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冲击压实技术在公路建设中的运用
日期:2011-01-17来源:作者:公路养护
在路基施工中路基的压实,尤其是高填土、石路基要做到密实、均匀、稳定,难度很大。如石料缺乏良好级配,不易碾压密实。一般在地形复杂的斜坡沟谷地带,填石路基同一断面上填筑高度差别较大,基底工作面不易形成而使填筑层变厚,大块石之间不易嵌锁紧密;使得块石间点面接触较多,容易松动等。当施工工期紧、成型路基的自然沉降时间又不足时,就容易引起地面开裂、塌陷、下沉、变形及翻浆等多种病害。而现有静碾及振动压路机的施工在客观上还不能有效地解决土、石高填路基基础的差异变形。目前提高路基压实密度的方法主要是采用冲击式压路机进行压实施工。
1.冲击压实技术工作原理。传统压路机的压实轮为圆柱形,有的带有羊角,振动比静压能量大,碾压效果好。要提高压实效果和压实生产率通常是增大压轮质量,一般情况下,压路机的最佳碾压速度为 3~6 km/h、最佳压实厚度为0.3~0.5m。冲击式压路机最显著的特点是压实轮形状为非圆柱形,即三边、四边、五边和六边形;这种压实轮有一系列交替排列的凸点和平整的冲击面。这种压路机的压实是靠冲击力、振动力和静重压力三者的共同作用,冲击力可达2 500kN。它的工作原理是:非圆柱多边形的压实双轮滚动前进,压实轮凸点与冲击平面产生交替抬升与落下,使压实轮产生势能和动能,对地面产生集中的冲击能量,连续快速地对填料或地面产生夯击作用,对填料或地面进行碾压与压实,并具有地震波的传播特性。冲击式压路机利用低频大振幅冲击力作用于填料体,并快速、连续周期性地作用,产生强烈的冲击波向地基下深层传播,对地下软弱土层,尤其是对非粘性饱和土可大大加速孔隙水的消散,提高土的固结速度。
2.冲击压实技术性能特点:
2.l 填料含水量要求较宽传统的压实方法要求填料具有最佳的含水量,而冲击式压路机对填料含水量要求较宽,可在上下两个方向放宽3%~5%。施工中 基本上回填天然土刮平后就可以进行碾压,特别是干旱或半干旱地区其优越性更为明显。这些地区填料天然含水量很低,有的几乎为0%~1%,只需表面洒少量水就可碾压,大大减少了压实用水,降低了施工费用。
2.2 填方厚度大、影响深度深传统的压实方法必须对原地表进行处理后再对填料分层碾压,每层填料厚度为0.3~0.5m,施工周期长,成本高。而冲击压实技术可在原地面(旧公路)直接碾压后进行填料碾压,每层填料厚度达0.6~l m,取代了开挖换土和分薄层碾压的方法,实现了高效率施工。
2.3 压实速度快、效率高冲击压路机的行驶速度是 12~15 km/h,碾压遍数10~40遍不等。振动压路机的速度是3~4km/h,遍数6~12遍不等。按速度计算,冲击压路机每小时可压2 400 m2,如果压20遍,则每台班可完成2万m2。实际施工时受各种条件影响,振动压路机每台班可完成2 000 m2,冲击压路机每台班可完成1万m2,其效率是振动压路机的5倍。
3.冲击式压路机的应用冲击式压路机有多种类型,应根据工程性质、填料类型、填土厚度及设计要求等因素正确选择才能达到最佳效果。一般情况下,新修路基、土路改造、泥石路改造、旧沥青路改造等选用三边形冲击式压路机。旧水泥路改造则选用五边形冲击式压路机。其主要工程应用如下:
3.l 检测性增强补压由于冲击压实能量大,影响深度深,在振动压路机分层铺筑的高填方路段,每铺筑1.5m再用冲击式压实机压实,还能获得明显的沉降。压实后可以直观地检测出振碾压实的不足,将可能在开放交通后产生的工后沉降,提前到路基竣工以前解决,从而提高路基的稳定性与抗变形能力,延缓路面的早期损坏。提高路面质量。广东、湖南、安徽、黑龙江等省交通部门都曾下文规定在高速公路路基铺筑中,采用冲击压实进行增强补压。
3.2 水泥旧路改造水泥混凝土路面在损坏后加铺覆盖层的方法之一是破碎原路面,以避免温度反射裂缝,消除板下脱空。当改造路段有一定的长度或长度越长,就越能显示冲击技术的优点,和其他方法相比,它可以克眼局部处理不彻底所隐藏的日后隐患,提高工作效率,降低工程造价,保证工程质量。国内成功的施工经验证实:①冲击式压实机可以充分击碎旧砼面板。一般冲压 15~20遍,40 cm以下的碎块可达 70%~80%,5以下的碎块有 50%以上,基本符合上筑罩面的要求;②冲压后路面总沉降显著,可达 5~7 cm,较好地消除了额外竖向变形;③当面板下基础的天然含水量接近最佳含水量,一般在最佳含水量的士20%范围内时,冲压后基础的压实度会有显著提高,达到95%以上;④冲压稳固后,不仅使旧板碎块的水平位移减小,基本消除产生反射裂缝的温度应力,同时还能使碎块之间形成集料府锁,旧板及基础的整体性明显提高,实测弯沉值完全符合加铺水泥砼面板对基层的要求。而更有积极意义的是减少了旧板舍弃所产生的环境污染。随着大量水泥路面体用寿命的将尽,冲击破碎技术应当具有显著的发展前景,因而具有良好的社会效益。
3.3 不良土质压实目前,在公路路基施工中,主要采用的是各种振动压实机械,但其对粉土、过饱和土、湿陷性黄土及填石路基的压实有一定难度。从国内很多公路建设项目来看.应用冲击压实技术取得了较好的压实效果。
4.注意事项:
(1)冲击式压路机工作时冲击能量大,压实外缘应与路肩外缘保持1M距离,以免损坏路肩。
(2)工作时遇结构物应调头,安全距离应保持5M。管涵、拱涵以上的填方大于2.5m,板涵顶上填土大于3m时方可对路床进行压实作业,否则仍应视为结构物。
(3)路床的补强压实与高填方时每2 m的补强压实最好松铺一层30 以上的填料。
(4)如表面干燥要适量洒水,以防表面粉尘化而影响能量深层传递。
(5)车辆转弯时应每次调整转弯路线,使冲击凸轮落点不致重复前次落点,以减少波浪现象。
5.结语:冲击式压路机的经济和技术指标明显优于普通振动压路机,冲击式压路机对路基压实深度。强度均较传统碾压方法有较大的优越性,施工简单方便、压实速度快,不仅能有效地降低工程成本和缩短工期,而且大大提高了工程质量,提高了工程建设的经济效益和社会效益。特别是在施工作业面积大的场地更能充分发挥这种新技术的优良性能。可以预见,冲击式压路机在今后的工程中将会得到越来越多的应用。作者:六武

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