1 工程概况
本人曾参与施工的一条高速公路路基施工, 部分路段经过的地面原为缓坡、水塘、低洼等形态, 后来由于周边地区的大面积开挖建设, 产生的大量废弃物都回填在此处, 而且较为松散。回填土主要为建筑工地弃土, 建筑垃圾, 其成分及含量极不均匀, 回填物有碎砖、碎石、粘土等。平均厚度约1.5m, 最大厚度为2m;回填时间最长的在10年左右, 最短的为2～3年。根据现场土基回弹模量承载板实测结果, 回弹模量在13.5MPa～44.5MPa之间分布极不均匀, 且有个别点回弹模量小于20MPa, 须进行处理后才能作为高速公路路基基底使用。
建设方为节省投资, 经设计院现场查看后决定, 采用冲击碾压15遍方法处理方案对此杂填土区进行处理。冲击碾压处理深度为2m, 在冲击碾压处理的杂填土上面再采取正常的填筑技术进行施工。
2 冲击碾压方法简介
冲击碾压法的基本工作原理是用拖车牵引非圆形的碾压轮来输送能量, 不仅能像一般振动压路机一样产生压实功, 还能产生巨大的冲击能, 以达到压实土基及填料的目的。冲击碾压压路机突破了传统的碾压方式。当其非圆形钢轮立于地面向前碾压时, 会产生巨大的冲击波。由于钢轮连续的冲击地面, 可使土基碾压均匀密实。如果压路机以10～15km/h的行驶速度进行碾压作业, 即每秒钟冲击地面两次, 相当于低频率大振幅冲击压实土基, 并周期性地冲击地面, 从而产生强烈的冲击波向地下深层传播。
在路基施工过程中, 我们使用中铁牌YCT30型冲击压路机进行了冲击碾压。
该机采用三边形凸轮状的钢轮, 在牵引机的牵引下, 其凸起的棱角抬起与落下, 对路面产生了一个动能和势能的联合冲击力, 同时由于蓄能器作用, 加大了对路面的冲击力, 增大压实功。
3 前期准备工作
3.1 清表平整场地
首先安排人工和机械对该段落的杂草和树根进行清理, 然后用推土机对地表15cm的表层土和松散土进行清除, 随后用普通压路机对原地面进行碾压, 用平地机进行整平。
3.2 沉降观测点布设
对原地面进行清表整平后, 用全站仪恢复出公路线的中桩和边桩。按照每隔20m一个横断面进行沉降观测点布设, 每个横断面布设7个观测点。为了方便记录, 对每个观测点进行编号, 并对每个观测点的坐标和高程进行测量记录。
3.3 冲击压路机性能
我标选用的冲击压路机为中铁集团生产的中铁牌YCT30型双轮组的三边轮冲击压路机, 冲击能量为30KJ。其性能满足设计要求。
4 施工工艺
4.1 碾压方法
根据试验路段的检测结果和现场的施工情况等, 制定出标准的碾压方法、碾压遍数、以及沉降量控制指标等, 为其它路段的施工提供依据。冲击压路机的轮宽为0.9m两轮间距为1.2m, 把场地按路基中线平均分为左右两半幅, 压路机由右半幅右侧开始碾压, 转头后改为左半幅左侧。再次回头时由右半幅右侧偏移0.3m依次碾压, 以此循环碾压推进, 以保证所有场地碾压均匀充分。
压实时采用横向交错不重叠, 纵向错开1/5周长的方式进行碾压, 每碾压5遍后对场地进行整平后再碾压。具体的碾压遍数根据现场观测的沉降量来确定。
以中线为标准, 采取椭圆形冲击碾压的行驶路线, 相邻椭圆轨迹之间错轮30cm, 碾压路线布置如图1所示。冲击压路机行驶速度要求宜控制在10～15km/h。
4.2 检测方法
冲击压路机碾压的效果以地表沉降量检测为主, 每碾压3遍检测一次各个测点的高程。用冲击压路机每碾压3遍, 恢复中桩及边桩, 再次测出其布设点碾压后的高程, 以此方法测出第3遍、第6遍、第9遍、第12遍和第15遍碾压后的高程, 并计算出其沉降量以及累积沉降量。沉降量具体控制标准根据试验路段来现场确定。同时可利用挖掘机开挖出不同深度的探坑, 观察碾压处理的深度和效果。试验路段的部分高程与累计沉降量记录表 (单位:mm) 。
5 质量检测结果及分析
通过15遍碾压以后, 经过测量及计算其每次沉降量分析可知, 本段K28+700-K28+780原地面经冲击碾压处理后的沉降情况为最小点30mm, 最大点134mm, 平均沉降量为59.9mm。分别计算出第3遍、第6遍、第9遍、第12遍和第15遍碾压后的累计沉降量的平均值, 并绘制出每次累积沉降值与碾压遍数的关系曲线如图2所示。从图中可以看出, 碾压刚开始时, 不均匀沉降发展较快, 碾压6遍后测点间的最大差异沉降达6cm。这是由场地表层的软弱杂填土层厚度分布极不均匀, 碾压初期冲击荷载在不同的部位产生的能量不同而引起沉降差异较大。当碾压15遍后, 原本松散饱和的软弱地基在冲击力作用下被压实, 同时由于表层致密的硬壳层和表层压实土的应力扩散作用, 不均匀沉降发展逐渐缓慢。此时虽然测点的平均沉降还有随时间缓慢增加的趋势, 但测点间的差异沉降已经很小。测试结果表明冲击碾压增强了地基的整体性, 达到了在允许一定整体沉降的基础上消除不均匀沉降的目的。在碾压15遍后, 平均沉降和不均匀沉降随碾压遍数增加的增长幅度都较小, 可以认为冲击碾压达到了地基加固的效果, 在施工中可以以每3次冲击碾压产生的沉降量大小作为控制指标当每5次冲击碾压所产生的沉降量小于1cm时可认为冲击碾压达到效果, 否则应继续增加碾压遍数, 直至达到要求。对于局部沉降量较大的区域, 可采取补压, 增加冲击碾压遍数。
6 结语
冲击碾压不仅能够比较好的解决浅部土层的主要工程地质问题, 而且具有施工便捷、高效、受气候影响小、成本低廉的特点。冲击碾压引起的沉降量相对较小, 由此产生的回填土方量少, 所引起的附加工程荷载也相对较小, 这对控制工后沉降有一定好处。冲击荷载能够显著提高0～2m深度范围的浅层软弱地基土的工程性质, 加固后的浅层软弱地基与表层硬壳层共同作用使处理后的地基具有足够的均匀一致的刚度, 能满足公路设计的要求。
摘要：冲击碾压方法就是用拖车牵引非圆形的碾压轮来输送能量, 不仅能产生振动压实功, 还能产生巨大的冲击能, 以达到压实土基及填料的目的。冲击碾压处理方法突破了传统的碾压方式。冲击碾压不仅能够比较好的解决浅部土层的主要工程地质问题, 而且具有施工便捷、高效、受气候影响小、成本低廉的特点。
关键词：冲击碾压方法,处理,杂填土区