劉海儒

(承德市公路工程管理處)

1 壓實(shí)技術(shù)的概念

壓實(shí)技術(shù)是集被壓材料、壓實(shí)設(shè)備及壓實(shí)工藝為一體的綜合技術(shù)，在壓實(shí)技術(shù)發(fā)展的初期，人們往往僅注意壓實(shí)設(shè)備的改進(jìn)和發(fā)展，而忽略了壓實(shí)工藝和被壓材料的研究，直到振動(dòng)壓路機(jī)出現(xiàn)之后，在研究振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)參數(shù)優(yōu)化時(shí)，人們才開(kāi)始注意到被壓材料和壓實(shí)設(shè)備之間是有關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該把它們作為一個(gè)整體考慮，只有將振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)頻率選擇在壓實(shí)設(shè)備與被壓土壤系統(tǒng)的共振頻率附近，才能獲得最佳的壓實(shí)效果，從此人們開(kāi)始注意到被壓材料在壓實(shí)技術(shù)中有著不容忽視的作用。

其后的研究表明，不同的被壓材料對(duì)于同種壓實(shí)設(shè)備所反映出的壓實(shí)特性是不一樣的，級(jí)配砂的壓實(shí)特性較好，而單一顆粒尺寸的砂、細(xì)粒的粉土和粘土的壓實(shí)特性較差;即使是同一種土壤，其含水量對(duì)壓實(shí)也有很顯著的影響，在某一含水量附近，可獲得較好的壓實(shí)特性，含水量高于或低于這一值，壓實(shí)性能均變差，所以說(shuō)，被壓材料的性質(zhì)與壓實(shí)特性密切相關(guān)。

通過(guò)對(duì)被壓材料更深入的研究，還發(fā)現(xiàn)材料的壓實(shí)特性不僅與壓實(shí)設(shè)備的壓實(shí)力有關(guān)，還與壓實(shí)工藝有關(guān)，不同的土壤對(duì)各種壓實(shí)工藝所呈現(xiàn)出的壓實(shí)特性是完全不同的。這里以對(duì)松砂碾壓為例。第一種壓實(shí)工藝是碾壓開(kāi)始就用強(qiáng)檔振動(dòng)碾壓，其結(jié)果可能是被壓砂不斷向碾輪兩側(cè)翻壅，不僅導(dǎo)致被壓表面平整度很差，而且導(dǎo)致整體壓實(shí)度降低。第二種壓實(shí)工藝是開(kāi)始先靜碾1～2遍，再以弱振檔碾壓1～2遍，然后再以強(qiáng)震檔壓實(shí)，最后再封層碾壓。實(shí)踐證明后一種壓實(shí)工藝能獲得很好的壓實(shí)度，且表面平整度也較好，由此可知，壓實(shí)工藝對(duì)壓實(shí)效果有至關(guān)重要的影響。

壓實(shí)設(shè)備對(duì)壓實(shí)效果有很大的影響，這已是無(wú)爭(zhēng)的事實(shí)。不同的壓實(shí)設(shè)備由于其工作原理不同，所產(chǎn)生的壓實(shí)力的特性不同，必然導(dǎo)致不同的壓實(shí)效果;同種壓實(shí)設(shè)備，工作質(zhì)量(噸位)不同，產(chǎn)生的壓實(shí)效果也不同。所以，研究壓實(shí)技術(shù)必須結(jié)合被壓材料、壓實(shí)設(shè)備及壓實(shí)工藝通盤(pán)考慮，才會(huì)獲得理想的壓實(shí)效果。

作為一種嶄新的壓實(shí)方式，沖擊碾壓技術(shù)在影響土壤壓實(shí)效果的諸因素中具有其他普通壓實(shí)機(jī)械所不具備的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn);例如碾壓速度是決定壓路機(jī)面積生產(chǎn)率的重要因素之一，壓實(shí)度和鋪層厚度也是影響壓實(shí)效果和壓實(shí)生產(chǎn)率的重要參數(shù)。通常，振蕩壓路機(jī)的最佳碾壓速度為3～6km/h，最佳壓實(shí)厚度一般不超過(guò)0．5m。而沖擊式壓路機(jī)較為合適的碾壓速度可達(dá)10～15km/h，鋪層厚度也可達(dá)到1～1．5m。沖擊壓路機(jī)是將當(dāng)前振動(dòng)壓實(shí)高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率。沖擊壓路機(jī)是用三邊形、四邊形、五邊形“輪子”來(lái)產(chǎn)生集中的沖擊能量達(dá)到壓實(shí)土石填料的目的。沖擊壓路機(jī)可由配套的牽引機(jī)在前方牽引。

2 高速公路沖擊壓實(shí)工藝概述

在進(jìn)行路基施工中，我們參照了路基常規(guī)施工工藝：過(guò)去多用靜碾壓路機(jī)、大噸位的自行式振動(dòng)壓路機(jī)或拖式振動(dòng)壓路機(jī)(也可用沖擊式壓路機(jī))及輪胎式壓路機(jī)，松鋪厚度視不同的土壤有所變化，一般對(duì)于高速和一級(jí)公路大約在20～30cm左右，上路床的壓實(shí)度率≥96%。碾壓時(shí)，一般遵循“先輕后重、先慢后快、由弱振之強(qiáng)振”的原則，即用輕型壓路機(jī)6～8t的光鋼輪靜碾壓路機(jī)碾壓1～2遍，使松鋪土層有一基本的承壓能力。根據(jù)填料情況，也可用8～12t的靜碾壓路機(jī)進(jìn)行初壓，再用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，同質(zhì)量的振動(dòng)壓路機(jī)比光輪靜碾壓路機(jī)壓實(shí)有效深度大1．5～2．5倍。振動(dòng)力應(yīng)由弱到強(qiáng)，并與靜碾穿插進(jìn)行直到達(dá)到要求的壓實(shí)度，再用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行封層碾壓(或稱終壓)，消除振動(dòng)壓路機(jī)帶來(lái)的表面不平整和裂紋，使密實(shí)度進(jìn)一步提高。碾壓時(shí)橫向接頭的輪跡應(yīng)有一部分重疊。碾壓作業(yè)速度對(duì)壓實(shí)質(zhì)量有一定的影響，行駛過(guò)快，碾壓輪與土壤的接觸時(shí)間過(guò)短，壓實(shí)效果較差;行使過(guò)慢，壓實(shí)生產(chǎn)率太低。一般靜碾壓路機(jī)最佳作業(yè)速度在2～5km/h，振動(dòng)壓路機(jī)在3～6km/h，對(duì)于非圓形滾輪沖擊壓路機(jī)，它具有和常規(guī)壓路機(jī)不同的壓實(shí)工藝，不采用現(xiàn)有壓路機(jī)壓半輪或部分重疊碾壓的施工方法，而是按沖擊力向土體深層擴(kuò)散分布的性狀，提出新的沖擊碾壓方法與施工工藝。沖擊壓路機(jī)雙輪各寬0．9m，兩輪內(nèi)邊距1．17m，行駛兩次為一遍，沖碾寬度為4m，每次沖擊力按沖碾輪觸地面積邊緣與地表以?shī)A角向土體內(nèi)分布土壓力。每遍第二次的單輪由第一次兩輪內(nèi)邊距通過(guò)，形成的理論沖碾間隙雙邊各0．13m;當(dāng)?shù)诙榈牡谝淮蜗騼?nèi)移動(dòng)0．2m沖碾后，即將第一遍的間隙全部碾壓。第三遍再回復(fù)到第一遍的位置沖碾，依次進(jìn)行至最終遍數(shù)。作業(yè)速度為10～15km/h，對(duì)于壓實(shí)度要求高、或鋪層厚度大時(shí)，行駛速度應(yīng)略為降低;沖擊碾壓作業(yè)完畢后，用平地機(jī)進(jìn)行整平，再用靜碾(振動(dòng))壓路機(jī)進(jìn)行封層碾壓，把由于沖壓而產(chǎn)生的表面松散層重新碾壓至規(guī)范要求的壓實(shí)度。綜上所述，試驗(yàn)段路基壓實(shí)工藝可歸結(jié)為穩(wěn)壓—沖擊壓實(shí)—封層碾壓三階段的壓實(shí)工藝。

3 碾壓施工注意事項(xiàng)

(1)目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)沖擊壓路機(jī)有十多個(gè)廠家共二十多個(gè)型號(hào)，類別繁多，使用不當(dāng)，很難達(dá)到預(yù)期的目的;對(duì)于路堤、路床的檢驗(yàn)性補(bǔ)壓與填石、土石混填路堤的分層壓實(shí)，經(jīng)全國(guó)現(xiàn)有的工程實(shí)踐證明，宜采用25kJ三邊型雙輪沖擊壓路機(jī)。對(duì)水泥路面改建與土質(zhì)路堤的分層壓實(shí)，宜采用25kJ五邊形雙輪沖擊壓路機(jī)。

(2)用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行沖擊碾壓，因機(jī)械調(diào)頭范圍較大，應(yīng)盡可能在路基形成較長(zhǎng)的連續(xù)沖碾段進(jìn)行，不但可以提高沖碾效率，也可避免因過(guò)多的“接頭”而影響路基的整體均勻性。另外，沖擊碾壓的邊角及轉(zhuǎn)彎處時(shí)壓實(shí)的薄弱環(huán)節(jié);對(duì)此類沖擊碾壓的低質(zhì)低效區(qū)域，可采用例如高速液壓夯實(shí)機(jī)等局部壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行補(bǔ)充壓實(shí)。

(3)因沖擊壓路機(jī)的沖擊能量大，路表50cm范圍的土體含水量對(duì)沖碾效果影響較大。含水量過(guò)大時(shí)，容易形成彈簧、翻漿等，故需嚴(yán)格控制路表以下50cm內(nèi)的含水量。另外，當(dāng)土體表面含水量較大時(shí)，易形成表面推移，與下部土體產(chǎn)生脫離現(xiàn)象。因此，雨后或表面含水量較大時(shí)應(yīng)采取晾曬或其它措施降低表面含水量，不宜直接用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行沖擊碾壓施工。

(4)沖擊壓路機(jī)沖碾過(guò)程中，為避免結(jié)構(gòu)物遭到損壞，距結(jié)構(gòu)物10m范圍內(nèi)禁止用沖擊壓路機(jī)沖擊碾壓;同時(shí)還要控制構(gòu)造物的安全距離：沖擊壓路機(jī)的輪邊與構(gòu)造物應(yīng)有1m的安全距離，橋涵構(gòu)造物上填土厚度不少于2．5m。

(5)在進(jìn)行沖擊碾壓施工時(shí)要注意安全方面的問(wèn)題。①考慮到?jīng)_擊壓路機(jī)行駛速度較快，沖擊碾壓距路肩外邊緣宜保持1m的安全間距。②出于安全生產(chǎn)的考慮，所采用的這臺(tái)沖擊壓路機(jī)配備了兩名熟練的操作機(jī)手，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，每位機(jī)手的上機(jī)作業(yè)時(shí)間均控制在2h以內(nèi)，從實(shí)際效果來(lái)看，機(jī)手上機(jī)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

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［1］龐國(guó)強(qiáng)．沖擊壓路機(jī)壓實(shí)效果的有限元分析法［J］．機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2010，(4)．

［2］中文清．沖擊壓路機(jī)的使用特點(diǎn)及在路面施工中的應(yīng)用［J］．工程技術(shù)與管理，2009，(8)．

［3］王新增，張勝．YCT20沖擊壓實(shí)機(jī)在高速公路路基施工中的應(yīng)用［J］．中外公路，2010，(12)．

［4］交通部公路科學(xué)研究院．公路工程碾壓應(yīng)用技術(shù)指南［M］．人民交通出版社，2009．

［5］沙慶林．公路壓實(shí)與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)［M］．人比交通出版社，2008．