,并且能夠有足夠的密實性,防止雨水或其他外界的影響,以確保路基路面長時間的穩(wěn)定性。本文主要從壓實的工作方法原理、壓實設備的種類及路基路面壓實技術幾方面分析壓實技術對工程質量的重要作用。
路基路面各結構層所要求的密實度與設計中所要求的具有足夠承載力,具有抗壓縮性,具有滲透性小的特性有著千絲萬縷的聯(lián)系。但在實際工作中密實度或壓實度更容易被掌握和易于檢測。因此,往往用密實度或壓實度來反映這些指標。
壓實是使路基路面中的各種原材料相互嵌擠,相互進入,增加單位體積類固體顆粒數(shù)量,減少空隙率。
1)靜壓力作用。
2)搓揉作用:搓是一種剪切過程,揉是一種壓入過程。
3)振動作用:振動在被壓實材料中產生振動沖擊,被壓實材料的顆粒在振動作用下由靜止過渡到運動狀態(tài),顆粒間的摩擦由靜變?yōu)閯樱谡駝幼饔孟孪嗷ヌ畛?,大顆粒之間的間隙被小顆粒填充,小顆粒之間的間隙被水分填充,空氣被擠壓出去,顆粒之間間隔減少,密度增大。
4)夯實作用。
5)沖擊作用。夯實和沖擊作用都是利用動能轉化為沖擊能來壓實,只是沖程和頻率有所不同。
目前公路上使用的主要有單鋼輪全液壓振動壓路機,雙鋼輪全液壓振動壓路機,輪胎壓路機,沖擊壓路機,拖式振動壓路機,輕型振動夯實設備,專用壓實設備(如強夯機、小型溝槽壓實設備)等。我們現(xiàn)在普遍接觸使用的振動壓路機系列、沖擊壓路機系列就是利用力的轉換作用原理形成的。如振動壓路機只有當其振動頻率與被壓實材料的頻率相同或最大限度接近時,被壓實材料內部顆粒才能最大限度共振和運動,從而最快達到最大密實度;沖擊壓路機利用滾輪在舉升過程中,下部滾輪對土壤產生搓揉剪力,可將土中的孔隙水擠出,在反復作用下獲得很高的壓實度。因此沖擊壓路機主要用于土質不好而不必要換填地段,飽和含水黏土不需翻松地段。在我所承建的幾條高速公路中都有用沖擊壓路機對相關路段進行了處理,取得了明顯效果。
基層、底基層在設計及規(guī)范中對質量都有明確的要求,如要具有足夠的強度、具有足夠的水穩(wěn)定性、抗凍性、足夠的抗沖刷抗腐蝕能力等。影響路面基層與底基層壓實的主要因素有含水量、碾壓厚度、壓實設備類型、碾壓遍數(shù)、下承層強度、集料特性、碾壓方式等因素?;鶎雍偷谆鶎釉谑┕r宜先進行試驗段,及時總結出指導性的壓實工藝、機械組合、含水量等關鍵性數(shù)據為后期全面施工提供依據。
在JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規(guī)范中對瀝青路面的壓實與成型作了細致的條文規(guī)定,這對于規(guī)范化施工是有指導性作用的。瀝青面層要求具有足夠的路面承載力,足夠的抗疲勞特性,足夠的高溫穩(wěn)定性,良好的低溫抗裂性,良好的抗滑性。影響壓實的主要因素有:
1)集料特性。
2)碾壓層厚度:一般來說,較厚的鋪層易達到規(guī)定壓實度,且保溫時間長,有足夠的時間來碾壓;而薄層降溫快,需要盡快壓實。因此薄層混合料初壓溫度要高,以保證有足夠的時間去壓實,層厚過小,會產生離析,出現(xiàn)壓實困難,集料被壓碎狀況,路面壓實度得不到保障。
3)碾壓溫度:溫度過高混合料在壓路機作用下會流動、推移;溫度太低會導致混合料太硬不易壓實;合適的溫度應是有足夠的時間完成壓實的溫度;要創(chuàng)造出最佳壓實溫度取決于集料間的摩阻力、混合料級配及瀝青粘度等,如有一個因素變化,壓實溫度也會發(fā)生變化。
4)壓實機械類型和功能。
5)碾壓方式:初壓應盡可能在高溫下進行,但混合料溫度也不能過高,這取決于混合料的組成和層厚,一旦混合料冷卻,瀝青混合料粘度增加,密度難以達到;復壓宜先采用重型輪胎壓路機進行搓揉碾壓;終壓應在混合料低于80℃前完成,如低于此溫度就很難壓實。
6)下承層強度。
公路路基路面的工程質量控制,壓實工藝只不過是其中的一項影響因素。但隨著設計的先進性、施工工藝的改進,新工藝、新技術、新設備、新理念的不斷更新,壓實技術也越來越受到設計、施工、制造商的重視。合理充分利用壓實工藝可以極大提高工程效率,降低工程成本,對確保優(yōu)良工程是必不可缺少的一項技術手段。
[1] 唐獻杰.建筑工程施工質量的控制[J].山西建筑,2009,35(17):201-202.