沖擊壓實技術的應用

沖擊壓實技術的應用

脈沖壓技術與傳統(tǒng)的壓縮技術不同。脈沖壓以高振幅和低頻率的形式將高能量壓入地面（每季度2次），這達到了傳統(tǒng)壓設機難以實現(xiàn)的壓縮深度和效果。其能量傳導是用專用牽引單元來牽引非圓形的碾壓輪在壓實路段以幾倍于傳統(tǒng)壓實設備的速度進行壓實的過程中來實現(xiàn)的。工作中壓實輪對地產(chǎn)生大振幅沖擊剪切,并以沖擊波的形式向下傳播,進而克服土石顆粒之間的吸附力、粘聚力,使土石顆粒運動的位移增大,強迫排除土石顆粒之間的空氣和水,細顆粒逐漸填充到粗顆?？紫吨?從而使土體得到壓實。廣州新白云國際機場遷建工程建設規(guī)模為亞洲第一、世界第二大機場,計劃2003年10月竣工運行。機場場道位置原來存在不少魚塘、溶洞、土洞,地址狀況復雜,為了保證飛行區(qū)的地基施工質量,遷建工程指揮部采用沖擊式壓實機對按規(guī)范鋪筑至設計高程的地基進行檢測性增強補壓。已完工的土石方工程地基條件雖已滿足要求,但通過沖擊壓實能進一步檢測出飛行區(qū)地基下土洞及潛在的隱患,而且有助于最大限度的減少工后沉降的產(chǎn)生,提高地基回彈模量,極大增強地基的穩(wěn)定性,對提高工程的整體質量十分有利。在此以武警水電第二總隊承建的Ⅱ標段主跑道A3970—A4030、B7150—B7350為例對沖擊壓實施工及檢測結果進行分析。1壓實輪三瓣非圓拉伸輪此段采用南非共和國藍派公司生產(chǎn)的25T3—25KJ三邊形沖擊式壓實機。該機由牽引機和壓實輪兩部分組成,整機質量27t,壓實輪軸組件質量12t,壓實輪為三瓣非圓曲線輪廓,其公稱直徑2m,最大、最小半徑差22cm,工作中牽引機以12~15km/h的速度行駛,壓實輪對地表施以揉壓、碾壓和沖擊綜合作用,最大沖擊力350t,影響深度3.5~5.0m。施工中投入了刮平機、灑水車、振動壓路機等機械配合,以及高程、固體體積率、回彈模量等檢測設備。2施工技術方案2.1壓實輪跡調整在工藝布置上,將跑道寬度平均分成6個道,每個道寬10m(見圖1)。由于沖擊式壓實機的作業(yè)特點是牽引式,只能前行,而且所壓輪跡中波峰波谷是隨著壓實遍數(shù)(沖擊壓實1遍的定義是壓實輪跡對被壓地表覆蓋1遍)的遞增,通過轉彎半徑的調整交錯變化的。為保證足夠的轉彎半徑,壓實機轉1圈,壓1、3,2、4……兩個相間的車道,交錯套壓。工藝安排以每5遍為1個檢測單元,1個檢測單元沖壓之后刮平振碾并進行5、10、15遍……的工藝過程檢測。2.2刮平機配合刮平作業(yè)中壓實輪壓出輪跡的波峰波谷大小達到一定程度,壓實機將因跳車影響行駛速度,進而妨礙沖壓作用的發(fā)揮,這時刮平機及時配合刮平。當所壓地表過于干燥,土體含水量低于最佳含水量時,不但影響壓實效果,而且揚塵有礙司機視線,影響機械壽命,應及時配合灑水。沖擊式壓實機的最佳作用深度在距地表20cm以下至2m左右,表層十多公分存在擾動,沖壓過后,須刮平,檢測之前,用常規(guī)振動壓路機配合碾壓。3試驗結果及分析沖壓試驗后須檢測沉降量、固體體積率、回彈模量。3.1土體沉降分析檢測布點如圖2?？v向每隔10m為1個斷面,每個斷面橫向12個測點,共計測點252個,以5遍為一個檢測單元檢測之后,求得各檢測單元沉降量平均值SˉˉSˉ,見表1。通過沉降量檢測結果可以看出:(1)每5遍為1個檢測單元,沉降量隨著沖壓遍數(shù)的遞增而遞增,尤其沖壓至10遍之后,土體深層逐漸被壓實,10~15遍時,沉降量明顯增大,當沖壓進行到15~20遍時,沉降量值為0.5cm,說明地基土體沉降趨于穩(wěn)定,故沖壓的收斂遍數(shù)以20遍為宜。(2)沉降差異分析。沖壓20遍以后,我們在第1、2、3、4、5、6、道中通過高程檢測求得各個測點的沉降量值,從具體各測點的沉降量值可以看出沉降差異狀況。以縱、橫向各2個共計4個測點所占的方塊為1個檢測單元塊,按每個檢測單元塊上4個測點的沉降量計算出該塊的平均沉降量,并將各塊沉降量平均值之間做一比較。例如:A3990—A4000、B7310—B7320檢測單元塊平均沉降4.865cm,而A4010—4020、B7240—7250檢測單元塊平均沉降1.155cm,兩塊沉降差異4.865-1.155=3.71cm,這說明A3990—A4000、B7310—7320為薄弱地塊。用沖擊壓實作增強補壓,通過沉降差異找出薄弱地塊的作用就能很直觀地體現(xiàn)出來。3.2b320由于地基填料為混渣料,壓實度檢測以固體體積率代替,以A3995、B7320,A4005、B7320兩點為代表,檢測結果見表2。通過固體體積率檢測結果可以看出,在沖壓5遍之后固體體積率平均提高1.5個百分點,沖壓20遍比沖壓5遍又提高2.8個百分點。3.3沖壓前后回彈模量檢測結果用承載板檢測方法,同樣以A3995、B7320,A4005、B7320兩點為代表,沖壓前后回彈模量檢測結果見表3。沖壓之后,土體因被進一步壓實,孔隙率減少,強度提高。從人站在沖壓段上所感覺到的震感來看,自沖壓20遍起,因整個沖壓段地基已形成一個自上至下連續(xù)穩(wěn)定的加強層,震顫明顯加劇,表明整個土體已經(jīng)從彈、塑性狀態(tài)變?yōu)橥耆膹椥詮驮瓲顟B(tài)。4沖擊式壓實機對場道比降問題沉降量、固體體積率、回彈模量的檢測結果,體現(xiàn)出應用沖擊壓實技術對機場場道地基進行檢測性增強補壓的明顯作用,其力學行為是“揉壓、碾壓、沖擊”綜合作用,以沖擊為主。這與飛機起落時對場道作用的力學行為是相同的,其影響深度為3.5~5m,已接近飛機降落對場道沖擊力的影響深度。用“力學行為”、“影響深度”與飛機起落