搜索
您的当前位置:首页正文

冲击压路机在高速公路填方路基中的应用

来源:小奈知识网
施术ConstructionMachi& 机械&施工技nery ConstructionTechnology RMCM ■■■■■-一■■ 冲击压路机在高速公路填方路基中的应用 Application of Impact Compactor on Fill Subgrade of Expressway 张晓玉 ,汤振周 ZHANG Xiao—Vu’,TANG Zhen—zhou 1.聊城市公路工程总公司,山东聊城252000 2.福建交通职业技术学院汽车运用与工程机械系,福建福州350007 1.Liaocheng Highway Engineering Company,Liaocheng 252000,Shandong,China 2.Department of Automobile Application and Construction Machinery,Fujian Communications Technology College, Fuzhou 350007,Fujian,China 【摘要】利用冲击压路机的冲击碾压技术对高速公路路基进行施工,通过大量的试验研究,确定了碾压的方法、遍 数、速度等数据,并考察了冲击压路机的压实机理和影响冲击压实的因素。试验表明:利用冲击压路机的冲击碾压技 术可提高路基的压实度、整体强度和承载力,加速了路基的下沉,减少了路基的工后沉降。 【Abstract】The impact compaction technology is applied in the construction of subgrade of expressway by means of impact compactor.The compaction method.times and speed of the compactor are determined through numer— OUS tests,and the compaction principle as well as influencing factors is inspected.The tests show that the appli— cation of impact compaction technology can improve the compaction degree of subgrade,total strength as well as bea ring capacity;accelerate the sinking of subgrade;decrease the 0ost_construction settlement. 【关键词】;中击压路机;沉降;填方路基;应用 【Key words】impact compactor;settlement;fill subgrade;application 中图分类号:U415.52 文献标志码:B 文章编号:1000—033X(2010)11-0039-04 0弓l言 1冲击压路机的压实机理和影响因素 高速公路路基必须密实、均匀、稳定,才能保证路面 1.1压实机理 的正常服务功能,所以在高公路施工时要保证路基的压 冲击压路机是用三边形、四边形、五边形的“轮子”来 实度.尽量减少路基产生的沉降变形。冲击碾压对路基有 产生集中的冲击能量,达到压实土石填料的目的。冲击压 较强的压实效果。冲击压路机以强大的冲击力对土体施 路机可由配套的牵引机在前方牵引。而冲击轮是由耐磨、 加冲击压实功能。土体中原有的水分和空气被挤出。土颗 耐冲击材料焊成的非圆柱体.三边形表面由三段非圆曲 粒在强大的冲击力下重新排列,较小的颗粒被挤到大颗 面组成。从图1可知,冲击压实机的一个工作周期可分为 粒的缝隙中.形成二次沉降,从而使土体形成密度很大的 冲击轮重心上升、冲击轮重心下降、冲击轮冲击地面三个 板块,提高了路基强度和承载能力,有效地减少了路基工 阶段。两个冲击轮在牵引车的牵引下快速高效地压实基 后沉降变形。近年来,冲击碾压技术有了较大的发展,在 解决路基工程质量隐患方面有所创新 -23。冲击压路机压 实力大,影响深度深。施工工期短,施工效率高,并可大幅 度提高路基的承载能力、稳定性和密实度,最大限度缩短 路基的自然下沉时间,降低由于车辆超载对公路的损坏. 运行方向 延长了公路寿命E3]。 图1冲击压路机的基本原理 39 RMCM … … 。盱 (1)合理的碾压遍数与压实度的关系。 础地面,在冲击轮滚动时,其重心的上下交替变化对路面 产生了强大的冲击夯实力,并利用动能转化为冲击能来 压实土体,将巨大的动能在很短时间内转化为冲量.进 而形成瞬时作用的巨大冲击力,在土体中产生很大的剪 (2)合理的碾压遍数与沉降量的关系。 (3)最佳的机械组合与施工工艺。 (4)合理可行的检测手段、控制指标与质量管理措施。 切应力和法向应力,从而有效地克服土壤的内聚力.压缩 2.1试验段准备 土体并排出土体中的空气和水分,达到压实土体的目的。 (1)试验路段选择。试验段为K29+780~K30+080段, 由于土壤是非弹塑性材料,当冲击碾轮在土壤上滚动和 全长300 ITI。该路段地势平坦,纵坡为一0.3%,填前压实经 冲击时,土壤的变形较大,所以冲击碾轮与土壤的相互作 监理人员检验符合规范要求 用不是线性关系,而是几何非线性和材料非线性关系:压 实效果与打击能量有关,当打击能量大时,被压材料的应 力也大,因而压实效果较好。 非圆多边形冲击轮的冲击碾压过程也是周期储蓄能 量和周期释放能量的过程。压实过程中所储蓄的能量来 源于重心位置提升所蓄的势能、压实轮以一定速度旋转 所提供的动能和压实轮在滚动过程中克服土壤变形所做 的功。显然,冲击能量的大小与冲击轮的质量、重心提升 高度、碾压作业速度和非圆多边形冲击轮的参数有关。 1.2影响冲击压实的因素 压实材料的组成、物理化学性质及压实机械特性等 都对压实有一定的影响。在路基压实中,较多涉及的是各 类土壤,由于土的成因有别,物理化学成分各异,导致土 的性质极为复杂多变,这里仅讨论对压实效果较为重要 的几点。 (1)根据土的击实原理,路基土过干或过湿冲压效 果都不好,只有接近最佳含水量,才能达到最大压实度。 (2)冲击压实机的冲击能量越大,冲压效果越好。 (3)冲击遍数少,路基压实度达不到要求,但压实度 并不随着冲压遍数的增加而递增。当达到一定的冲压遍 数后,路基的压实度会趋于稳定.所以按最佳遍数冲压即 可保证效果 (4)冲压速度太快不能保证路基压实度,太慢则影响 工作效率,所以冲压速度应保持在合理范围内。 (5)由于土的触变性,冲压后的路基需要一段时间 来恢复强度,所以冲压施工后最好间隔两周再检侧。如果 冲压后过早取样,路基没有足够的恢复期,易导致土的各 项指标偏小。 2冲击碾压的壤土路基试验 从上面的分析可知.对不同条件的路基进行压实时, 必须在路段施工前进行试验,主要目的是通过试验段总 结出冲击遍数、沉降量、压实度的关系,确定合理的机械 组合、施工工艺与质量检测的标准4_。试验段应明确以下 指标。 40 (2)土源、交通条件。路基填料从刘斗土场取土,平均 运距9o0 m,施工便道全部采用砖渣加石灰土处理.每天 洒水养护,运输条件良好。填料最大干密度1.71 g・era-3, 最佳含水率13.6%,天然含水率11.2%~14.O%。塑性指数 12.7,液限32%,CBR值10.2%,其他各项指标均满足合同 文件与技术规范的要求。 (3)机械性能。采用YCT25型冲击压路机、QCY360型 牵弓I车,压路机质量为16 t,工作速度为10~15 km・h~,冲 击轮宽度为2x900 mm。 2.2施工过程 2.2.1铺土 填前压实合格后进行填土。填土前采用全站仪按2O m测设出中桩,用水准仪测出横断面高程。用白灰撤出每 侧超出计算填筑宽度100 em的灰线。根据每辆车的运量 及松铺厚度,撤出长、宽各为3.9 m的方格.每个方格内倒 一车土,以确保填料的均匀性。 2.2.2整平 填料后,用Tl60推土机大致整平,再用平地机反复整 平,直到填料平整为止。技术人员定点用水准仪测出填料 松铺厚度,对超厚部分进行清除。为了保证路基顶面的排 水功能,在路基填土时设双向横坡,在填筑第二层时调好 路基的横坡度。 2.2.3压实 (1)摊铺完成后先用振动压路机稳压两遍,使表面初 步密实。碾压从一侧边缘开始.到端部转弯后沿中心线的 另一侧碾压。行驶至出发端后,从第一轮往路中心方向错 开一个轮宽,轮迹之间不重叠.整个场地压完一次为一遍。 (2)冲击压路机碾压时保证两侧的超宽不小于1 m, 按规定的走向和排列模式进行冲击压实.行驶速度在 lO~12 km・h一之间。当压实若干遍后,若场地波浪起伏过 大,则停止冲压,用平地机刮平后再压实。当表层土的含 水率过小,扬尘严重时,用洒水车喷洒后再施工。压实过 程中表层产生波浪起伏后,碾压时调整转弯半径、冲击波 峰,进行错峰压实,使压实均匀、满压。每碾压5遍,调整为 反方向冲击碾压。对含水率较高的情况.若出现弹簧现 象,则暂停施工,强度恢复后再施工。 施 C 0nstruction Machinery&Constru。n。 。 ⅢⅢ苎 f31在压实至15遍后开始进行压实度的检测,每增压 5遍 测一次,样本数不小于8个。 f41压实土的含水率控制在最佳含水量的97%~102% 之间.达不到要求的土要进行晾晒或加水处理。 f51冲击压路机压实后,用平地机进行刮平,再用振 动压路机对其表层重新压实两遍。 22 4 . 边角和端部的处理.对于桥台、涵洞等构造物相连接的部位,为了避免冲 击碾压在构造物附近产生碾压死角,构造物两侧2O m范 围内的路基采用重夯进行处理,夯击能为800 kJ,并且用 振动压路机对其表层重新压实。台背回填时分层开挖台 阶,直至压实度符合规范要求。 2.3试验段取得的数据 压实遍数及沉降量如表1所示,由试验段所得松铺厚 度与压实厚度如表2所示。由试验所得土的压实系数在 f11从表3可以看出,当压实厚度为80 cm时,深度在 60—80 cm之间的压实度达到93%时,需压25遍,为保证压 实质量,正常施工时压27遍。当进入94区后,压实厚度控 制在6O ,压实遍数为25遍。压实遍数与沉降量、压实度 的关系见.图2。 I.】71—1.249之间,平均值为1.204。压路机的压实遍数及 压实度观测值的关系见表3。 删 里 鼗 加 冲击压实遍数/遍 (a)压实遍数与沉降量的曲线关系 碾压l0遍后 34.320 34.224 34.328 34・283 lO0 95 碾压15遍居34.284 34.189 34.299 34・252 K29 8o0碾压20遍后 34.273 34.178 34.288 34・24l 硪压25遍后原地面  ̄-V-,N 34 269 34.187 34.261 33.453 33.460 33.469 34462 34 368 34・484 34.238 33.54-4 34・449 34 363 蔷90 碴85 8o 75 碾压lO遍后 34.336 34.277 34,397 碾压l5遍后K29+86u34.316 34.220 34 337 34.326 34.210 34.301 34・3O8 1tt2深度/cm 碾愿20遍后 34。30l (b)冲击压实遍数与压实度曲线关系 压实遍数与沉降-、压实度的*系 碾压25遍后 34.301 34.208 34.294 34,305 原地面 整平届 碾压10遍后33.457 33.449 33.468 33 539 34.398 34.328 34.459 34.307 34.238 34.363 34,4l8 34 3l4 r21土的松铺系数为1.204。 f31除压实度外的其他指标按规范要求检测。压实度 采取分层灌砂法挖验,每2O cm为一检测层,挖验土坑四 碾压l5遍后K2q 92034.270 34.190 34.309 34 J257 34・244 34・24l 碾压20遍后 34.253 34.178 34.298 碾压25遍后 34.249 34.174 34-292 原地面 整平后 碾压1O遍后周开挖台阶每15 一层用气夯夯实回填,压实度检测尽 量选择在中线及距中线13 ml-2 ̄Pb。 33.422 33.476 33.457 33・5o8 34.439 34.179 34-458 34.394 34.344 34.077 34.360 34.309 3结语 (1、使用冲击压路机对高速公路填方路基等进行冲 击碾压时,其效果是比较明显的。 f21运用冲击压实机进行路基的碾压施工,可以提高 高速公路路基的整体强度和承载能力,较好地避免了工 后沉降。 碾压l5遍后 34.304 34.041 K29 98034.321 34・284 碾压20遍后 34.290 34.022 34.307 34・272 碾压25遍后原地面 整平后 碾压l0遗后34.280 34.019 34.305 33.523 33.377 33.505 34.276 33,957 34.31 1 34.180 33.868 34,220 34 268 33・57l 34-093 33 998 碾压15遍后 34.136 33.840 34.154 33・954 K3O+o40碾压20遍后 34.1 19 碾压25遍后33.832 34.135 33・g40 33・935 f31在高速公路上冲击碾压路基前,压实土的含水率 控制在最佳含水量的97%一102%之间,达不到要求的土要 34.115 33.827 34.132 原地面 33.310 33.107 33.’ 竺兰竺 41 RMCM慧 留 ll i 。-I "技&C术on 。 i。 h。 。 20 ̄40 cull:91.2 20-40 cm:93.6 K29+796 K29+797 2O~4O cm:96.3 K29+798 40-60 cm:95.7 2O~4O em:97.1 40-60 eTll:96.4 60-80 cm:94.8 O-20 cm:96.8 20-40 cnl:97.3 K29+843 右13ii1 K29+795 40-60 cni:89.5 6o~80【・m:88.2 40~60 cm:92.4 60-80 cm:91.3 0-20 cnl:93.4 20—40 cm:93.8 K29+84l 60-80 cm:93.4 0-20 Cfll:96.1 0-20 om:90.0 20-40 cnl;90,9 20-40 cm:96.9 K29+842 40--60 cm:95.6 中心 K29+840 40-60 cm:901 60~80 12in:89 0 0-20 cm:89.8 20~4O cm:89.9 40-60 cm:93.0 60~80 till:92.1 0—20 CI11:92 7 20--40 cn1 193.8 K29+88l 40—60 cm:96.6 60-80 om:94.1 0-20 Cllrl:96.6 2l0~40 cm:97-9 K29+883 60—80 Cnl:93.4 0~20 cm:95 3 2O~40 cm:96-0 K29+882 40~60 cm:94.8 60-80 CFII:93.3 0-20( n1:95.2 20--40 tin:96.7 左9il'l K29+880 40-60 Clfl:90.0 60--80 cln:89.0 0~20 cln:90.9 20-40 till:91.5 40~60 cm:92.7 60-80 cm:91.9 0-20 cm:93.1 40-60 cm:96.4 60-80(tin:94 2 0-20 cm:96.8 20—40 cnl:93.2 K29+9l2 20--40 Cltl:97.9 K29+914 左3 m K29+910 40~60 Clll:90 5 60--80 cm・900 0-20 cm:90.2 2O一4O cm:91.0 K29+913 40~60 cm:93.0 40-60 cm:95.3 60-80 cm:93 l 0-20 cn :95.6 40-60 CII1:96 8 60-80 cm:95.0 0-20【-m:97.0 60~80 cm:92.6 0~20 cm:92.8 20—4O om,93 5 K29+941 K29+942 20-40 em:96.2 K29+943 40-60 cm:94.5 20—40 cm:97 9 40-60 cIn.96.4 60~80 cm:94 1 0-20 till:96.8 右6 nl K29+940 40-60 cm:91.0 60-80 cm 189.2 40~60 cm.92.4 60~80 cIn:92.0 0—20 cⅡI:92.5 20~40 cnl:93.6 K29+98l K29+982 60-80 cn 193.0 0--20 cm:95.3 0~20 cm.90.6 20-40 cm:91.3 20-40 cm:96.8 K29+983 40 0 cill:94.9 20-40 cm:97.2 40-60 cIn:96.6 60-80 Cll'l:94 6 0-20 Cnl:97.5 右10 nI K29+980 40-60 clrl:91 j 60-80 CIII:89.6 0~20 cm:89.7 2O—40 cm:91.2 40~60 cm:93.0 60-80 eHl 191.8 0~20 crN:929 20--40 cm.93.5 K30+021 K3O+022 40—60 CIn:93.3 60~80 cm:92.7 60 ̄80 cm:93.3 O~20 cm:96.4 20-40 cm:96.6 20-40 cm:97.2 K30+O23 40-60 cnl:97.0 2 14 n1 K30+020 40--60 cm:91.0 60-80 cFn:89.3 0-20 cn'l:90.5 40-60 cm:96.0 60-80 cm:93.9 0-20 cm:95.7 20-40 c:m:96.1 K30+062 K30+063 40~60 cm:96.0 60-80 cln:95.1 0 0 CTTI:96.4 2O—40 cm:97.9 0—20(・m 193.1 20~40 cm:93.8 K30+061 204O cnl:91.6 右15 m K30+060 40-60 C'lll:9l 0 40-60 cm:93.6 60-80 ciTi:91.9 40-60 cm:97 0 60 ̄80 cn :89.4 60 ̄80 cH1 192.9 60-80 cm.94.3 进行晾晒或加水处理,各项指标均满足合同文件与技术 规范的要求时,再进行冲击碾压。 叁查窒查!;路机械与施工机械化,2004,21(12):42—45. —— [1]王新增.冲击压实技术在郑州西南绕城高速公路上的应用_J].筑 f41对于高速公路填方路段,合理的冲击碾压遍数取 决于该层位原有的压实度和希望达到的压实度。 (5)路基在振碾达到压实要求后,再用冲击压路机进 f21吴g-#,苏传福.冲击压实技术在路基工程中的应用研究LJ].安 徽地质,2002,12(4):323—326. 行检验性补压,测得其沉降量已超过正常路基可能发生 的工后沉降量。1771 ̄,应用冲击压实技术可充分保证路基 的稳定性。 (6)冲击压路机的使用可大幅度提高路基承载能力、 f3]王伟,孙斌祥,卢延浩.公路路堤软土地基工后沉降的三参数 预估模型[I].中国公路学报,2008,21(2):12—17. f41赵斌.高速公路路基冲击式压路机冲击碾压工艺研究[D].重 庆:重庆交通学院,2006. 收稿日期:2010-02-20 稳定性和密实度,减少由于车辆超载对公路的损坏,延长 公路寿命,缩短路基的自然下沉时间,加快工程进度,缩 短施工工期 [责任编辑:谭忠华] 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Top