冲击碾压原理及其在黄土路基施工中的应用（精选7篇）
冲击碾压原理及其在黄土路基施工中的应用 篇1
冲击碾压原理及其在黄土路基施工中的应用
分析了冲击碾压的`工作原理.结合工程实例,论述了黄土路基冲击碾压施工必须注意的问题.
作 者：张璐琰 ZHANG Lu-yan 作者单位：中铁十五局五公司,河南,洛阳,471000刊 名：建材技术与应用英文刊名：RESEARCH & APPLICATION OF BUILDING MATERIALS年，卷(期)：“”(2)分类号：U416.05关键词：冲击碾压 黄土路基 冲击能量 注意事项
冲击碾压原理及其在黄土路基施工中的应用 篇2
1 冲击碾压技术概述
1.1 机械简介
公路项目建设中, 冲击压路机多用于路基施工, 它不仅具有很好的碾压作用, 实际应用中也具有明显的冲击夯实效果。冲击压路机由3部分组成, 冲击轮是其最主要部件, 根据牵引方式的不同, 冲击压路机可分为自行式与拖式两种。对比传统压路机, 非圆形冲击轮是其最明显的外部特征, 为在平稳、低耗中优化压实效果, 冲击压路机的冲击轮多为中心对称多边形或弧形, 其中以三边最为常见, 本文以三边型冲击压路机为对象, 对冲击碾压技术的应用进行研究, 其效果图详见图1。有些冲击压路机, 其冲击轮带有条状突出以增大触地面积, 依据冲击轮数量的不同, 冲击压路机亦可分为单轮与双轮两种。
表1冲击压路机 (三边型)
1.2 技术原理分析
与传统压实方法相同, 冲击碾压技术也以垂直震动的方式来达到夯实路基的目的。冲击压实机在行进过程中, 在重力势能、动能及有用功等动力作用下能使冲击轮碾压下方的图颗粒挤密, 土颗粒空隙中原有的空气和水被排出, 密度加大进而变得更加密实。此外, 冲击轮作用下土粒内摩阻力增大, 原有黏聚力提高, 透水性降低, 也有利于增强土体强度及水稳性, 具体原理如下所示:
1.3 技术特点
首先, 冲击碾压技术低频高振幅, 这是其与传统碾压截然相反的技术特点。通常, 冲击压路机频率为2击/s, 落距在15cm左右, 而冲击能量和荷载最高则可达到30KJ、3500k N。其次, 冲击能量大且作用效果深。例如25KJ双轮冲击压路机:轮重12t, 在行驶速度在12km/h时, 其对地面的冲击力最高可到2500k N, 相当于1543k Pa。最后, 夯实路基效果好且工期短。通常, 经压实碾压技术作用的路基其压实度可高达95%, 且强度大、稳定性好, 能够有效降低路基沉降、变形几率, 保证基体整体均匀性。
2 冲击碾压技术工艺流程
道路路基建设中, 为实现效果最优化, 应用冲击碾压技术时应注意合理选用设备, 灵活设计施工流程, 细化施工环节并作细致准备。一般来说, 冲击碾压技术在路基施工中的应用流程如下: (1) 场地检测→ (2) 测量→ (3) 放样→ (4) 填土→ (5) 稳压、整平→ (6) 埋设检测点→ (7) 冲击碾压→ (8) 质量检测。现针对冲击碾压技术工艺流程中的几个重要环节进行详细介绍。
(1) 填土的稳压与整平环节。填土并稳压、整平属路基施工实质性阶段, 在检测、放样工作完成后, 通常以已经铺设的方格网为参照进行填土工作。填筑时, 实际填筑宽度应多于设计宽度, 以避免压实过程中, 冲击力造成路基边侧填土移动, 影响压实效果, 通常两侧预留宽度≥1m。填土完成后, 在进行稳压与整平前, 需对填土进行含水率检测, 具体方法是取填土距表层20cm位置处的土壤进行检测, 标准单位内含水率≥8%视为达标, 可进行冲压。如含水量未达标, 则需进行相应处理, 避免影响路基压实效果。
(2) 冲击碾压环节。冲击碾压路基时, 其作用效果不仅同冲压顺序、方法密切相关, 同时也会受到冲压遍数与速度的影响。第一, 冲压顺序方面, 可借助错轮回转法以路基中线为轴进行碾压, 此法的可行性在实际应用中已经得到证实;第二, 冲压速度方面需尽量将速度控制在11km/h左右, 上下浮动不得超过1km/h。同时, 行进过程中需保持安全距离, 以冲击压路机与路肩边缘间的距离为1m为宜。第三, 冲压遍数选择方面, 通常依据填土厚度、压实度及施工标准来确定, 灵活性较强。通常压路遍数为15~25遍, 有时依工程实际适当增减, 冲压遍数以满足质量要求为宜。此外, 为确保路基边缘部位压实效果, 通常此处压实次数比路基中心处位置要多。第四, 冲压方法方面, 来回错轮冲压较为常用, 此法要求轮迹不重叠, 错轮间隙宽于20cm, 每冲压5遍做一次方向调整, 压实波峰、错峰, 以保证路基平稳、均匀。对于表层填土松散的路基, 冲压后可以振动压实方式补压, 直至压实操作达标为止。
3 冲击碾压技术的实际应用
3.1 工程概况
某城区改建公路, 该改建工程计划2014年3月开工, 2014年10月竣工。道路全长12.8km, 施工工期较紧。道路填筑路基均高约2m, 鉴于施工时间紧张, 以自然方式沉降路基规定时间内无法达到施工标准, 故为提高路基密度, 增强其承载力, 确保其使用寿命, 工程决定以冲击碾压技术补压填筑路基, 从而提高路床均匀性, 避免工后沉降, 保证施工质量。
3.2 冲击碾压试验路段施工
为检验以冲击碾压技术夯实路基的作用效果, 施工前该工程从改建公路中, 取100m无涵洞路段进行碾压试验。试验所用冲击压路机为双轮三边型, 型号25KJ。主要实验操作内容如下:
(1) 清理试验段路基, 清除场地内杂物;
(2) 以转面冲碾方式施工;
(3) 冲碾坚持“先两边, 后中间”原则;
(4) 试验场地共冲碾20遍, 碾压15遍后行一次检验测量, 后继续5次碾压。
实验过程中, 针对轮迹较深处, 可先做平整处理, 然后再行冲压。如路基表面扬尘, 则可适当洒水, 但需注意保证填土含水率不超过标准上线。此外, 冲压之后, 部分路床顶面可能相对松散或平整度不高, 摊铺路基层前可先铲除或平整松土, 再以常规压路机压实。
3.3 试验结果
试验段公路碾压施工完成后, 该工程技术人员以《公路工程质量检验评定标准》为依据, 对试验路段的路基压实度进行检测, 并测量其弯沉情况。从填土顶面标高方面来看, 经15遍碾压, 其高度平均降低5cm, 20遍碾压之后, 其降低高度只在15遍碾压基础上多处0.5cm;压实度方面, 15遍碾压后试验段路基压实度提高约0.8个点, 20遍碾压后压实度变化不大, 故工程综合考虑决定选择15遍碾压次数。
此外, 冲击碾压前, 试验段路基弯沉实测值约为350 (0.01mm) , 碾压后这一数值降至约115 (0.01mm) , 补强效果明显, 符合施工标准, 表明以冲击碾压技术在该工程常规路段路基夯实施工中具有可行性。随后, 该工程在试验标准基础上以冲击碾压技术施工路基, 完成了该公路的改建工作。直至现在, 该改建公路运营状况依旧良好, 说明了冲击碾压技术在路基施工中的应用具有现实意义。
3.4 小结
综上所述, 冲击碾压技术在路基施工中的应用具有其独特的技术优势, 与常规压实技术相比, 其静压大、压实能力强且碾压过程中不会出现锯齿形实度曲线, 压实质量好。此外, 冲击压路机行进速度也高于传统压实机, 能大大提高工作效率, 它的出现是科技进步发展的必然, 值得扩宽应用领域, 加大推广使用。
摘要：本文主要围绕冲击碾压技术的相关原理和实际应用进行分析和研究, 对技术所用设备及原理作了介绍, 阐述了工艺流程, 并以具体工程为例, 对冲击碾压技术在路基中的应用进行了探讨。
冲击碾压原理及其在黄土路基施工中的应用 篇3
【关键词】公路路基；冲击碾压技术；应用要点
1.冲击碾压施工技术的原理
在高速公路建设中，冲击碾压技术的应用是来源于冲击压路机的使用。冲击压路机是一种利用形状规则的冲击轮对路基进行加速循环滚动，使路面的均匀、厚实效果的压实设备得到有效实现。从物理方面进行分析，冲击轮是能量转换的中间器件，其转动能够使重力势能和瞬态动能向碾压高速路基的必须力量进行转变，该方法所产生的冲击能量在环保、利用率及大小等方面有显著优势。对比传统静态压实和振动压实，将冲击碾压技术得以实现的冲击压路机一般在单位时间内能够对公路路基进行两次机械功的运用，做功产生的低频率、高振幅的冲击波会对路面进行定时碾压，并通过垂直向下传播至深层内，促使路基材料有整体化、高强度及抗渗透等特性。
2.冲击碾压施工技术的特点
2.1低频高振幅
与传统的振动式压路机相比，冲击压路机的动力特性正好正反。主要是对低频高振幅进行运用，每秒约2击，落距约为10～20cm，冲击能量也超过15～30kj，冲击荷载保持在2500～3600KN，压实轮控制在2次/s的频率对地面实施冲击，并有低频大振幅传播至地下深层，与地震波较为类似。冲击压路机将冲击负压能量，压实轮转动惯性，从而有能量与压实轮水平动能相结合，形成联合作用对路面进行冲击，不仅有强夯效果，而且也会有振击作用形成。
2.2较大的冲击能量及影响深度
将25KJ三边形双轮冲击压路机作为实例进行分析，双轮的净重为12t，最佳行驶速度保持在12km/h，集中冲击力保持在200～2500KN范围内，约为1300Kpa最为适宜，强烈的冲击波会传播至地下深层。若运用12km/h的速度进行冲击碾压时，碾压次数在超过30次的情况下，实测深度通常为0.8、1.5、2.0的平均垂直动能压力分别为1400Kpa、310Kpa、270Kpa。冲击压路机所产生的冲击动能超出超重型击实功，能够使地下深层土体的密实度得到增加，与重型标准超过90%的压实度相符，甚至为1.0～1.5m的有效压实厚度。
2.3良好的冲压路基效果，且施工速度较快
提升路基的压实度，由于路基有不同的路基类型，冲击碾压次数相对较多，不仅有不同的深度范围，而且对压实度也有一定程度的提升，在碾压之后，压实度会达到96%以上。对路基水稳定得到提升，对碾压后的路基开展土工试验，大幅度降低了对深度内湿陷样品的检出率，并对饱和前后压缩性指标得以减小。其次，提升了路基强度，使路基土工后沉降变形得到减小，观察碾压前后的压缩模量，若压缩模量有增大现象，则应降低压缩性能。在碾压过程中，压沉量会随着碾压次数的增加而逐渐增大。冲击碾压技术不仅对路基土存在一定的压实作用，而且还能对原有路基保水软弱地带的分布位置进行查明，能够施工在施工中发现并得到有效处理，使路基压实质量及整体的均匀性得到有效保障。
3.冲击碾压施工技术的施工流程
3.1测量和放线工作
将路基边线测量出来，两侧与边线相比，分别进行2m宽出，并用白灰将冲压范围标示出来。
3.2清表整平和碾压施工
清表施工通常要求在一般路堤上进行作业。要求土坑沟渠必须运用合格的填料进行填平。需要对突起地楞也必须进行找平处理，并运用光轮压路机进行1～2遍碾压，并将压实度、液塑限、含水率进行检测出来，同时在碾压前标高检测出来并做好标记工作，通过检测合格之后即可进行冲击压实。
3.3冲击压实处理
应将冲击压实速度保持在10～12km/h左右。从路基一侧转圈冲击碾压至另一侧，按照“先两边、后中间”的冲碾顺序进行操作，相邻碾压路线应有1/2的轮迹哈重叠。若路基宽度为40m，则通常应进行20圈碾压。
3.4检验
在进行正式冲压之前，应先对试验路段进行选用，先进行15遍试压，获取经验数据，使其作为参考。连续进行15遍碾压之后，再根据每20m作为一个断面，在每个断面中对5个点进行选用，使其作为沉降检测点，确保测点位置和冲击碾压前的位置处于对应状态。
4.冲击碾压技术的质量控制方法
4.1機械型号的合理选择
现阶段，国内冲击压路机有较多的型号和类别，但是若使用不当，则无法达到理想的效果，所以，必须在机型选择中做到合理确定。通过施工实践表明，对路堤、路床进行检验性补压，填石、土石混填路堤开展分层压实，适宜对25KJ三边形双轮冲击压路机进行选用。而水泥路面改建过程中，应运用25KJ五边形双轮冲击压路机进行土质路堤的分层压实。
4.2需对表面含水量进行降低
冲击压路机有较大的冲击能量存在，在施工过程中，路面5cm范围的土体含水量会较大影响到碾压效果。若有较大含水量，则会容易造成弹簧、翻浆等问题。因此应对路表面以下5cm内的含水量进行严格控制。使施工效果得到有效保障。其次，若土体表面有较大含水量，则会容易有表面推移现象产生，进而与下部土体产生脱离现象，因此，若在雨后进行施工，或是路表面有较大含水量时，无法直接开展冲击碾压作业，而应进行晾晒处理。或运用其他方法，使路表面含水量得到降低之后再进行施工，在一定程度上确保施工的整体效果。
4.3对结构物的安全得到保障
在进行冲击碾压的过程中，为了确保结构物的安全，避免结构物有破坏问题产生，应在与结构物相距10m的范围内，禁止运用冲击压路机开展冲击碾压工作。同时，为了使结构物的安全得到保障，还应对构造物的安全距离实施合理控制。在施工过程中，压路机的轮边应与构筑物之间有1m的安全距离存在。对于桥涵构造物而言，上方的填土厚度应超过2.5m，只有这样才能使安全及施工的效果得到有效保障。
5.冲击碾压施工技术的注意事项
（1）在冲击碾压施工之前，应确保作业面的平整度，并运用重型压路机开展压实工作，当完成该两道工序之后即可进行冲击压实处理。若作业面处于干燥状态，则可通过对适量水进行喷洒的方式，避免表面有粉尘化现象产生，防止阻碍到能量的传递。
（2）在冲击碾压施工过程中，应对正确的前进方向进行保障，有效预防可能出现的漏压问题。从路基中间向两侧进行冲击碾压时，应与路基边缘保持在超过110m的距离。
（3）若在傍山条件下开展冲击碾压时，应运用从内向外的冲击碾压顺序，与边缘位置保持在超过115m的安全距离。
（4）在施工过程中若遇到结构物，则应及时调头，并与其保持在超过5m的距离。而与背台之间也应保持在2m以下的距离并加上台高的大小，或是与15m接近的距离范围以内。
6.结语
综上所述，在公路工程施工中，运用冲击碾压技术开展填方压实、填前碾压、挖方压实以及路基补强工作，存在施工效率高、施工速度快以及施工费用低等特点，能够使沉降得到有效减少，提升路基的压实度和整体强度，避免公路工程有早期破坏问题产生。
【参考文献】
[1]常东升.冲击式压路机在沙土路基施工中的应用.科技创新导报，2010（11）.
[2]贾陆军.冲击压实技术在高速公路土石方路基中的应用.黑龙江交通科技，2010（8）.
冲击碾压原理及其在黄土路基施工中的应用 篇4
关键词：冲击碾压,湿陷性黄土,分析,总结
1 概述
甘肃省西长凤高速公路, 沿线发育三层黄土:上更新统新黄土、中更新统老黄土及下更新统老黄土, 下更新统老黄土仅在勘察区边缘地带局部出露。另外全新统发育冲积及崩坡积等新近堆积的黄土。新黄土和全新统堆积的黄土具有湿陷性, 地层由上至下依次为新黄土, 厚度6 m~15 m, 老黄土, 厚度20 m~60 m。新黄土全线分布, 湿陷类型和等级复杂多样, 因湿陷性路段长, 湿陷性严重, 处理方案的选择关系到工程造价投资的合理性, 处理效果的好坏, 也直接影响工程建设本身。
2 处理湿陷性黄土的设计方案
结合众多黄土地区建设工程成功经验, 参考《湿陷性黄土地区建筑规范》及《公路冲击碾压应用技术指南》等书籍, 西长凤高速公路路基设计了如下的有针对性的处理湿陷性黄土的方案措施:
1) 对于填土高度不大于4 m的湿陷性黄土路段, 地基挖除50 cm后采用25 k J冲击式压路机碾压。Ⅱ级湿陷性黄土路段冲碾20遍, Ⅲ, Ⅳ级湿陷性黄土路段冲碾30遍, 冲压后设50 cm厚8%灰土垫层, 在灰土垫层边缘下部设置宽0.5 m、深1.5 m的8%灰土隔水墙。
2) 对于挖方段湿陷厚度大于挖深的湿陷段落, 采用换填砂砾及冲击碾压处理。
Ⅱ级挖方湿陷性黄土路段, 采用上路床换填30 cm厚天然砂砾处理。
Ⅲ, Ⅳ级挖方湿陷性黄土路段, 路床底面采用25 k J冲击式压路机碾压30遍, 冲压后底面以下0 cm~100 cm压实度不小于93% (重型标准) 。上路床换填30 cm厚天然砂砾。
3 冲击碾压试验路段效果分析
3.1 试验路段概况
冲击碾压是处理湿陷性黄土地区地基处理的一种主要方法, 为了研究处理方法的可行性和施工工艺, 于2009年4月在西长凤高速公路第六合同段MK53+280~MK53+480段进行了填方路基冲击碾压的试验路研究。
该路段位于黄土塬区, 地形平坦, 土壤干燥, 地下水埋藏较深。冲击碾压之前, 在试验段地表以下1.1 m范围采集原状土样进行土壤物理、力学指标, 击实等试验, 实验结果见表1。试验前对原地面进行了测量, 用以衡量冲碾后的沉降情况。试验段采用YCT-25型冲击压路机对填方地基进行碾压, 消除地面以下80 cm土层湿陷性, 同时分析冲击碾压施工效果, 每冲碾10遍最终冲碾40遍做了压实度试验及沉降观测测量, 目的达到预期效果。
3.2 试验路段施工
3.2.1 施工程序
试验段采用YCT-25型冲击压路机及平地机、推土机、YZ25T振动压路机、洒水车组合施工, 其施工程序如下:
试验:人工在指定地点取原状土样进行土工试验。
清表:推土机对原地表20 cm~50 cm植物根系及腐殖土进行清除。
整平:平地机平整场地。
测量:测量原地面标高, 进行标贯试验。
YCT-25型冲击压路机冲碾1遍~10遍。
试验:测量地面标高, 进行标贯及土工试验。
整平:平地机平整场地。
YCT-25型冲击压路机冲碾11遍~20遍。
试验:测量地面标高, 进行标贯及土工试验。
整平:平地机平整场地。
YCT-25型冲击压路机冲碾21遍~30遍。
试验:测量地面标高, 进行标贯及土工试验。
整平:平地机平整场地。
YCT-25型冲击压路机冲碾31遍~40遍。
试验:测量地面标高, 进行标贯及土工试验。
3.2.2 冲击碾压施工工艺
冲击压路机前进速度10 km/h~12 km/h, 相应冲击频率和冲击能分别达到80次/min~100次/min和25 k J。前后两遍按顺时针与逆时针方向交替进行碾压, 每圈重叠不小于1/2轮迹。为保证路基得到均匀碾压, 冲击式压路机碾压运行以路线中线为左右半幅分界, 压路机运行从一侧边缘开始绕圈碾压, 运行至中线处调头向另一侧推进, 循环往复, 完成冲击碾压。
3.2.3 压实度试验
为验证冲击碾压处理湿陷性黄土填方地基的效果, 每冲碾10遍进行人工取样, 地表以下20 cm~110 cm, 每30 cm分层采取原状土样, 土样用铁皮筒密封包装带回试验室, 按《公路土工试验规程》进行湿密度、含水量、干密度及其相关物理、力学指标试验。其冲碾10遍~20遍、20遍~30遍、30遍~40遍各层压实度如表2所示。由表2可见, 20 cm~50 cm处冲碾10遍~20遍, 压实度77.1%~79.3%, 平均78.5%, 冲碾20遍~30遍, 压实度80.9%~83.0%, 平均81.9%。冲碾30遍~40遍, 压实度92.0%~93.1%, 平均92.7%。
由表2可见, 原设计冲碾20遍及30遍, 原地面20 cm~50 cm平均压实度不能满足设计要求不小于93%, 补强碾压40遍后, 地表20 cm~50 cm压实度达到92%以上, 少数设计值不能满足设计要求, 其原因是土质及含水量有差异, 另外也与碾压不均匀有关系。综上, 现将湿陷性处理方案调整为冲碾40遍, 满足设计要求。
3.3 沉降量观测
为了解冲碾前后地基沉降情况, 冲碾前和每冲碾10遍均以水准仪测量地面标高, 纵横向测点间距20 m, 得到冲碾10遍、20遍、30遍、40遍的沉降值, 见表3。
4 结语
经上述试验路施工试验证明, 原设计对路基填方地基进行冲碾20遍、30遍效果不明显, 达不到设计规范要求, 补强冲碾10遍即冲碾40遍后, 各项指标均符合要求, 故对处理该湿陷性黄土填方地基冲碾优化设计变为40遍。
参考文献
[1]JTG D30-2004, 公路路基设计规范[S].
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[4]张留俊, 王福胜, 李刚.公路地基处理设计施工实用技术[M].北京:人民交通出版社, 2004.
[5]交通部公路科学研究院.公路冲击碾压应用技术指南[M].北京:人民交通出版社, 2006.
[6]龚晓南.高等级公路地基处理设计指南[M].北京:人民交通出版社, 2005.
[7]河北省宣大高速公路管理处.黄土地区高速公路施工新技术[M].北京:人民交通出版社, 2001.
冲击碾压原理及其在黄土路基施工中的应用 篇5
【关键词】冲击碾压；湿陷性黄土；应用
1、引言
我省地处黄土高原，湿陷性黄土广泛分布，因其具有孔隙比大、遇水塌陷的特点，路基常因处治不当发生湿陷变形，影响高速公路的行车安全与正常使用，因此，有必要针对该病害进行深入的分析和研究，找出有效地防治黄土湿陷性的办法。而冲击碾压技术则给我们提供了一种崭新的思路，如对湿陷性黄土路基进行填前冲压，可大幅度削弱甚至消除黄土湿陷性，使地基满足承载力和稳定性的要求；分层冲碾路堤和对碾压成型的黄土路床进行追加冲碾，可提高路基整体强度和均匀性，最大限度地降低路堤工后沉降，保证路面的服务水平，延长路面的使用寿命。
2、黄土湿陷成因及影响因素
黄土湿陷内因在于组成黄土的物质成分和其特有的结构体系；外因则是由于浸水和荷重超过土颗粒间的剪应力。一般来说，黄土所含粘粒越少，湿陷性越大，所含可溶性盐越多，湿陷性越强；就结构体系而言，空隙比越大，湿陷性越强，含水量越高，湿陷性越小，如饱和黄土（饱和度大于80%）的湿陷性业已退化。除此之外，外加压力越大，湿陷结构破坏越完全，湿陷量也就越大。综上所述，通过改变黄土结构来消除其湿陷性是切实可行的，而冲击碾压就是通过破坏土体结构、降低空隙比来消除黄土湿陷性的，因为空隙比较小或含水量较高的黄土是不具有湿陷性的。
3、冲击碾压作用原理
冲击碾压作为处理浅层湿陷性黄土的一种行之有效的方法。它使用冲击压路机，配备压实轮，以滚动中产生的势能和动能集中向前、向下碾压，对湿陷性黄土地面进行循环往复的冲击作业，在强烈的高幅低频冲击波的作用下，土体颗粒发生位移、变形及剪切，将空气挤出，从而达到消除黄土湿陷性的目的。以三边形双轮冲击压路机（型号CYZ25）在黄土地表上冲压为例，按均速12Km/h行驶，对地面产生的集中冲击力可达到200～250T，实测深度为0.8m处的平均垂直动土压力为1366Kpa，确保湿陷性地表下0.8m深度范围内土体的密实度渐进递加，最终压实度可达到90%以上。与目前普通的振动压实机械比较，压实效果更加明显，被冲压的土体材料更加接近于弹性状态，充分显示出它在处理黄土湿陷性隐患上所具有的优势。
4、冲击碾压施工工艺
4.1将路基范围内的杂物清除，后用推土机进行粗平。
4.2检测表面以下50cm处的土体含水量。含水量应控制在最佳含水量的±2%以内，否则应进行晾晒或洒水。
4.3用冲击式压实机进行冲击碾压，压实机的行进速度應控制在10-12km/h左右，从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“先两边、后中间”的次序，以轮迹重叠1/2铺盖整个路基表面为冲碾一遍，共冲碾40遍。
4.4冲击碾压过程中，如果因轮迹过深而影响压实机的行进速度，可用推土机平整后在继续冲碾。若冲击碾压过程中路基表面扬尘，可用洒水车适量洒水后继续冲碾。
4.5冲击式压实机冲击碾压完毕后，检测路基表层0～20cm的压实度。如果压实度达不到要求，应视情况补充冲碾5～10遍。
4.6用人工配合机械清除高于设计标高的多余土方，按照施工技术规范整理路槽。
4.7用振动或静碾压路机碾压1～2遍，达到路槽验收标准为止。
5、冲击碾压技术处理湿陷性黄土的加固效果
5.1工程概况
刘寨柯至白银高速公路位于陇西湿陷性黄土区，湿陷等级多为Ⅱ～Ⅳ级，是全国湿陷性最大的地区，该段基底属一般新黄土，液限wl=27.6，塑限wp=20.0，塑性指数Ip=7.6，最大干密度ρmax=1.87g/cm3，最佳含水量ω0=11.8%。
在K1490+750～K1490+880试验段采用25KJ三边形冲击压路机（型号CYZ25）对原地表冲碾60遍处理。该冲击压路机各性能参数如下所示：整机质量15.6T，动力部件质量12T，冲击静能25 KJ，压实宽度4m，工作速度10～15Km/h，转弯半径6m，有效压实深度1.0～1.5m，压实影响深度5m。
5.2CYZ25冲击压路机标定和冲击力计算
压实能力标定值公式：E=Mgh
式中：E-冲击静能（KJ）M-动力部件质量（T）g-重力加速度（9.8m/s2）h-大小半径差（m）
CYZ25冲击压路机压实能力标定值为：E=Mgh=12×9.8×0.22≈25KJ
冲击力计算公式：N=M（V0'-V0）/t
式中：N-冲击力（N）M-动力部件质量（g）V0-冲击初速度（m/s）V0'-冲击末速度（m/s）
t-冲击作用时间（s）
冲击压路机对地面产生的集中冲击力与压实轮转动的线速度有关，这里取工作速度为12Km/h，则冲击速度为V0'=3.33m/s，取作用路程为0.0333m，则冲击作用时间为0.01s，取冲击初速度V0=0。
CYZ25冲击压路机冲击力值为：N=M（V0'-V0）/t=12×（3.33-0）/0.01/10≈400T
实际上冲击速度和时间均为变量，冲击力一般在250T～400T之间。
5.3工作流程
施工流程为：施工准备施工放线清表洒水（如有必要） 冲碾（洒水车、平地机配合） 试验（不合格则重复冲碾） 检查验收总结结束。
本试验路段以10遍作为一个冲压循环，共需进行4个冲压循环，每循环冲压直线长为2×130m。检测项目有：沉降量、2m深度内的地基基本承载力、压实度和含水量。测定沉降量时先后两测点需在同一点位进行，每个压实度测坑（深度≥1米）间距≥6米，全部测点距试验路段两端的距离≥30米。
监测结果：1.冲碾10遍，地面平均沉降10.2cm；冲碾20遍，地面平均沉降16.2cm；冲碾30遍，地面平均沉降23.3cm；冲碾40遍，地面平均沉降25.2cm；冲碾50遍，地面平均沉降26.1cm；冲碾60遍，地面平均沉降26.2cm；2.以冲碾40遍为例，原地表下30cm土体压实度平均值达到Kh=95.4%，即原来黄土的干密度ρd=1.46g/cm3提高到1.79g/cm3；原地表下90cm土体压实度平均值达到Kh=92.4%，即原来黄土的干密度ρd=1.29g/cm3提高到1.60g/cm3；原地表下120cm土体压实度平均值达到Kh=90.5%，即原来黄土的干密度ρd=1.28g/cm3提高到1.44g/cm3。试验数据表明：冲碾40遍土体沉降量已基本稳定，其压实度和干密度得到很大提高，原地表下120m范围以内湿陷系数已小于0.015，形成致密连续的加固硬层，最大程度地消除了黄土的湿陷性，经检测各项目指标符合黄土地基加固的质量要求，因此，确定冲击碾压遍数为40遍。
6、结语
冲击碾压原理及其在黄土路基施工中的应用 篇6
自我国于1995年从南非引进冲击碾压技术以来, 随着近几年普遍推广使用, 该技术在大面积湿陷性黄土地基浅层加固处理时体现出高效快捷的技术优势, 由于应用时间短, 我国缺少相应规范, 仅有《公路冲击碾压应用技术指南》作参考, 尚需结合当地实际情况论证选用。
1 工程概况及试验段设置
西长凤高速公路XCF3合同段起讫桩号K2 0+80 0~K3 1+0 00, 全长1 0.2k m, 路基采用双向四车道高速公路标准, 整体式路基宽度为24.5m, 全线路基大部分以填方形式通过。由于地处董志塬中南部塬面区, 黄土层厚度达150m~200m, 根据设计勘探资料显示, 黄土发育主要分为三层:上更新统黄土、中更统老黄土及下更新统, 其中下更新统仅在勘察区边缘地带局部出露, 新黄土几乎全线分布, 颜色以浅黄色为主, 具有湿陷性。本标段K20+800~K28+482为Ⅰ非自重湿陷性场地~Ⅱ (中等) 自重湿陷性场地, K29+764~K31+000为Ⅲ (严重) 自重湿陷性场地~Ⅳ (很严重) 自重湿陷性场地。
根据《公路冲击碾压应用技术指南》要求, 应选取直线段长度不小于120m的全填路段作为路基基底冲击碾压试验段, 结合本标段的实际情况, 选定K 24+2 00~K24+400作为冲碾20遍冲击碾压试验段, 其中K24+200~K24+400为Ⅰ非自重湿陷性场地~Ⅱ (中等) 自重湿陷性场地, 细粒土含量为99.83%、液限30.2%、塑限21.1%、最优含水量12.7%、最大干密度1.89g/cm3。
2 试验方案
2.1 试验目的
在填筑前采用25k J冲击压路机对基底冲压20遍, 以充分消除路基基底有效压实厚度内的湿陷性, 减少工后沉降, 并保证其压实度。通过试验段的施工, 应达到以下目的: (1) 确认采用的冲击压路机型号是否合适; (2) 测定在相应设计冲压遍数后, 路基基底有效压实厚度内的各种试验数据及技术指标; (3) 冲击碾压能否达到设计要求的效果; (4) 确定冲击碾压合适的施工工艺。
2.2 冲击碾压行走路线及测点布置
冲击碾压机双轮各宽0.9m, 按轮迹布满行驶9圈 (18次) 即18次*0.9m*2个=32.4m为一遍, 其冲碾宽度32.1m。布置压实度检测点20处, 沉降量检测点20处, DN值检测点6处。
2.3 试验步骤
(1) 冲击碾压前:用水准仪测量已布各沉降观测点的高程;对各压实度观测点分别下挖20cm、50cm、80cm后, 采用环刀法检测路基表面以下20cm~30cm、50cm~60cm、80cm~90cm各层面的天然密度及天然含水量, 用轻型触探仪测其0~20cm;20cm~50cm;50cm~80cm处的DN值。
(2) 冲碾10遍后:对路基基底冲碾10遍后, 用平地机整平, 用水准仪测量已布各沉降观测点的高程;环刀法检测路基表面以下20cm~30cm、50cm~60cm、80cm~90cm各层面的压实度, 并用轻型触探仪测其0~20cm;20cm~50cm;50cm~80cm处的DN值。
(3) 冲碾20遍后:对路基基底冲碾20遍后, 用平地机整平, 用水准仪测量已布各沉降观测点的高程;环刀法检测路基表面以下20cm~30cm、50cm~60cm、80cm~90cm各层面的压实度, 并用轻型触探仪测其0~20cm;20cm~50cm;50cm~80cm处的DN值。
3 试验结果及分析
(1) 压实度检测结果。根据各层每个测点压实度试验记录, 得出:冲击碾压前平均天然密实度表层以下20cm、50cm、80cm分别为75.4、71.1、66.6;冲击碾压10遍后平均压实度分别为90.2、81.1、74.3;冲击碾压20遍后平均压实度分别为98.9、87.4、79.8。经过对比, 各个层面的压实度均有了明显的提高, 离表层20cm处尤为突出, 冲压20遍后压实度增值平均达到了23.5%, 离表层80cm处的压实度在冲压20遍后平均有13.2%的增值;由此说明:冲击碾压工艺对地基下80cm左右深度的压实度有明显的改善效果。
(2) DN值检测结果。根据各层每个测点DN值检测记录, 得出:冲击碾压前离表层20cm、50cm、80cm处平均DN值分别为3.39、7.57、10.96;冲压10遍后平均DN值分别为2.54、3.92、6.13;冲压20遍后平均DN值分别为2.54、3.92、6.13。由于DN值反映的是每锤击一次的下沉量, 而下沉量越小反映的承载力越大, 故上述数据反映的情况是:地表以下20cm范围内的承载力最大, 其余厚度均有不同程度提高。
(3) 沉降观测结果。冲击碾压效果最直接的表现是沉降量, 沉降量是根据冲压前后的高程差来计算的, 经过对冲压前及10遍、20遍各点高差统计, 第一个10遍后的平均沉降量最大, 占累计沉降量的73.4%, 后10遍的平均沉降量已经很小, 因此冲压遍数以20遍为宜。
4 结论与效果评价
设计文件《工程地质勘察报告》册中对本段落原状土试验结果表明:K24+332.4左20m, 代表深度0~2.5m处湿陷系数为0.124, 自重湿陷系数为0.082, 为自重湿陷性黄土。碾压20遍后对土样进行试验, 结果湿陷系数为0.136, 自重湿陷性系数为0.00802, 自重湿陷系数由0.082变为0.00802, 说明已经消除自重湿陷性。
通过对各项试验检测结果的分析可以看出对基底进行冲击碾压20遍后对Ⅰ非自重湿陷性场地~Ⅱ (中等) 自重湿陷性场地可以有效提高路基基底压实度及地基承载力, 对保证路基填筑质量, 减小工后沉降有较好效果。
参考文献
[1]龚晓南.高等级公路地基处理设计指南[M].北京:人民交通出版社, 2005.
[2]霍明.山区高速公路勘察设计指南[M].北京:人民交通出版社, 2003.
[3]交通部公路科学研究院.公路冲击碾压应用技术指南[M].北京:人民交通出版社, 2005.
冲击碾压原理及其在黄土路基施工中的应用 篇7
关键词：高速公路,冲击碾压,施工技术
1 冲击碾压技术的施工特点
冲击碾压技术是对碾压面进行压实时, 对冲击压路机进行使用, 其中所体现出的作用是提升被压对象的破碎度和密实度。冲击碾压的直接效果和形式速度、冲击压路机的型号及图纸状况产生一定联系。在公路行业内的较多方面都会对冲击碾压技术进行使用, 促使我国冲击压路机的使用数量得到逐渐增大, 运用的领域主要包括:增强补压加宽部位、冲击碾压旧沥青路和旧砂石路、冲击碾压路堤的分层填筑、路基和路床的填挖交界以及增强补压高路堤的冲击等。
1.1 冲击压实路基的效果相对较好, 施工速度相对较快
有效提升路基的压实度, 路基在进行一定程度上的冲击碾压之后, 针对不同的深度情况分析, 切实的能够将压实度得到有效的提升。在碾压之后的土工试验工程控制中, 针对压缩性的饱和前后指标也能逐渐的减小, 而且96%压实度能够使其指标得到满足, 这样也能够增强路基工程施工的稳定性, 提升路基的整体施工强度。增大路段过程中的回弹模量, 最终能够使相应的变沉值得到相应的减小, 这样也能减少路基土工施工过程中沉降变形的相应调控, 而且在碾压的过程中, 会相应的增加碾压的次数, 这样压沉量也会进一步的增加。在针对最大的干密度空隙体积来进行相应计算的时候, 冲击碾压过程中空隙体积的差值来说, 会有显著的降低, 那么沉降的变形也会相应的达到完善的状态。
1.2 低频高振幅的施工特点
由于传统的振动式压路机一般情况下属于高频低振幅, 而且一些低频振幅的冲击压路机也会有冲击压路机的动力特征, 在冲击的荷载能力能够达到3 000 k N左右, 在冲击能量上能够保持在25 k J左右。压实轮对地面的冲击频率能够达到2 s/次, 并且能将低频大振幅的冲击波得到发出, 深层地向地下传播, 地震波的传播特点极为显著。振动式压路机对地面有联合冲击作用产生, 其作用的产生必须是势能和动能联合作用, 具有振击和强夯的双重作用。
1.3 尺寸深、能量高的特点
若是高速公路建设中使用的是砂砾路基和窑渣, 在通过25 N三边的双轮冲击压路机中开展30遍左右的冲击碾压施工滞后, 这样压实的效果会保持深度在25 m的位置, 相对于其他的装置而言, 冲击力的获取值会有较深的火气力存在, 这样能产生增大密度的状况, 与当前的压实度相比, 冲击碾压技术要有优质的意义存在。在处理土体之后, 相应的模式调控会接近一定的弹性模式控制, 那么, 此时会有不利因素得到一定程度的消除。
2 冲击碾压技术分析
2.1 低频高振幅
传统的振动式压实设备一般都具有高频低振幅的特点, 而冲击碾压则属于低频高振幅, 一般每秒2击, 落距约为10~20cm, 冲击能量则可达15~30 k J, 压实过程中机械所产生的低频大振幅冲击波, 可向深层地下进行传播而形成地震波的特性, 该机械将冲击服压能量, 可实现将转动轮惯性所产生的能量及压实轮水平运动所产生的动能相结合, 以对地面产生势能和动能的联合冲击作用, 因此可对地面起到强夯与振击的双重作用。
2.2 能量大, 深度深
数据显示, 在某高速公路窖渣、沙砾路基上面经25 N的三边形双轮冲击压路机以12 km/h的速度冲碾30遍后, 对25 m深的部位也可产生明显的压实效果, 所产生的冲击功能可超过重型击实功, 并可使地下深层土体的密度大幅增加, 同现有振动压实效果比较, 具备更好的压实工效, 施工后被冲压土体更接近于弹性状态, 因此可在一定程度上克服传统土石路基隐患的技术优势。
2.3 压实效果好, 施工速度快
一般情况下, 各种类型的响应路基主要是经过冲击碾压之后, 在不同的深度范围内所产生了不同程度的压实度, 这也增强了路基的一定水稳性, 经过一系列的试验表明, 影响深度内湿陷度内的样品能够检验出来的检出率也能够大幅度的降低, 在饱和前后的压缩性指标变幅也会存在大幅的减小, 并且, 土工的实验结果显示着, 大部分碾压路段路基回弹的各种类型路基, 经过冲击碾压后, 在不同深度范围内均可产生不同程度的压实度, 因此增强了路基的水稳性, 试验表明, 影响深度内湿陷性样品的检出率可大幅度降低, 其饱和前后的压缩性指标变幅大、幅减小。土工试验结果显示, 大部分碾压路段路基回弹模量大幅增大, 弯沉值大幅减小, 此即表明冲击碾压后的路基强度及其承载力可大大提高, 弯沉变形可得到明显改善。在其施工后的影响深度内, 其压缩模量增大, 压缩性降低, 碾压过程中压沉量随遍数增加而增加, 碾压后孔隙体积同最大干密度计算的孔隙体积间存在明显的差距, 其路基工后沉降也得到明显改善, 可形成对原有路基饱水软弱带分布位置的检验作用, 可在施工中随时发现软弱带以便于随时进行挖换填及压实, 因此可保证压实效果和路基的整体均匀性。
2.4 对填料含水量要求放宽
土体中的一些含水量对于冲击压实的效果具有明显的影响效果, 主要是在冲压之后所出现的弹簧现象而降低冲压的效果, 冲击碾压的技术对于南部地区的高液限土体含水量对冲击压实效果有明显影响, 并可导致在冲压后出现弹簧现象而降低冲压效果, 而冲击碾压技术对南部地区液限较高的土体含水量要求则相对较宽, 资料显示, 在某高速公路进行增强补压当土体含水量达20%~30%时的冲击碾压效果也很好。一般而言土体液限越低, 其含水量范围则要求越窄, 对其控制则越严格, 相对而言冲击碾压机械对填料含水量要求则相对较宽。
2.5 具有检测性
冲击碾压机械主要是作为地基表层的受力能达到一个较高的应力性水平, 因此在施工过程中比较容易发现碾压的地段不均匀沉降以及缺陷, 这种碾压的方式主要在常规的压实机械碾压控制中, 进行过厚的路基补强来进行, 可随时检测路基的沉降量, 因此针对已经获知的元路基压实质量进行分析, 对该种覆盖式的检测性方法和已经检测出的检测手段是不可比拟的。
2.6 减少工后沉降
试验及施工检测显示, 路基在达到规范要求的压实度时, 其工后沉降一般在0.4左右, 一般斜坡路段的断面沉降量会存在较大差异, 若路堤压实层厚度与填料不均匀、施工过程中压实不足、均匀性较差、土体受到土石自重压密变形则时会形成拉伸与压缩应变区域, 因此可增大差异沉降, 若临近两点的沉降梯度超过0.6, 则可能产生变形裂缝。经验表明, 高填方路堤采用冲击碾压施工技术, 可使工后沉降率接近0.1~0.15, 并可较好的避免差异沉降所引发的裂缝。
3 使用冲击碾压技术的注意事项
3.1 合理选用机型
目前国内生产的冲击压路机有12个厂家, 共20个型号, 类别繁多, 使用不当很难达到预期的目的。对于路堤、路床的检验性补压与填石、土石混填路堤的分层压实, 经全国现有的工程实践证明, 宜使用25 k J三边形双轮冲击压路机。对水泥路面改建与土质路堤分层压实, 宜使用25 k J五边形双轮冲击压路机。
3.2 正确使用冲击碾压施工工艺
对于双轮冲击压路机应以通过两次为一遍, 压实宽度4 m为计算单元, 并按照前述的施工工艺作业。单轮冲击压路机以通过一次的轮宽为压实计算单位。
3.3 正确理解冲击碾压有较宽的含水量范围
由于冲击压路机具有高能量的压实功能, 相当于超重型击实标准的击实功, 达到重型压实度的含水量仅在小于最佳含水量范围内扩大, 其大于最佳含水量的范围不会扩大。因此, 含水量视土的塑性指数大小, 宜控制稠度在不小于1.1~1.2。否则厚80~100 cm土层冲压会形成弹簧土, 无法压实。
4 结语
在公路工程施工过程中采用冲击碾压技术, 不仅能够将路堤的沉降率有效的降低, 而且能使路基工程的整体施工强度和均匀性得到有效的提升, 在工程施工过程中一些施工质量的控制方法也得到了有效的改善, 只有根据施工现状采用有效的施工技术, 才能保证工程施工质量得到有效提升。
参考文献
[1]胡国昌.冲击碾压技术在高速公路施工中的应用[J].江西建材, 2012 (3) :198-199.