■張曉蘭 ■廣東省長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,這點在公路建設(shè)的實踐中已經(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,過快速度建設(shè)的路基也會存在相應(yīng)的沉降問題,這樣就會導(dǎo)致公路工程的病害問題。為更好的解決路基工程質(zhì)量隱患問題,應(yīng)該對沖擊碾壓技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用加以重視。通過增加沖碾遍數(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 的高能量沖擊壓實機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的連續(xù)的沖擊碾壓作業(yè)過程。在這個過程中,路基的密實度隨著沖擊碾壓遍數(shù)的增加而越來越高,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)的沖擊式壓實機(jī)的作業(yè)過程中,經(jīng)過相關(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,對于瑞利波來說,其水平及豎向分量構(gòu)成了質(zhì)點的運(yùn)動,與波陣面方向正交橫向的位移則是由于剪切波質(zhì)點的運(yùn)動所引起,對于壓縮波質(zhì)點的運(yùn)動來說,這能實現(xiàn)上粒錯位的效果,是一種平行于波陣面方向的推拉運(yùn)動。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,其沖擊壓實功能則能使得路基更加穩(wěn)定和堅固。
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出現(xiàn)在沉降量的梯度大于0.6%的情況下,這就會出現(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。在實踐過程中,通過使用沖擊碾壓技術(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)計路基面寬度23m,全長為11.604km,路基填筑227.5 萬m3。在分析路基壓實度標(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,沖擊碾壓試驗在K19 +810~K19 +950 段路基進(jìn)行,此段的主線路基長度為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,本段路基已經(jīng)達(dá)到95 區(qū)的頂部。經(jīng)過一段時間的實驗,能夠順利完成各個試驗段的工作,取得比較好的試驗預(yù)期效果。
(1)在此路段選取四個斷面,分別在每個斷面左、中、右三個方向打入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)抄平及壓實度檢測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度和高程。然后,為了進(jìn)行同一地方的壓實度和高程的檢測,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)過沖擊碾壓路基的壓實效果和沉降效果,這樣就有助于得到碾壓遍數(shù)和最佳的碾壓方法。(4)對沖擊壓路機(jī)來說,準(zhǔn)備1 臺平地機(jī)在進(jìn)行沖擊碾壓過程中,控制速度在10~15km/h;為了避免因為路基高低起伏影響壓實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)含水量過大而造成的“彈簧”、“翻漿”等現(xiàn)象,在進(jìn)行沖擊碾壓時應(yīng)嚴(yán)格控制含水量。(5)專人值班負(fù)責(zé)試驗段的沖擊碾壓,對于碾壓遍數(shù)進(jìn)行認(rèn)真記錄,對路基變化進(jìn)行仔細(xì)觀察。(6)在進(jìn)行沖擊壓實以后,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)場記錄的實驗結(jié)果可以看出,在對路基進(jìn)行沖擊碾壓10遍后,分別檢測了K19 +810 到K19 +950 的六個點的沉降量,分別在左、中、右三個位置。其中,沉降量最小為2mm,最大為12mm,經(jīng)過計算平均沉降量則為8mm;對壓實度檢測結(jié)果可以參考表1,一共檢測了4個點,其中,壓實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 沖擊碾壓壓實度計算
(2)碾壓沖擊15 遍以后,經(jīng)過對六個點的統(tǒng)計,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)對碾壓沖擊20 遍以后的路基進(jìn)行檢測,這24 個水平樁的沉降量中,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。在試驗段中,采用CA20 型振動壓路機(jī)進(jìn)行原路基填筑,20cm 一層進(jìn)行分層碾壓。其中壓實標(biāo)準(zhǔn)為94%的壓實度,經(jīng)過20 遍的補(bǔ)壓沖擊碾壓,有效壓實深度達(dá)到1.5m,平均的下沉量能夠達(dá)到3.4cm,使得壓實度能夠平均提高96.4%。對于高度為4.2m 的路基來說,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。
對路基采用沖擊碾壓技術(shù),就是利用巨大的沖擊力對于土體進(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)過沖碾的路段,能夠保證密實度有效提高3%左右,沉降量在0 -4cm 范圍。經(jīng)過暴雨沖刷以后,相比未經(jīng)過沖碾路段,沖碾路段則表現(xiàn)出表面堅實的特點,雨水難以滲入,也不容易出現(xiàn)濕陷情況。經(jīng)過路基沉降觀測,可以充分證明,該工藝的實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,2014,(8).
[2]譚鵬,楊戈,呂奮,等.沖擊碾壓處理濱海粉細(xì)砂地基試驗研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(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的地基振動特性[J].振動與沖擊,2010,29(11).