■張曉蘭 ■廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司,廣東 廣州 510000
為保證路面功能的正常發(fā)揮,必須要求路基穩(wěn)定、均勻、密實(shí),這點(diǎn)在公路建設(shè)的實(shí)踐中已經(jīng)得到證明。在修建高速公路中,路基施工受到諸多不利因素影響,如地基土質(zhì)條件、土石填料組成、斜坡地形等,過(guò)快速度建設(shè)的路基也會(huì)存在相應(yīng)的沉降問(wèn)題,這樣就會(huì)導(dǎo)致公路工程的病害問(wèn)題。為更好的解決路基工程質(zhì)量隱患問(wèn)題,應(yīng)該對(duì)沖擊碾壓技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用加以重視。通過(guò)增加沖碾遍數(shù),有效減少工后沉降與差異沉降,提高路基整體穩(wěn)定性、均勻性和強(qiáng)度,既能保證工程質(zhì)量,還能有效加快施工進(jìn)度[1,2]。
所謂的沖擊碾壓技術(shù),就是在完成的路基上,利用25kJ 的高能量沖擊壓實(shí)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的連續(xù)的沖擊碾壓作業(yè)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中,路基的密實(shí)度隨著沖擊碾壓遍數(shù)的增加而越來(lái)越高,這種由上到下的碾壓起到很好的效果,能夠形成厚度為1m-1.5m 的加固層,滿足優(yōu)質(zhì)路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。在進(jìn)行相關(guān)的沖擊式壓實(shí)機(jī)的作業(yè)過(guò)程中,經(jīng)過(guò)相關(guān)的壓縮波(P 波)、剪切波(S 波)、瑞利波(R 波),在半空間表面上的豎向沖擊能夠進(jìn)行聯(lián)合傳播,并傳遞給地基能量。其中,對(duì)于瑞利波來(lái)說(shuō),其水平及豎向分量構(gòu)成了質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),與波陣面方向正交橫向的位移則是由于剪切波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)所引起,對(duì)于壓縮波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō),這能實(shí)現(xiàn)上粒錯(cuò)位的效果,是一種平行于波陣面方向的推拉運(yùn)動(dòng)。土顆粒在剪切波和瑞利波的水平分量作用下,能使得土層變得更加密實(shí),其沖擊壓實(shí)功能則能使得路基更加穩(wěn)定和堅(jiān)固。
分析影響沖擊效果的相關(guān)的因素,主要包括不同的填筑材料、不同的厚度、不同均勻性要求、不同地形環(huán)境等[3]。在此基礎(chǔ)上,還需要對(duì)于土石的自重因素進(jìn)行考慮,在上述因素共同影響下,沉降情況通常會(huì)出現(xiàn)在高速公路路基施工之后。根據(jù)相關(guān)的研究表明,裂縫以及變形等情況會(huì)出現(xiàn)在沉降量的梯度大于0.6%的情況下,這就會(huì)出現(xiàn)沉降。這樣的情況下,路面的交通安全和正常使用都受到較大影響。在實(shí)踐過(guò)程中,通過(guò)使用沖擊碾壓技術(shù),高速公路路基沉降率能有效降到0.1%—0.15%,減少裂縫出現(xiàn)的概率,增加高速公路使用率。
在此主干道的高速公路段,設(shè)計(jì)路基面寬度23m,全長(zhǎng)為11.604km,路基填筑227.5 萬(wàn)m3。在分析路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)方面,其中,路床頂部彎沉值168.7(0.01mm),路床97%,上路堤95%,下路堤93%。在分析路基填料最小強(qiáng)度(CBR)標(biāo)準(zhǔn)中,上路床8%,下路床5%,上路堤4%,下路堤3%。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求,沖擊碾壓技術(shù)處理應(yīng)用在路基高于4m 的高路堤的路基中。
其中,沖擊碾壓試驗(yàn)在K19 +810~K19 +950 段路基進(jìn)行,此段的主線路基長(zhǎng)度為140m,路基的平均填高則為4.5m 左右,在進(jìn)行相關(guān)的沖擊碾壓時(shí),本段路基已經(jīng)達(dá)到95 區(qū)的頂部。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn),能夠順利完成各個(gè)試驗(yàn)段的工作,取得比較好的試驗(yàn)預(yù)期效果。
(1)在此路段選取四個(gè)斷面,分別在每個(gè)斷面左、中、右三個(gè)方向打入3 根水平樁,其中在中線位置則為中樁;距離路基兩側(cè)邊緣3m 左右則為邊樁;要求在路基預(yù)定深度埋入鋼筋樁。在沖擊碾壓高程下部0.3m 位置則是水平樁頂部高程。(2)類似于前面工藝,但沖擊碾壓高程下部0.5m 則是水平樁頂部高程的位置;(3)抄平及壓實(shí)度檢測(cè)則是在審定深入埋入水平樁以后進(jìn)行,這樣就可以獲得在水平樁未沖擊碾壓前的壓實(shí)度和高程。然后,為了進(jìn)行同一地方的壓實(shí)度和高程的檢測(cè),在沖擊碾壓101520 遍情況下進(jìn)行,相比之前得到的結(jié)果,就可以得到經(jīng)過(guò)沖擊碾壓路基的壓實(shí)效果和沉降效果,這樣就有助于得到碾壓遍數(shù)和最佳的碾壓方法。(4)對(duì)沖擊壓路機(jī)來(lái)說(shuō),準(zhǔn)備1 臺(tái)平地機(jī)在進(jìn)行沖擊碾壓過(guò)程中,控制速度在10~15km/h;為了避免因?yàn)槁坊叩推鸱绊憠簩?shí)效果和沖擊碾壓速度,先用平地機(jī)整平路基表面比較大的突起,然后進(jìn)行相關(guān)的沖擊碾壓。為了盡量避免出現(xiàn)含水量過(guò)大而造成的“彈簧”、“翻漿”等現(xiàn)象,在進(jìn)行沖擊碾壓時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制含水量。(5)專人值班負(fù)責(zé)試驗(yàn)段的沖擊碾壓,對(duì)于碾壓遍數(shù)進(jìn)行認(rèn)真記錄,對(duì)路基變化進(jìn)行仔細(xì)觀察。(6)在進(jìn)行沖擊壓實(shí)以后,用平地機(jī)刮平處理,然后用光輪壓路機(jī)碾壓成型。
(1)在現(xiàn)場(chǎng)記錄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,在對(duì)路基進(jìn)行沖擊碾壓10遍后,分別檢測(cè)了K19 +810 到K19 +950 的六個(gè)點(diǎn)的沉降量,分別在左、中、右三個(gè)位置。其中,沉降量最小為2mm,最大為12mm,經(jīng)過(guò)計(jì)算平均沉降量則為8mm;對(duì)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果可以參考表1,一共檢測(cè)了4個(gè)點(diǎn),其中,壓實(shí)度增加最小增加則為0.2%,最大增加2.5%,平均能夠增加1.05%。
表1 沖擊碾壓壓實(shí)度計(jì)算
(2)碾壓沖擊15 遍以后,經(jīng)過(guò)對(duì)六個(gè)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì),最小沉降量的為8mm,最大的沉降量為14mm,平均沉降量則達(dá)到10mm。相比于沖擊碾壓前,壓實(shí)度能夠最大增加2.9%,最小增加0.4%,相比沖擊碾壓前,則能夠增加1.45%。
(3)對(duì)碾壓沖擊20 遍以后的路基進(jìn)行檢測(cè),這24 個(gè)水平樁的沉降量中,最小沉降量則為4mm,最大沉降量則為24mm,平均達(dá)到14mm。相比沖擊碾壓前,壓實(shí)度能夠增加最大達(dá)到3.3%,最小為0.5%,相比沖擊碾壓前,平均能夠增加2%。
(1)在進(jìn)行沖擊壓實(shí)施工的情況下,能夠有效加速路基的下沉,使得路基的工后沉降明顯減少;(2)為使路床達(dá)到要求,使用沖擊壓路機(jī)分層沖擊碾壓高路堤,還進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)壓振碾,這樣能較好的確保路基的均勻性,有效提高路基的整體強(qiáng)度,使路面服務(wù)水平提高,有效避免出現(xiàn)路面的早期損壞。在試驗(yàn)段中,采用CA20 型振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行原路基填筑,20cm 一層進(jìn)行分層碾壓。其中壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為94%的壓實(shí)度,經(jīng)過(guò)20 遍的補(bǔ)壓沖擊碾壓,有效壓實(shí)深度達(dá)到1.5m,平均的下沉量能夠達(dá)到3.4cm,使得壓實(shí)度能夠平均提高96.4%。對(duì)于高度為4.2m 的路基來(lái)說(shuō),沖擊碾壓完成的沉降率則達(dá)到0.8%。正是由于上述明顯效果,在特殊地質(zhì)的路基路段和高填方路段中進(jìn)行推廣應(yīng)用。
對(duì)路基采用沖擊碾壓技術(shù),就是利用巨大的沖擊力對(duì)于土體進(jìn)行施加,使得相應(yīng)的空氣和水分在土體中被擠出,在這種強(qiáng)大的沖擠力下土顆粒進(jìn)行重排列,二次沉降由此形成,較大顆粒的縫隙中擠入較小的顆粒,這樣能夠使土體成為較高密度的板塊,使得路基的承載力和強(qiáng)度有所提高,能有效減少路基工后沉降變形。經(jīng)過(guò)沖碾的路段,能夠保證密實(shí)度有效提高3%左右,沉降量在0 -4cm 范圍。經(jīng)過(guò)暴雨沖刷以后,相比未經(jīng)過(guò)沖碾路段,沖碾路段則表現(xiàn)出表面堅(jiān)實(shí)的特點(diǎn),雨水難以滲入,也不容易出現(xiàn)濕陷情況。經(jīng)過(guò)路基沉降觀測(cè),可以充分證明,該工藝的實(shí)施能夠有效保證填方路基的填筑質(zhì)量,大大減少填方路基的工后沉降。
[1]馬志明,喬俊芳.沖擊碾壓施工技術(shù)在軟基處理中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場(chǎng),2014,(8).
[2]譚鵬,楊戈,呂奮,等.沖擊碾壓處理濱海粉細(xì)砂地基試驗(yàn)研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,42(20).
[3]胡昌斌,闕云.沖擊碾壓改建舊水泥混凝土路面施工時(shí)的地基振動(dòng)特性[J].振動(dòng)與沖擊,2010,29(11).