沖擊式壓實(shí)機(jī)

沖擊壓實(shí)機(jī)

沖擊式壓路機(jī)

沖擊壓路機(jī)

沖擊碾壓機(jī)

沖擊壓路機(jī)的開發(fā)應(yīng)用，加速了巖土工程壓實(shí)技術(shù)的發(fā)展，為解決路基質(zhì)量隱患問題提供了一種新思路:如有效地減少路基的工后沉降，保證路堤的整體穩(wěn)定性;對(duì)碾壓成型路基的路床、路堤進(jìn)行檢驗(yàn)性追加沖碾遍數(shù)，提高了路基的整體強(qiáng)度與均勻性;對(duì)濕陷性黃土地基或軟弱地基進(jìn)行沖擊碾壓的填前處理，使地基滿足承載力與穩(wěn)定的要求;對(duì)砂石路面、水泥混凝土路面等舊路應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行改建，可加快施工進(jìn)度，達(dá)到工程質(zhì)量要求等等。目前國內(nèi)除極少省、市、自治區(qū)外，絕大部分外都已應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)。 沖擊碾壓技術(shù)特點(diǎn)

沖擊壓路機(jī)以非圓形輪沿地面對(duì)土石材料進(jìn)行靜壓、搓揉、周期性沖擊的連續(xù)作業(yè)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，向下具有地震波傳播特性。以25kJ三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)在宕渣、砂礫路基上沖擊壓實(shí)為例，壓路機(jī)按12km/h速度沖碾30遍后，實(shí)測(cè)深度0.8m處的平均垂直動(dòng)土壓力為1366kPa，相當(dāng)于對(duì)地面產(chǎn)生沖擊力200t~250t，產(chǎn)生的沖擊功能達(dá)到超重型擊實(shí)功，可使地下深層土體的密實(shí)度不斷累積增加，達(dá)到重型標(biāo)準(zhǔn)90%以上壓實(shí)度。有些土石材料性狀有效壓實(shí)厚度達(dá)1.5m，比現(xiàn)有振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械有更好的壓實(shí)功效，使被沖壓的土石填料更接近于彈性狀態(tài)。

沖擊壓路機(jī)較常規(guī)壓路機(jī)有不同的壓實(shí)工藝，基本上不采用現(xiàn)有壓路機(jī)壓半輪或部分重疊碾壓的施工方法，而是按沖擊力向土體深層擴(kuò)散分布的性狀，提出新的沖擊碾壓方法與施工工藝。沖擊壓路機(jī)雙輪各寬0.9m，兩輪內(nèi)邊距1.17m，行駛兩次為一遍，其沖碾寬度4m。每次沖擊力按沖碾輪觸地面積邊緣與地表以(45°-Φ/2)夾角向土體內(nèi)分布?jí)毫?。每遍第二次的單輪由第一次兩輪?nèi)邊距中央通過，形成的理論沖碾間隙雙邊各0.13m。當(dāng)?shù)诙榈牡谝淮蜗騼?nèi)移動(dòng)0.2m沖碾后，即將第一遍的間隙全部碾壓。第三遍再恢復(fù)到第一遍的位置沖碾，依次進(jìn)行至最終遍數(shù)。各種土石路基沖碾20~40遍可以使路基形成厚1.0m~1.5m的均勻加固層。

1.減小路堤的工后沉降率

通過室內(nèi)模型試驗(yàn)與現(xiàn)場路堤沉降量試驗(yàn)觀測(cè)，路基在達(dá)到規(guī)范要求的壓實(shí)度時(shí)，其工后沉降率為0.4%左右。高填方路堤采用沖擊碾壓技術(shù)施工可使工后沉降率接近0.1%~0.15%，能較好地避免差異變形所引發(fā)的裂縫，這是解決土石高填方路堤變形病害的有效技術(shù)措施。

某高速公路34m高填方路基填料為風(fēng)化花崗石形成的含塊石細(xì)粒土砂礫，沖擊碾壓每層壓實(shí)厚度1m，平均壓實(shí)度為重型標(biāo)準(zhǔn)95%，路基寬10.5m，兩個(gè)斷面設(shè)左、中、右沉降觀測(cè)點(diǎn)。完工一年后沉降量為:K10+260斷面32mm、37mm、32mm，路基中心填方高度26.4m，沉降率0.14%;K10+300斷面41mm、41mm、44mm，路基中心填方高度33.12m，沉降率0.12%;差異沉降量梯度均小于0.1%，這表明路堤沖碾密實(shí)，均勻性好，工后沉降完全滿足質(zhì)量要求。廣西六水線36m、34m石灰?guī)r填石路堤的振碾與沖壓做過對(duì)比觀測(cè)，施工期沉降量振碾為76cm，沖壓為22cm，表明沖擊碾壓的良好壓實(shí)效果。

國內(nèi)有些高速公路路基在振碾達(dá)到壓實(shí)要求后，用沖擊壓路機(jī)對(duì)路床鋪進(jìn)行檢驗(yàn)性補(bǔ)壓20遍后測(cè)得的平均沉降量為5.0cm~7.0cm。如沉降量在5.0cm以下，則表明原路基壓實(shí)不足，其壓實(shí)度未達(dá)到要求，或在90區(qū)沖擊補(bǔ)壓時(shí)，沉降量也大于7.0cm。許多5m以下路堤經(jīng)沖擊補(bǔ)壓后，測(cè)得其沉降量已超過正常路基可能發(fā)生的工后沉降量。因此，應(yīng)用沖擊壓實(shí)技術(shù)可充分地保證路基的穩(wěn)定性，特別是斜坡地形的路基技術(shù)效果更明顯。

2.提高路基整體強(qiáng)度與均勻性

使用沖擊壓路機(jī)分層沖擊碾壓主路堤與補(bǔ)壓振碾達(dá)標(biāo)路床工程，能較好地提高路基的整體強(qiáng)度與均勻性，有利于避免路面的早期損壞，延長路面的良好服務(wù)水平。

某花崗巖風(fēng)化含塊石細(xì)粒土砂礫路基的路床，經(jīng)過20遍沖碾后，在地表下1.5m內(nèi)用落錘式彎沉儀(FWD)檢測(cè)，平均彈性模一值由沖碾前180MPa提高到228MPa。

某工地對(duì)路基沖擊碾壓20遍后，用黃河標(biāo)準(zhǔn)車測(cè)彎沉值，補(bǔ)壓前平均L。=220(0.01mm)，補(bǔ)壓后平均L。=183(0.01mm)，即沖擊碾壓前E。=55.7MPa，補(bǔ)壓后E。=63.4MPa。

某沖擊碾壓試驗(yàn)段，用解放車測(cè)定沖碾20遍前后的彎沉值分別為141(0.01mm(0.01mm)，即平均E。由沖碾前55.9MPa提高到95.1MPa。

某高速公路全線路床經(jīng)25kJ三邊形沖擊壓路機(jī)補(bǔ)壓，全線建成通車前夕用自動(dòng)彎沉儀檢測(cè)，測(cè)試?yán)锍?個(gè)車道總長596公里，74500個(gè)數(shù)據(jù)。K0+000~K66+987代表彎沉平均值5.80(0.01mm)，K66+987~K113+028代表彎沉平均值6.66(0.01mm)，K113+028~K154+419代表彎沉值8.53(0.01mm)。用整車式平整度測(cè)試車檢測(cè)，測(cè)試?yán)锍?個(gè)車道總長600公里，6000個(gè)數(shù)據(jù)，IRI總平均值為1.21(σ=0.73)。以下同設(shè)備檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)與施工條件相同的某連接線10公里，路床未進(jìn)行沖擊補(bǔ)壓。檢測(cè)結(jié)果:代表彎沉平均值16.27(0.01mm);平整度指標(biāo)IRI平均值1.55(σ=0.93)。對(duì)比表明振碾路床經(jīng)沖擊碾壓的技術(shù)效果明顯，提高了呼基的整體強(qiáng)度與均勻性，以及路面的服務(wù)水平與使用年限。

正常情況下，路基沖碾20遍后，1.5m層厚范圍內(nèi)壓實(shí)度均增加3~5個(gè)百分點(diǎn)。由于沖擊壓路機(jī)是在路床頂面上全面積地均勻沖碾壓實(shí)，達(dá)到了全路基的直接檢驗(yàn)與補(bǔ)充追加壓實(shí)，在路床頂面以下形成1.0m~1.5m連續(xù)、均勻、密實(shí)的加固層，從而使路基路面的綜合強(qiáng)度與穩(wěn)定性得全面提高。

沖擊碾壓的工程應(yīng)用

1.特殊土地基加固處理

濕陷性黃土地基較多采取強(qiáng)夯法處理沖擊壓路機(jī)進(jìn)行施工。河北某高速公路路基底層濕陷性黃土地基采用25kJ三邊形沖擊壓路機(jī)在地表面沖碾40遍后，地表下110mm內(nèi)土基平均壓實(shí)度達(dá)到KH=91%，即原來黃土的干密度PD=1.35g/cm3提高到1.70 g/cm3，其濕陷系數(shù)由0.0438降為0.0022，消除了濕陷性。地表下土基1m內(nèi)平均彈性模量達(dá)到80MPa以上，其技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)完全符合黃土地基加固的質(zhì)量要求。甘肅、寧夏、山西等濕陷性黃土地基采用沖擊碾壓進(jìn)行處理，也取得同樣加固效果。

沖擊碾壓對(duì)軟土地基具有加速沉降與加固的作用，當(dāng)碾壓達(dá)到33遍時(shí)，孔隙水壓力由11.27kPa增為16.766kPa。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，沖擊壓路機(jī)對(duì)地面施加沖擊能量后，土體受拉、壓作用，軟土自由水經(jīng)塑料排水板排出地表后土體密實(shí)度增加，加速了軟基的沉降固結(jié)。如果在軟基上填筑路堤，采用沖擊壓路機(jī)分層碾壓工藝，可在施工過程中加快軟基的固結(jié)速度，有利于軟基的沉降固結(jié)。

地基土的天然稠度處于0.5~1.0過濕狀態(tài)，需要進(jìn)行加固處理，可用沖擊碾壓結(jié)合水穩(wěn)定性好的粗粒材料墊層綜合加固。該墊層厚度按稠度(WC)確定:當(dāng)1.0 〉WC≥0.9，墊層厚20cm;0.9 〉WC≥0.75，墊厚層30cm;0.75 〉WC≥0.5，墊層厚50cm。在粗粒料墊層上用沖擊壓路機(jī)碾壓20~30遍后，可使地基土表面部分厚度固結(jié)，與水穩(wěn)定性好的粗粒材料形成加固地基或路床。

2.加快舊路改造施工

當(dāng)公路升級(jí)需要改建舊路時(shí)，必須提高路基質(zhì)量，滿足新路等級(jí)的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，通常的做法是開挖路面與路床、路堤，重新回填分層壓實(shí)，以達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，對(duì)瀝青或水泥路面需要破碎，翻挖與清除。采用沖擊碾壓技術(shù)則不必開挖路面與路基，可以直接在原路面上用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行沖碾施工，使路基達(dá)到質(zhì)量要求，舊路面能得到利用。應(yīng)用這種新工藝能節(jié)約筑路材料，有利于環(huán)境保護(hù)，保證工程質(zhì)量，加快改建公路進(jìn)度。

寧夏鹽興公路改建，將原砂石路面低等公路提高到二級(jí)公路，用25kJ三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)直接沖碾舊路，完成試驗(yàn)段后，指導(dǎo)全線施工。低液限粉土段沖碾50遍后:壓實(shí)度平均值0~30cm處由84.8%提高到97.1%;30cm~80cm處由85.0%提高到95.3%;80cm~150cm處由82.5%提高到94.1%;平均沉降量24.5cm，路基技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)路段低液限粉土路基按沖碾50遍施工，粉土質(zhì)砂段沖碾30遍后，壓實(shí)度平均值0~30cm處由91.4%提高到97.6%;30cm~80cm處由90.7%提高到95.6%;80cm~150cm處由93.5%提高到96.9%;180cm處由91.8%提高到93.9%;平均沉降量11cm，路基技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)路段粉土質(zhì)砂路基按沖碾30遍施工，經(jīng)比較，沖擊碾壓比正常工藝施工每公里由15萬元降至7萬元人民幣，費(fèi)用減少46.7%。

在廣東、河南、浙江等地用五邊形沖擊壓路機(jī)進(jìn)行水泥混凝土路面改建的沖擊碾壓試驗(yàn)與施工，均取得較好的技術(shù)效果。

公路升級(jí)改建需要加寬修建新路基，特別是二級(jí)公路改建為高速公路時(shí)，使用沖擊碾壓技術(shù)能較好地解決新老路結(jié)合引起的變形裂縫問題。在加寬路基與坡腳外1.0m地基范圍內(nèi)，地基應(yīng)進(jìn)行沖擊碾壓加固處理。如屬于前述的特殊土地基，則采用的技術(shù)措施與沖擊碾壓結(jié)合進(jìn)行加固處理。當(dāng)新加寬路基分層壓實(shí)到路床后，對(duì)新老路結(jié)合部與新路床進(jìn)行了沖擊碾壓檢驗(yàn)性補(bǔ)壓，再視完成路基的具體狀況，必要時(shí)在結(jié)合部路床內(nèi)加鋪土工格柵，這樣處理后能較好地避免產(chǎn)生因新老路結(jié)合所引發(fā)的沉降變形裂縫。

使用沖擊碾壓技術(shù)的注意事項(xiàng)

1.合理選用機(jī)型

style="line-height: 150%"> 目前國內(nèi)生產(chǎn)沖擊壓路機(jī)有12個(gè)廠家共20個(gè)型號(hào)，類別繁多，使用不當(dāng)，很難達(dá)到預(yù)期的目的。對(duì)于路堤、路床的檢驗(yàn)補(bǔ)壓與填石、土石混填路堤的分層壓實(shí)，經(jīng)全國現(xiàn)有的工程實(shí)踐證明，宜使用25kJ三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)。對(duì)水泥路面改建與土質(zhì)路堤分層壓實(shí)，宜使用25kJ五邊形雙輪沖擊壓路機(jī)。

2.正確使用沖擊碾壓施工工藝

雙輪沖擊壓路機(jī)應(yīng)用按通過兩次為一遍，壓實(shí)寬度4m為計(jì)算單元，并按前述的施工工藝作業(yè)。單輪沖擊壓路機(jī)以通過一次的輪寬為壓實(shí)計(jì)算單位。

3.正確理解沖擊碾壓有較寬的含水量范圍

由于沖擊壓路機(jī)具有高能量的壓實(shí)功能，相當(dāng)于超重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的擊實(shí)功，達(dá)到重型壓實(shí)度的含水量僅在小于最佳含水量范圍內(nèi)擴(kuò)大，其大于最佳含水量的范圍不會(huì)擴(kuò)大。因此，含水量視土的塑性指數(shù)大小，宜控制稠度不小于1.1~1.2，否則厚80cm~100cm土層沖壓會(huì)形成彈簧土，無法壓實(shí)。

4.控制構(gòu)造物的安全距離

沖擊壓路機(jī)的輪邊與構(gòu)造物應(yīng)有1m的安全距離，橋涵構(gòu)造物上填土厚度不少于2.5m。

5.當(dāng)使用沖擊壓路機(jī)的補(bǔ)壓振碾達(dá)標(biāo)路床工程的平均沉降量小于3cm時(shí)，不宜再進(jìn)行沖擊碾壓作業(yè)。

目前國內(nèi)沖擊壓路機(jī)主要應(yīng)用于高速公路土石高路堤的分層沖碾壓實(shí)，路堤、路床的檢驗(yàn)性補(bǔ)壓，以及地基加固處理等工程效果較明顯的領(lǐng)域。此外，沖擊碾壓技術(shù)在農(nóng)業(yè)、水利、環(huán)境工程等方面也有廣闊的應(yīng)用前景。