冲击碾压技术的应用特性

2018-08-07 08:38:45

      冲击压路机的开发应用,加速了岩土工程压实技术的发展,为解决路基质量隐患问题提供了一种新思路:如有效地减少路基的工后沉降与差异沉降,保证路堤的整体稳定性;对碾压成型路基的路床、路堤进行检验性追加冲碾遍数。提高了路基的整体强度与均匀性;对湿陷性黄土地基或软弱地基进行冲击碾压的填前处理,使地基满足承载力与稳定的要求;对砂石路面、水泥混凝土路面等旧路应用冲击碾压技术进行改建,可加快施工进度,达到工程质量要求等等。目前国内除极少省、市、自治区外,绝大部分外都已应用冲击碾压技术。
  冲击碾压技术特点

  冲击压路机以非圆形轮沿地面对土石材料进行静压、搓揉、周期性冲击的连续作业,产生强烈的冲击波,向下具有地震波的传播特性。以25KJ三边形双轮冲击压路机在宕渣、砂砾路基上冲击压实为例,压路机按12KM/H速度冲碾30遍后,实测深度O.8m处的平均垂直动土压力为1366KPA,相当于对地面产生冲击力200T—250T,产生的冲击功能达到超重型击实功,可使地下深层土体的密实度不断累积增加,达到重型标准90%以上压实度。有些土石材料性状有效压实厚度达1.5M,比现有振动压实机械有更好的压实功效,使被冲压的土石填料更接近于弹性状态。
   冲击压路机较常规压路机有不同的压实工艺,基本上不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法,而是按冲击力向土体深层扩散分布的性状,提出新的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽O.9M.两轮内边距1.17M,行驶两次为一遍.其冲碾宽度4M。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以(45°—φ/2)夹角向土体内分布土压力。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过,形成的理论冲碾间隙双边各0.13M。当第二遍的第一次向内移动0.2M冲碾后,即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再恢复到第一遍的位置冲碾,依次进行至最终遍数。各种土石路基冲碾20—40遍可以使路基形成厚1.Om~1.5m的均匀加固层。
   1 减小路堤的工后沉降率
   通过室内模型试验与现场路堤沉降量试验观测,路基在达到规范要求的压实度时,其工后沉降率为O.4%左右。高填方路堤采用冲击碾压技术施工可使工后沉降率接近O.1%—O.15%。能较好地避免差异变形所引发的裂缝,这是解决土石高填方路堤变形病害的有效技术措施。
   某高速公路34M高填方路基填科为风化花岗岩形成的含块石细粒土砂砾,冲击碾压每层压实厚度1M,平均压实度为重型标准95%,路基宽10.5M,两个断面设左、中、右沉降观测点。完工一年后沉降量为:K10+260断面32MM、37MM、32MM,路基中心填方高度26.4m,沉降率0.14%;K10+300断面41MM、41mm、44MM,路基中心填方高度33.12m,沉降率0.12%;差异沉降量梯度均小于0.1%,这表明路堤冲碾密实,均匀性好,工后沉降完全满足质量要求。广西六水线36M、34M石灰岩填石路堤的振碾与冲压做过对比观测,施工期沉降量振碾为76CM,冲压为22CM,表明冲击碾压的良好压实效果。
   国内有些高速公路路基在振碾达到压实要求后,用冲击压路机对路床进行检验性补压20遍后测得的平均沉降量为5.0cm—7.OCM。如沉降量在5.OCM以下,则原路基压实质量优良.如沉降量超过7.0CM.则表明原路基压实不足,其压实度未达到要求,或在90区冲击补压时,沉降量也大于7.OCM。许多5M以下路堤经冲击补压后,测得其沉降量已超过正常路基可能发生的工后沉降量。因此,应用冲击压实技术可充分地保证路基的稳定性,特别是斜坡地形的路基其技术效果更明显。
   2 提高路基整体强度与均匀性
   使用冲击压路机分层冲击碾压高路堤与补压振碾达标路床工程,能较好地提高路基的整体强度与均匀性,有利于避免路面的早期损坏,延长路面的良好服务水平。
   某花岗岩风化含块石细粒土砂砾路基的路床,经过20遍冲碾后,在地表下1.5M内用落锤式弯沉仪(FWD)检测,平均弹性模量值由冲碾前180MPA提高到228MPA。
   某工地对路基冲击碾压20遍后,用黄河标准车测弯沉值,补压前平均L。=220(O.01MM),补压后平均L。=183(O.01MM),即冲击碾压前E。=55.7MPA,补压后E。=63.4MPA。
   某冲击碾压试验段。用解放车测定冲碾20遍前后的弯沉值分别为141(O.01MM)与66(O.01MM),折算为黄河标准车的弯沉值分别为219(O.01MM)与102(0.01MM),即平均E。由冲碾前55.9MPA提高到95.1MPA。
   某高速公路全线路床经25KJ三边形冲击压路机补压,全线建成通车前夕用自动弯沉仪检测。测试里程4个车道总长596公里,74500个数据。KO+000—K66+987代表弯沉平均值5.80(O.01MM),K66+987—K113+028代表弯沉平均值6.66(0.01MM)。K113+028一K154+419代表弯沉值8.53(0.01MM)。用整车式平整度测试车检测,测试里程4个车道总长600公里,6000个数据,IRI总平均值为1.21(σ=O.73)。以相同设备检测路面结构与施工条件相同的某连接线10公里,路床未进行冲击补压。检测结果:代表弯沉平均值16.27(0.01MM);平整度指标IRI平均值1.55(σ=O.93)。对比表明振碾路床经冲击碾压的技术效果明显,提高了路基的整体强度与均匀性,以及路面的服务水平与使用年限。
   正常情况下,路基冲碾20遍后,1.5M层厚范围内压实度均增加3~5个百分点。由于冲击压路机是在路床顶面上全面积地均匀冲碾压实,达到了全路基的直接检验与补充追加压实。在路床顶面以下形成1.0M—1.5M连续、均匀、密实的加固层,从而使路基路面的综合强度与稳定性得全面提高。