路基沖擊碾壓施工工法

1、路基沖擊碾壓施工工法王汝俊核工業(yè)西南建設集團有限公司610021沖擊壓路機是1刖言種新式路基壓實機械，通過沖擊碾壓對路基壓實質(zhì)量的提高產(chǎn)生了很是高速公強的推動作用。路基沖擊碾壓施工工藝在高速公路中的運用，路壓實技術的最新發(fā)展。近年來，在高速公路施工中，為提高路基施工質(zhì)量，加速路基沉降，減小路基工后沉降，一般都要求對路基進行沖擊碾壓。我公司在本遼高速公路路基工程第19合同段及伊墩高速第二合同段施工中，通過施工實踐、總結(jié)，對該施工工藝已經(jīng)熟悉、掌握并形成了本工法。2工法特點2.1 沖擊碾壓的施工速度快，效率高，沖擊碾的速度一般在12-20km/h，尤其對較長、較寬的路基段落，效率更高。2.2 作用

2、范圍大，沖擊碾的壓實影響深度在1-1.5m,比傳統(tǒng)的壓實機械有更好的壓實功效，有效解決普通壓路機需要嚴格控制層厚的問題。2.3 工費較低，按沖擊25遍計算，每平方米費用約2.5元。2.4 控制工后沉降和不均勻沉降，提高路基的整體強度，保證公路的使用質(zhì)量。3適用范圍1000m,牽引式?jīng)_擊3.1 本工法適用于地基沖碾，各種填土、填石的各級公路路基分層碾壓，路堤（床）補壓。3.2 自行式?jīng)_擊壓路機單塊最小沖壓施工面積不宜小于壓路機單塊施工面積不宜小于1500卅。較窄的工作面但設置了轉(zhuǎn)彎道的最短直線距離不宜小于100m寬度不宜小于6m。此處所指的工作場地面積是指排除了需避讓的構(gòu)造物之后的能夠沖壓的凈面

3、積。3.3 如下情況不宜采用沖擊碾壓3.3.1 加筋土擋墻路段不宜采用沖擊碾壓；3.3.2 舊路改建中遇到的擋墻、橋梁和涵洞等的承載力不足以承受沖擊碾壓荷載需加固的路段；3.3.3 含水量超出范圍經(jīng)試驗驗證效果不明顯的路段；334路堤（床）增強補壓試驗段沖擊碾壓20遍后平均下沉量w3cm的路段。4工藝原理沖擊碾是由牽引車帶動非圓形輪滾動，多邊形滾輪的大小半徑產(chǎn)生位能落差與行駛的動能相結(jié)合沿地面對土石材料進行靜壓、搓揉、沖擊的連續(xù)沖擊碾壓作業(yè)，形成高振幅、低頻率的沖擊壓實原理。目前以25KJ三邊形雙輪沖擊壓路機使用最多，其雙輪靜重12t，行駛最佳速度為12km/h，對地面產(chǎn)生集中沖擊力20002

4、500KN，相當于11V1543kPa。這種高能量沖擊力周期性連續(xù)沖擊地面，產(chǎn)生強烈的沖擊波，向下具有地震波的傳播特性，產(chǎn)生的沖擊碾壓功能達到超重型擊實功，可使地下深層的密實度不斷累積增加，視不同土石材料性狀達1.0-1.5m，比現(xiàn)有振動壓實機械有更好的壓實功效，使被沖壓的土石填料更接近于彈性狀態(tài)，顯示出克服土石路基隱患的技術優(yōu)勢，是土石工程壓實技術的最新發(fā)展。三邊形雙輪沖擊碾在工作中，當牽引車拖動三邊弧形輪子向前滾動時，壓實輪重心離地面的高度上下交替變化，產(chǎn)生的勢能和動能集中向前、向下碾壓，形成巨大的沖擊波，通過三邊弧形輪連續(xù)均勻的沖擊地面，使土體達到均勻密實在沖擊碾壓過程中，三邊弧形輪每旋

5、轉(zhuǎn)一周，其重心抬高和降低三次，對地面產(chǎn)生夯實沖擊和振動作用三次。具體沖擊作用過程為：在牽引的作用下，壓實輪依靠與地面的摩擦力沿外廓曲線向前滾動，重心處于曲線最低點時，再向前滾動，重心開始上移，牽引力帶來的動能轉(zhuǎn)化成壓實輪的勢能和動能，并且緩沖機構(gòu)開始作用，使蓄能器的緩沖液壓缸收縮，蓄能器蓄能。當壓實輪重心處于曲線最高點向前滾動時，壓實輪的勢能開始轉(zhuǎn)化為動能，蓄能器緩沖液壓缸伸張，蓄能器中的壓力能釋放，轉(zhuǎn)化為壓實輪的動能。由于壓實輪的特殊結(jié)構(gòu)，其重心除了具有向前的線速度外，還有一個向下的線速度，直至壓實輪另一條曲線與地面接觸時，開始對地面產(chǎn)生沖擊夯實作用。牽引車的工作速度越大，蓄能器的緩沖液壓缸

6、收縮越大，蓄能越多，釋放的能量轉(zhuǎn)化為壓實輪的動能也越大，對地面產(chǎn)生沖擊夯實的動能也越多，激振的效果也越好。根據(jù)經(jīng)驗和25KJ三邊形雙輪沖擊壓路機設計行車速度要求，碾壓速度以10-12km/h為宜。對于一般路基的非飽和土，沖壓輪著地時由于動能釋放，在沖壓輪下的局部面積產(chǎn)生瞬時的沖擊動荷載，向下傳遞快速擠密深層土顆粒，同時沖擊能量以震動波的形式在彈性半空間中傳播，使土顆粒相互靠攏，排出空隙中的氣體與水，土顆粒重新排列而擠壓密實。5施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程見圖5.1施工準備不合格沖壓路段清理整平a灑水或晾曬I檢測含水量密實度埋設高程觀測點J沖壓碾壓試驗確定施工參數(shù)沖壓碾壓整平、壓路

7、機碾壓不合格壓實度及高程檢測增加沖擊碾壓遍數(shù)種合格下道工序圖5.1施工工藝流程圖5.2 施工方法及主要工序操作要點5.2.1 施工準備對需要進行沖擊碾壓的地段，進行清理整平，以保證均勻傳遞較大的沖擊力，使沖擊碾壓達到最佳效果，在無法轉(zhuǎn)彎的地段還要修筑轉(zhuǎn)彎道，以利沖擊壓路機轉(zhuǎn)彎行駛。同時，對沖擊碾壓機械的性能進行了解、熟悉然后在現(xiàn)場實際布置沉降觀測點，可以通過白灰布點，也可以利用全站儀實際測量坐標，這樣更加準確。選定試驗路段進行沖擊工藝探索，確定最佳沖擊碾壓遍數(shù)。522測量放樣對已整平的路基進行放樣測量，測量沖壓前的標高，以確定沖壓后的沖壓沉降量。5.2.3 試驗段布置無論是地基沖碾，還是路基分

8、層碾壓，其沖擊碾壓工作段的長度一般要求寬度大于24m，長度大于250m。按照每20m設置一個檢測斷面。每個沉降檢測斷面布置3點，分別為路基的左、中、右三點（邊點距離路基邊1m）。用全站儀測量沉降觀測點的坐標并記錄，以便沖擊完成后按照此坐標進行放樣和標高測量。在碾壓過程中按照每5遍檢測一次壓實度及沉降，并詳細記錄數(shù)據(jù)，同時對檢測數(shù)據(jù)進行整理分析，確定最佳碾壓遍數(shù)以指導沖擊碾壓施工。5.2.4 其余段落施工按照試驗段確定的施工工藝進行沖擊碾壓，施工過程中可根據(jù)各個段落的試驗檢測情況對沖擊遍數(shù)進行調(diào)節(jié)。最終以試驗檢測數(shù)據(jù)為準來確定是否完成沖擊碾壓。5.2.5 具體沖碾過程1）沖碾時壓路機先從路基一側(cè)

9、邊緣行駛，行至終點時轉(zhuǎn)彎反向沿線路中心向起點行駛，行至起點再轉(zhuǎn)向路基邊側(cè)行駛，牽引車行駛使壓實輪的輪跡應重疊二分之一以上，以保證弧形輪中間的部分被沖碾到，就這樣一環(huán)一環(huán)的進行。當壓路機輪跡到達另一側(cè)邊緣時完成沖碾一遍，如圖5.2示。由于壓實輪弧形的構(gòu)造特點，沖碾一遍結(jié)束時仍有部分路基未被沖碾到，此時應接著進行第二遍、第三遍，每沖擊5遍，試驗檢測檢測沉降量、壓實度、含水量、最大干密度、孔隙比等數(shù)據(jù)。如果此時的土體含水量小于土體的最佳含水量時，則要用推土機、平地機整平，根據(jù)計算補充灑水，保證土體處于最佳含水量、地基濕潤、不出現(xiàn)松散層、水分充分滲透后再繼續(xù)沖壓，進行壓實度和高程檢測。2)沖擊碾壓10

10、遍、15遍、20遍、25遍、30遍后分別檢測一次壓實度、濕密度、最大干密度、孔隙比、濕陷系數(shù)、總的沉降量等數(shù)據(jù)。3) 各種數(shù)據(jù)整理匯總后得出結(jié)論以便指導大面積施工。4) 沖碾注意事項(1)當沖擊壓路機沖壓若干遍后，若場地波浪起伏過大，立即停止施工，用:1K線路中心線監(jiān)<xz一1J圖5.2碾壓示意囪推土機推平整以后再繼續(xù)施工。當表層土的含水量過少，揚塵情況嚴重時，則停止施工，用灑水車進行噴灑后再繼續(xù)施工。壓實過程中表層產(chǎn)生波浪形起伏后，碾壓時要有意識地調(diào)整轉(zhuǎn)彎半徑，沖擊波峰，即進行錯峰壓實，以做到壓實質(zhì)量的均勻、滿壓。在每碾壓五遍后要調(diào)整為反方向沖擊碾壓。對于含水量較高的情況注意防止施工中

11、出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，如果出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象可暫停施工，待含水量降低、強度恢復后再施工或采用挖除換填方式處理。測點平面位置保持不變，在施工過程中，應保證測點位置的固定。0. 9m，兩輪5.3 沖擊碾壓遍數(shù)5.3.1 沖擊碾壓遍數(shù)的定義：雙輪沖擊壓路機的沖擊輪寬度為隙寬度為1.16m雙輪外邊緣的寬度為2.96m時，沖碾1次的計算碾壓寬度為2m，經(jīng)錯個輪寬碾壓，沖碾1個來回后，計算碾壓寬度4m,按此方法計算，整個場地全部壓完1次算一遍。5.3.2 對于軟基地段上面鋪筑石碓的路基（石渣厚度一般在5070cm左右），一般要沖擊碾壓一次，沖擊碾壓遍數(shù)為15八20遍。5.3.3 對于一般路段（路堤高度4m以下）的U

12、級（含U級）以下的濕陷性黃土地基處理，要沖擊碾壓2025遍。5.3.4 對于地基為路基填土高度在36m者，在路基填筑至路床頂20cm時進行沖擊碾壓一次，沖擊碾壓遍數(shù)為1（15遍；路基填土高度在610m者，在路基高度填筑到一半時沖擊第一次，填筑到路床頂20cm時沖擊第二次，每次沖擊碾壓遍數(shù)為15八20遍。5.4 勞動力組織勞動力配備表表5.4人員分類人數(shù)工作備注現(xiàn)場負責1負責施工現(xiàn)場指揮、協(xié)調(diào)生產(chǎn)副經(jīng)理技術員1負責施工現(xiàn)場技術技術主管測量人員3負責施工測量試驗人員4負責試驗檢測和控制機械司機根據(jù)現(xiàn)場實際操作沖擊碾雜工2協(xié)助試驗挖坑6材料與設備6.1 路基填土材料用于路基土方填筑時，黏性土、砂礫石

13、和土石混合填料宜采用沖擊碾壓，沖擊碾壓前要做試驗段，根據(jù)實驗結(jié)果確定碾壓遍數(shù)和沉降量，砂性土質(zhì)段不能采用沖擊碾壓，對摻石灰或水泥改良的路基土方，改良后不應再進行沖擊碾壓。6.2 機械設備工程機械配備表表6.280推土機1臺ZL50裝載機1臺PY180自行式平地機1臺20t振動壓路機1臺25KJ沖擊壓路機1臺灑水汽車1輛8T以上自卸車4臺卡特320挖機1臺試驗儀器配備表表6.3巾150灌砂筒4套土工標準篩1套精度0.1g電子天平1臺10kg案秤1臺全站儀1臺50m鋼尺1個水準儀1臺7質(zhì)量控制7.1做好試驗路7.1.1試驗路的檢測項目見表7.1.1、'八應用范圍項目地基與路塹沖壓土石混填、

14、填石路堤分層沖壓路基沖擊補壓層厚必做沉降量必做必做必做壓實度必做必做必做土的物理力學參數(shù)選做選做選做貫入值（DN）必做選做選做承載力選做土質(zhì)振動速度測量選做選做試驗路的檢測項目表表7.1.16.3 .2檢測項目要求與頻數(shù)1 ）沉降量定點沉降量檢測包括沖碾前及每沖壓5遍后的標高，檢測樣本數(shù)不少于20個，水準儀的測量精度不大于1mm。對于地基沖碾、分層壓實、路基（或路床）的補壓應根據(jù)試驗大綱的圖示要求宜用長6cm鐵釘系紅布條作明確標記，準確定點。平地機刮平對應注意保護”帶有紅布條鐵釘?shù)臋z測點，即在檢測點周圍20cm的地方不得擾動。2 ）DN值粒徑大于5mm的含量不超過30%時可采用DCP檢測，DN

15、值的檢測頻率與壓實度相同，測點數(shù)6個左右。3 ）壓實度壓實度檢測位置表表712壓實度檢測的樣本數(shù)不少于4個，具體的檢測位置見表7.1.2項目測點豎向位置檢測時間地基和路塹沖壓表面卜20cm、50cm、80cm'120cm沖擊前及每沖壓10遍土石混填、填石路堤分層沖壓表面卜20cm、層厚的中間、層底上10cm沖擊前10遍及以后每沖壓5遍路基增強補壓表面卜20cm、50cm、80cm沖擊前10遍及以后每沖壓5遍注：本表所指的測點位置指的是灌砂或環(huán)刀的中間位置。4）土的物理力學參數(shù)土的物理力學參數(shù)根據(jù)土質(zhì)類型與工程要求確定，其基本物理參數(shù)有：天然含水量（%）、液塑限、天然密度（g/cm3）、

16、粒徑組成；力學參數(shù)有：壓縮系數(shù)a、壓縮模量Es、粘聚力c、內(nèi)摩擦角©、濕陷系數(shù)Ss。檢測項目與數(shù)量可根據(jù)工程需求確定。5）層厚壓實層厚在60cm100cm之間，根據(jù)具體情況選擇2-3個不同的松鋪厚度試驗。7.1.3控制路基土沖壓含水量，做好試驗結(jié)果分析1）對各參數(shù)試驗結(jié)果的分析按試驗目的進行。各檢測參數(shù)應及時進行整理分析，匯總成圖表，表713是不同沖壓用途的各關系曲線不同沖壓用途所包括的關系曲線表7.1.3用途地基和路塹沖壓土石混填、填石路堤分層沖壓路基沖擊補壓關系曲線A、B、C、DA、BA、B、C備注：A：沖壓遍數(shù)沉降量曲線；C：沖壓遍數(shù)-DN值曲線；±);B:沖擊遍數(shù)-

17、壓實度曲線；D:壓實度濕陷系數(shù)曲線(僅對濕陷性黃各種關系曲線示例(以濕陷性黃土為例)7570沖擊遍數(shù)-壓實度曲線關系圖0 5 0 5 00 9 9 8 8(1)壓實度:-k壓實度(20cm)-壓實度(50cm)壓實度(80cm)壓實度(ioocm51015202530沖擊遍數(shù)(次)曲線關系圖圖7.1.1沖擊遍數(shù)壓實度從圖7,L1中可以看出，沖擊遍數(shù)的增加，各個層次的壓實度均有明顯的提高，離表層20cm處尤為突出，沖壓20遍后壓實度增加值達到了20個百分點以上，但當土粒密實度達到一定的上限后，即使沖擊次數(shù)增加，沖擊的效果也不明顯。圖1中沖擊第21遍至25遍雖然深度為20cm的密實度有所增加，但5

18、0、80、100cm深度的密實度從整體意義上來講變化不大，由此說明：沖擊碾壓施工工藝對地基表層以下20100cm的密實度具有明顯的改善效果，但當密實度達到一定的上限后，即使增加沖擊遍數(shù)，沖擊效果也不明顯，從經(jīng)濟角度來講，無非是增加施工成本，這是不科學的。（2） DN值：14.00)12.00P 10.00 小.00 (6.00 4.002.000.00沖擊遍數(shù)（次）圖7.1.2沖擊遍數(shù)-DN值關系圖DN值是反映：“每錘擊一次的下沉量（單位為mm/blow）”，而下沉量越小體現(xiàn)的承載力越大。將圖7.1.2結(jié)合圖7.1.1可以看出：DN值較其它試驗數(shù)據(jù)表現(xiàn)出較大的離散性，但還是能明顯的表現(xiàn)出曲線趨

19、勢：地表以下20cm的承載力最大，隨著沖擊遍數(shù)的增加，壓實度增大，DN值逐漸減小，它們成反比關系，由此說明：地基承載力隨著沖擊遍數(shù)的增加而遞增。(3)相對濕陷系數(shù):壓實度一濕陷系數(shù)曲線關系圖濕陷系數(shù) (20cmT-濕陷系數(shù)(50cmf一涉陷系數(shù) (80cn?-B-濕陷系數(shù)(100cm圖7.1.3壓實度濕陷系數(shù)曲線關系圖通過對沖擊碾壓25遍后的土樣進行相對下沉系數(shù)試驗，試驗結(jié)果表明：采用25KJ的拖式?jīng)_擊壓路機對濕陷性等級在IU級的黃土地基進行沖擊碾壓25遍后，隨著沖擊遍數(shù)的增加，濕陷逐步消除。含水量大不一定是造成濕陷的主要原因，含水大的土常年被水浸泡，對水產(chǎn)生了一定的抵抗作用。相對濕陷系數(shù)是檢

20、驗土在水中的變形量，從圖7.1.3中沖擊第11遍至15遍數(shù)據(jù)可以得出，雖然沖擊遍數(shù)增加，但土消除濕陷較小，原因是沖擊第11遍至15遍的檢測時間間隔不足半天，土中超靜水壓力未來得及消除，而第16遍至20遍的沖擊時間間隔為5天，土中的超靜水得到充分消散，故土的濕陷消除大。(4)沉降值:沖碾遍數(shù)沉降關系圖在沖擊碾壓25遍的過程中，對每沖碾5遍的沉降值進行觀測，觀測結(jié)果表明：采用25KJ的拖式?jīng)_擊壓路機對濕陷性等級在IU級的黃土地基進行沖碾25遍時，第1遍到5遍沖擊沉降量最大且達到6.5cm，第21遍到25遍時沉降量只有2.4cm。得出結(jié)論：隨著沖擊遍數(shù)的增加，沉降量越小。2)沖擊碾壓土的含水量范圍要

21、求如下：圖7.1.4沖碾遍數(shù)沉降關系圖(1) 細粒土含量50%，wopt-4<w<wopt+2；(2) 細粒土含量<50%，wopt-3<w<wopt+2；(3)高液限土的沖擊碾壓的含水量上限可放寬至28%；(4)含水量超出此范圍的可根據(jù)實際情況經(jīng)試驗驗證后確定控制范圍。7.2做好路基壓實措施7.2.1 路基填筑前按公路土工試驗規(guī)程規(guī)定的方法進行顆粒分析、含水量與密實度、液限和塑限、有機質(zhì)含量、承載比(CBR)試驗和擊實試驗。做好試驗路段，確定壓實設備類型、最佳組合方式、碾壓遍數(shù)及碾壓速度、每層填料的松鋪厚度、填料的含水量等參數(shù)，以便大面積實施7.2.2 填筑施工

22、時按標準化施工工藝作業(yè)。7.2.3 填筑前，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，選擇相應的設計措施進行基底處理。按照施工規(guī)范嚴格施工。并做好路基兩側(cè)的排水溝工程，防止雨季或其他地表水侵蝕路基。7.2.4 嚴格控制填料質(zhì)量，當填料不合格時，棄掉或進行改良處理。7.2.5 填筑應從最低點起全斷面水平分層填筑，采用重型壓路機和凸輪式壓路機分層碾壓密實，嚴格控制填料松鋪厚度和碾壓遍數(shù)。7.2.6 填土路基填筑攤鋪時，施工面要形成24%的人字形坡，防止雨后出現(xiàn)積水；含水量控制在最佳含水量-3%+2%時進行碾壓。8安全措施8.1 主要安全風險分析8.1.1 沖擊碾在轉(zhuǎn)彎和碾壓邊部時，如果行走線路有偏差，有可能發(fā)生機械傾覆等危險。8.1.2 在運行過程中友可能撞到旁邊的其他施工人員，造成人員傷亡事故。8.2 保證措施8.2.1 嚴格執(zhí)行技術交底，對各種機械設備制定專門的操作規(guī)程和安全手冊。8.2.2 用白灰線提前標示出沖擊碾壓行走范圍，讓司機一目了然，可有效防止機械傾覆事故發(fā)生。8.2.3 周圍人員時刻注意自身安全，同時由專人機械指揮，隨時提醒。8.2.4 對結(jié)構(gòu)