陳殿文 崔彥臣 崔會(huì)林 王方林

摘? 要：隨著我國(guó)公路建設(shè)的迅速發(fā)展，公路不斷向經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的山區(qū)延伸，施工時(shí)路基填筑材料多為路塹開(kāi)挖產(chǎn)生的石方及征用土場(chǎng)取石方作為填石路基填料。在類似的項(xiàng)目工程上采用重型壓實(shí)設(shè)備不僅可以保證壓實(shí)效果，而且可以有效提高工作效率。本項(xiàng)目基于國(guó)道京漠（樟嶺至西林吉）A1標(biāo)段的填石路基，通過(guò)測(cè)量36噸重型壓路機(jī)在不同壓實(shí)厚度下碾壓振動(dòng)的壓力變化，對(duì)其在填石路基上有效壓實(shí)深度進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：重型壓實(shí);填石路基;有效壓實(shí)深度;土壓力盒

中圖分類號(hào)：U415? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）36-0075-04

Abstract： With the rapid development of highway construction in our country， the highway continues to extend to the underdeveloped mountainous areas. during the construction， most of the roadbed filling materials are the stone produced by the cutting excavation and the requisition of the stone taken from the soil field as the filling of the rock-filled roadbed. The use of heavy compaction equipment in similar projects can not only ensure the compaction effect， but also effectively improve the work efficiency. This project is based on the rock-filled roadbed of the A1 section of the national Jing-Mo （Zhangling to Xilinji） highway. By measuring the pressure change of the rolling vibration of a 36-ton heavy road roller under different compaction thickness， the effective compaction depth on the rock-filled roadbed is studied.

Keywords： heavy compaction; rockfill roadbed; effective compaction depth; earth pressure box

隨著重型工程機(jī)械設(shè)備在公路工程中的應(yīng)用，特別以重型壓路機(jī)為代表的大型機(jī)械設(shè)備不僅完全滿足現(xiàn)階段規(guī)范的要求，而且有效提升了壓實(shí)功，減少壓實(shí)遍數(shù)，提高工作效率。然而由于根據(jù)不同類型的路基和填料，需要探討壓實(shí)功的有效壓實(shí)深度和遍數(shù)之間的關(guān)系，從而指導(dǎo)大型壓實(shí)設(shè)備高效完成壓實(shí)作業(yè)。

1 現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)

為探討有效壓實(shí)深度，采用土壓力盒進(jìn)行填石路基中壓力檢測(cè)，研究壓實(shí)過(guò)程中壓力變化情況。本試驗(yàn)在不同壓實(shí)厚度下壓力情況，探究36噸壓路機(jī)在填石路基的有效壓實(shí)深度。選定京漠國(guó)道k415+000至k415+250路段的填石路基作為試驗(yàn)路，在填石路基共進(jìn)行3次不同厚度的現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)。此路段路基石料較為均勻，填筑質(zhì)量好，路段開(kāi)闊適宜作為試驗(yàn)段，試驗(yàn)過(guò)程中可以保證對(duì)其他施工路段不產(chǎn)生影響，適宜進(jìn)行試驗(yàn)段的施工和檢測(cè)工作。

1.1 壓實(shí)設(shè)備和土壓力檢測(cè)設(shè)備

試驗(yàn)中采用了三一集團(tuán)生產(chǎn)的SSR360C-6型單鋼輪雙驅(qū)壓路機(jī)，工作質(zhì)量：36000（kg），振動(dòng)頻率：28/31（Hz），最高激振力可達(dá)760KN，高出同類型壓路機(jī)10%激振力。采用長(zhǎng)沙金碼高科生產(chǎn)的智能弦式雙膜土壓力盒進(jìn)行土壓力監(jiān)測(cè)，內(nèi)置智能芯片并配備高強(qiáng)度低松弛鋼絲，量程0-2MPa。

1.2 壓實(shí)厚度選定

壓實(shí)厚度從普通壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)深度出發(fā)進(jìn)行選定，從普通壓路機(jī)的壓實(shí)厚度60cm加厚到80cm，最后設(shè)置一組極限壓實(shí)深度150cm，探究重型壓實(shí)設(shè)備在填石路基中的最大有效壓實(shí)深度，通過(guò)碾壓過(guò)程中土壓力的變化，確定36噸壓路機(jī)在京漠國(guó)道（樟嶺至西林吉段）填石路基上有效壓實(shí)深度。

1.3 試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集過(guò)程

為盡可能減少實(shí)驗(yàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)干擾，選擇挖出填料后埋設(shè)土壓力盒的方案，此方案可使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，總土方量填挖量減少，施工現(xiàn)場(chǎng)可控性強(qiáng)。故選擇挖出路基填料，埋設(shè)監(jiān)測(cè)土壓力盒后回填的方案。

具體試驗(yàn)步驟如下：

（1）在已經(jīng)碾壓好的填石路基上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，挖出路基填料，在開(kāi)挖槽內(nèi)進(jìn)行土壓力盒的埋置。用粉筆劃定出實(shí)驗(yàn)坑的邊界，沿著道路方向長(zhǎng)10米，寬2.2米。

（2）由挖掘機(jī)將實(shí)驗(yàn)坑內(nèi)的路基填料全部挖出，挖至試驗(yàn)方案設(shè)置的指定深度60cm/80cm/150cm。為防止填料堆積對(duì)坑內(nèi)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，將其堆積在實(shí)驗(yàn)坑5米外的位置。

（3）將準(zhǔn)備好的土壓力盒連接數(shù)據(jù)傳輸線放入坑底，在坑底用小粒徑砂礫填平土壓力盒底部空間，使土壓力盒底部水平且標(biāo)高正確，為保護(hù)土壓力盒不受填石尖銳部分的擠壓，同樣用小粒徑砂礫鋪滿壓力盒表面，厚度約2cm。由挖掘機(jī)將填料回填至下一土壓力盒底部設(shè)計(jì)標(biāo)高，如此往復(fù)到實(shí)驗(yàn)方案的土壓力盒全部埋置完畢。在路基填料頂部設(shè)立觀測(cè)道釘，用沉降觀測(cè)法來(lái)控制碾壓遍數(shù)。經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)和計(jì)算，單次碾壓沉降差小于等于3mm時(shí)，認(rèn)為達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

（4）土壓力盒的唯一識(shí)別號(hào)與深度信息相關(guān)聯(lián)后，連接數(shù)據(jù)傳輸線與讀數(shù)儀器，再連接至電腦。記錄壓路機(jī)的靜壓時(shí)土壓力數(shù)據(jù)后重置為0KPa。

（5）發(fā)動(dòng)36噸壓路機(jī)對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行碾壓，初始速度3公里/小時(shí)。壓路機(jī)選擇頻率28Hz激振力760KN檔，碾壓的同時(shí)進(jìn)行土壓力盒數(shù)據(jù)的測(cè)量和收集工作。測(cè)量單次碾壓后的道釘頂部高程變化，記錄高差數(shù)據(jù)，作為沉降差數(shù)據(jù)的來(lái)源。

（6）測(cè)量后，將目前高程與前次高程做差得到沉降差。當(dāng)測(cè)量組檢測(cè)到沉降差滿足要求后，暫停碾壓作業(yè)，取7個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行試驗(yàn)段的地基系數(shù)（K30）測(cè)試和動(dòng)態(tài)變形模量（Evd）測(cè)試。經(jīng)過(guò)上述兩種方法檢測(cè)路基壓實(shí)效果，當(dāng)檢測(cè)值滿足要求時(shí)，認(rèn)為碾壓合格，停止壓實(shí)工作;如檢測(cè)壓實(shí)質(zhì)量不合格則繼續(xù)碾壓，直到檢測(cè)合格。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

針對(duì)填石路基壓實(shí)的特點(diǎn)，也為了后續(xù)和普通22噸壓路機(jī)的壓實(shí)作業(yè)效果產(chǎn)生對(duì)比，設(shè)置了60cm/80cm/150cm三個(gè)壓實(shí)厚度的實(shí)驗(yàn)。

2.1 壓實(shí)厚度60cm的試驗(yàn)段壓實(shí)結(jié)果

為探究36噸壓路機(jī)在60cm壓實(shí)厚度下碾壓過(guò)程中土壓力的變化，設(shè)置兩個(gè)土壓力盒，一個(gè)位于坑底，另外一個(gè)位于距離坑底20cm深度處。碾壓過(guò)程中土壓力盒上土壓力數(shù)據(jù)如表1所示。

在60cm壓實(shí)厚度下，碾壓作業(yè)4遍后，沉降差為3mm達(dá)到碾壓合格標(biāo)準(zhǔn)。坑底的土壓力值峰值0.70MPa，認(rèn)為土壓力達(dá)到此數(shù)值代表壓實(shí)情況良好，為了150cm壓實(shí)厚度試驗(yàn)段打下基礎(chǔ)。按照設(shè)計(jì)彎沉值干燥狀態(tài)下180（0.01mm），中濕狀態(tài)200（0.01mm）進(jìn)行計(jì)算，路基頂面模量高于40MPa，經(jīng)測(cè)量路基頂面的動(dòng)態(tài)變形模量（Evd）平均值高于40MPa，符合路基設(shè)計(jì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 壓實(shí)厚度80cm的試驗(yàn)段壓實(shí)結(jié)果

在80cm壓實(shí)厚度的試驗(yàn)段中，設(shè)置了兩處土壓力盒，一處位于坑底，另外一處位于距離坑底20cm處，回填之后進(jìn)行碾壓作業(yè)，同時(shí)配合測(cè)量組進(jìn)行沉降差的檢驗(yàn)，達(dá)到碾壓合格標(biāo)準(zhǔn)3mm后停止碾壓。碾壓過(guò)程中土壓力盒上土壓力數(shù)據(jù)如表2所示。

當(dāng)碾壓6遍后，36噸壓路機(jī)在80cm壓實(shí)厚度試驗(yàn)段的沉降差穩(wěn)定在3mm以內(nèi)，認(rèn)為碾壓達(dá)到預(yù)設(shè)的3mm標(biāo)準(zhǔn)，停止碾壓作業(yè)。

由表2可知，80cm壓實(shí)厚度下的不同深度的兩個(gè)土壓力盒在碾壓完成時(shí)，坑底土壓力0.77MPa，距離坑底20cm的土壓力為0.7MPa，與60cm厚度的試驗(yàn)段相比高出10%。

2.3 150cm厚度的試驗(yàn)段壓實(shí)結(jié)果

在150cm壓實(shí)厚度的試驗(yàn)段中共設(shè)置5個(gè)土壓力盒，分別測(cè)量150cm壓實(shí)厚度試驗(yàn)段上， 36噸壓路機(jī)碾壓過(guò)程中不同深度的土壓力變化，探究36噸壓路機(jī)在京漠國(guó)道（樟嶺至西林吉段）填石路基上的有效壓實(shí)深度，為后續(xù)總結(jié)施工工藝打下基礎(chǔ)。碾壓過(guò)程中不同深度下土壓力隨碾壓遍數(shù)變化數(shù)據(jù)，如表3所示。

圖4中120cm和90cm都指的是距離開(kāi)挖坑底的土壓力盒底高度。

測(cè)量組測(cè)得回填表面沉降數(shù)據(jù)，在碾壓超過(guò)11遍之后沉降差穩(wěn)定在3mm以內(nèi)，認(rèn)為碾壓程度達(dá)標(biāo)。

從圖4中可得知，碾壓過(guò)程中土壓力總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)并在接近碾壓完成時(shí)趨于平穩(wěn)。由距離路基頂面最近的一層土壓力數(shù)據(jù)可知，在第五遍碾壓后土壓力達(dá)到峰值，此后壓力稍弱，路基頂面30cm厚的填料在第5遍已經(jīng)碾壓達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，隨著碾壓遍數(shù)增加向下傳遞壓實(shí)作用力。由圖4可知，在壓實(shí)深度120cm到坑底的部分，土壓力衰退明顯。與60cm厚度填石路基土壓力最多達(dá)到0.70MPa相比，土壓力平均減少了20%。150cm層的平均土壓力值不超過(guò)上一層的60%且壓力數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，填料在120cm～150cm深度區(qū)間出現(xiàn)土壓力不足，壓實(shí)功不夠的情況，壓實(shí)情況比較差，從而確定36噸壓路機(jī)在填石路基上的有效壓實(shí)深度為120cm。

3 結(jié)論

通過(guò)京漠公路（樟嶺至西林吉段）填石路基試驗(yàn)，基于3個(gè)不同壓實(shí)厚度下的壓實(shí)試驗(yàn)，對(duì)比分析土壓力盒不同深度的土壓力數(shù)據(jù)可知：

（1）通過(guò)壓實(shí)厚度60cm的試驗(yàn)段數(shù)據(jù)可知，36噸壓路機(jī)碾壓4遍后，沉降差達(dá)到了3mm的要求，對(duì)照的22噸壓路機(jī)，碾壓遍數(shù)遠(yuǎn)小于同壓實(shí)厚度下的普通22t壓路機(jī)，具有一定的優(yōu)越性。

（2）通過(guò)80cm壓實(shí)厚度的試驗(yàn)段土壓力數(shù)據(jù)可知，80cm厚度已經(jīng)超出了普通壓路機(jī)的有效壓實(shí)厚度，土壓力能達(dá)到和60cm等同的水平且表面動(dòng)態(tài)變形模量滿足要求，認(rèn)為達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范的水平。

（3）通過(guò)150cm壓實(shí)厚度的實(shí)驗(yàn)表明，120cm到150cm厚度區(qū)間內(nèi)的土壓力遠(yuǎn)小于60cm和80cm的碾壓數(shù)據(jù)，壓實(shí)情況較差，故36噸重型壓路機(jī)在填石路基上有效壓實(shí)深度為120cm。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱平.青海藏區(qū)填石路基施工質(zhì)量控制[D].重慶交通大學(xué)，2016.

[2]潘隆武，張紅波.填石路基施工過(guò)程沉降變形規(guī)律研究[J].公路，2014，59（07）：52-56.

[3]江薇.填石路基沉降特性研究在壓實(shí)厚度確定中的應(yīng)用[J].公路工程，2013，38（05）：239-242.

[4]崔金平.基于沉降率的填石路基壓實(shí)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[J].公路，2011（07）：70-73.

[5]鄭密密.鐵路填石路基填筑壓實(shí)技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2012.

[6]吳祥海.填石路基施工工藝控制技術(shù)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2007.

[7]王亞軍.內(nèi)蒙古填石路堤壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)方法[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2004.

[8]董秀文.Evd檢測(cè)路基壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)研究[D].西南交通大學(xué)，2005.

[9]王萬(wàn)展.喀斯特地區(qū)高速公路填石路堤修筑技術(shù)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2016.

[10]付玉珠.填石路基大粒徑填料特性試驗(yàn)研究[D].西南交通大學(xué)，2013.