高填方土石方沖擊碾壓

  沖擊壓路機按用途分為三邊形沖擊壓路機和五邊形沖擊壓路機,其中三邊形沖擊壓路機主要用于物料的補強壓實,五邊形沖擊壓路機主要用于路面的破碎,本文旨在討論三邊形沖擊壓路機的用途,五邊形可參見網站其他文獻。

  自上世紀90年代沖擊壓路機進入中國市場以來,已在道路、機場、大壩以及填海等眾多工程領域發揮出無可取代的作用,其主要產地分布于河南,陜西等地區,其中以河南省鄭州市的產銷量較為密集,以中航設備和宇通重工兩大生產廠家為核心,以多地市多個經銷商為輻射的銷售網絡占據了國內沖擊壓路機70%的市場份額。

  沖擊壓路機主要的壓實用途之一:高填方土石方碾壓

  高填方土石路基要做到均勻、密實、穩定,施工難度很大。一般在地形復雜的斜坡溝谷地帶,同一斷面上的填筑高度差別較大,基底工作面不易形成,使填筑層變厚。當施工工期緊,成型路基的自然沉降時間又不足時,就容易引起地面開裂、塌陷、下沉、變形及翻漿等多種病害。而現有靜碾及振動壓路機施工,在客觀上還不能有效的解決土石泥填高填方路基基礎的差異變形。目前,提高路基壓實密度的方法主要是采用強夯或沖擊壓路機進行壓實施工,考慮到工期和施工效率的因素,應首選沖擊壓路機。中航沖擊壓路機是一種新式的路基壓實機械,1997年首次在北京八達嶺高速公路補強壓實中應用,之后在宣大高速公路、福泉廈高速公路、連霍高速公路等高等級的公路上都有使用,時至今日,時間已經證明,中航沖擊壓路機在路基補強壓實方面取得了優秀的施工效果。

  沖擊碾壓對路基具有很強的壓實效果,沖擊壓路機以強大的沖擊力對土體施加沖擊壓實功能,土體中原有的水分和空氣被擠出,土顆粒在強大的沖擊力作用下重新排列,較小的顆粒被擠到較大顆粒的縫隙中,形成二次沉降,從而使土體形成密度很大的版塊,提高了路基強度和承載能力,有效的減少了路基工后沉降變形。近年來,在中航設備不斷的努力下,沖擊碾壓技術有了很大的發展,在解決路基工程質量隱患方面有很大創新。沖擊壓路機壓實能量大,影響深度深,施工工期短,施工效率高,并可大幅度提高路基的承載能力、穩定性和密實度,大限度的縮短路基的自然下沉時間,降低由于車輛超載對公路的損壞,延長公路的使用壽命。

  沖擊壓路機的工作原理:

  沖擊壓路機是通過非圓形輪(三邊形輪或五邊形輪)的沖擊,連續對土、石材料進行靜壓、揉搓、沖擊的周期性作業。其產生強烈的沖擊波,并向地下深層傳播,通過低頻大振幅的沖擊,壓實土體,產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空間中傳播,使土顆粒相互靠攏,排出空隙中的氣體和水,從而使土顆粒重新排列,擠壓密實,達到增強土石體密實度,提高路基強度和穩定性的目的。其沖擊波具有地震的傳播特性。壓實深度可隨著碾壓遍數遞增,壓實有效深度可以達到1m,壓實影響深度可以達到6m,其沖擊能量因沖擊輪的重量、重心高度、牽引速度不同而變化。

 

  沖擊壓路機的技術特點:

  1.更大的影響深度:

  根據《港口工程技術規范》中的敘述,以及中航設備沖擊壓路機國內實際施工情況并考慮土石填方實際土壤參數等的影響,采用以下影響深度經驗公式:

  

 

  式中:H = 加固深度( m )

  a=加固系數(一般濕陷性黃土取0.34~0.5;高填方土取0.6~0.8;砂性土和雜土取0.45~0.6)

  E=沖擊能量(KJ)

  M=沖擊輪質量(1000Kg)

  H=沖擊輪高度(m)

  根據上式計算,在土石混填情況下作業時,當采用中航SD30型30KJ沖擊壓路機以12km/h

  速度行駛,其加固深度為3.8m。在廊涿高速、承唐高速、連霍高速、大廣高速等不同高速公路的不同填料路段進行沖擊壓實實驗檢測時得到了影響深度為3m~5m的檢測結果,這個數據是普通的靜碾、震動碾等壓路機無法達到的,幾乎可以與強夯的效果相媲美。

  1.更大的擊實功能:

  沖擊壓實比重型擊實標準具有更大的擊實功能。根據現場施工經驗,不同高速公路填方路段每層填方經沖擊碾壓后表面以下10cm的平均壓實度均超過了100%,表面以下100cm的平均壓實度均超過了95%,沖擊碾壓前后的壓實度對比非常明顯。

  1.更廣的適用含水量范圍:

  隨著擊實功的增加,較佳含水量降低,一次沖擊碾壓的較佳含水量比重型擊實標準要低。通常沖擊壓實土的含水量范圍要求如下:細粒土含量≥50%,Wopt-4≤ω≤Wopt+2;

  細粒土含量<50%,Wopt-3≤ω≤Wopt+2;高液限土的沖擊碾壓含水量上限可放寬至28%

  1.更高的壓實效率:

  沖擊壓路機的行駛速度是12km/h ~ 15km/h,填方厚度是1m ~ 1.5m,碾壓10遍到40遍不等(需根據試驗段確定);振動壓路機的速度是3 ~ 4km/h,填方厚度是0.2m ~ 0.3m,碾壓6 ~ 12遍不等。由于施工時會受到各種條件影響,沖擊壓路機每臺班可壓實20000㎡,震動壓路機每臺班可壓實2000㎡,沖擊壓路機的效率是振動壓路機的10倍。

  沖擊壓路機在高填方路基中的應用:

  1、檢測性補強碾壓是沖擊壓實工作的一個重要內容。SD30沖擊壓路機的30KJ高能量給出相當于沖擊力達300t以上的重擊,是一種極為有效的檢測碾壓,只要用沖擊壓路機碾壓8 ~ 10遍,所有軟弱的或含水量過多的地段都很容易被發現,再碾壓幾遍就可以補救。沖擊壓路機在高速公路工程的高填方補強碾壓中的應用,對減少路基工后沉降、提高路基整體強度以及加固軟弱地基方面較普通的振動碾壓有更重要的作用。

  2、沖擊壓實減少路基工后沉降。廊涿高速公路K46+353—K46+600路基填筑作業,先采用YZ—18型18t振動壓路機分層(0.3m一層)碾壓,壓實度達到規定的路床壓實度標準。再采用中航SD30型30KJ沖擊壓路機補強沖擊碾壓15遍,平均下沉量8.2cm,計算有效壓實深度5m,壓實度平均提高了6個百分點。路基高度為10.5m,則沖擊碾壓完成沉降率為8.2 ÷ 1050 = 0.78%,很好的解決了高填方路基的工后差異沉降問題。

  3、沖擊壓實提高路基整體強度。廊涿高速公路K46+353 ~ K46+600補強沖壓段,測定沖擊碾壓15遍前后的彎沉值Lr分別為252(0.01mm)與186(0.01mm)得出,土基回彈模量平均由沖碾前46.9MPa提高到66.8MPa。強度有很大提高,同時,使原來振動壓實達到路床壓實度標準的路基下沉4 ~ 8cm,在1.5m層厚范圍內壓實度均增加3% ~ 6%。由于沖擊碾壓是路床頂面上全面積的均勻沖擊壓實,使路床頂面以下1.5m形成連續、均勻、密實的加固層,提高了路基的整體強度與穩定性。

  通過中航設備實地應用和實驗證明,沖擊壓路機的經濟和技術指標明顯優于普通的振動壓路機,其對路基壓實的深度、強度均比傳統碾壓方法有很大的優越性。且施工簡單方便、壓實速度快、施工效率高,不僅能有效的降低工程成本和縮短工期,而且大大提高了工程質量,特別是在面積大、段落長的高填方路基上更能充分發揮這種新技術設備的優越性能。可以預見,沖擊壓路機在今后的路基工程施工中將會得到越來越多的應用。

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2014年73期二肖中特

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