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冲击碾压技术在高速公路施工的应用

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摘要:就冲击碾压技术的工作原理及应用特点进行简要分析,然后探讨冲击碾压技术在高速公路施工中的具体应用,包括做好充分的施工准备工作、压实操作工艺、施工控制指标、冲击碾压技术施工需注意的事项,希望为相关工程提供一些有价值的参考。

关键词:冲击碾压技术;高速公路;压实

0引言

高速公路对载荷要求很高,同时还要保证公路的平整性、稳定性及强度,以保证行车的安全。因此,高速公路项目施工中对施工技术有更高的要求。高速公路实际施工中,为了避免因土壤状况不佳、填充物料结构不合理等引起的道路沉降变形问题,常常需要借助冲击碾压技术,通过有效控制地基沉陷变形,提升路基硬度与均衡性,进而提高高速公路整体质量及延长公路使用寿命。

1冲击碾压技术概述

1.1工作原理冲击碾压技术结合了冲击与搓揉工艺,主要借助双轮滚动以压实深层次填料,这样在提高压路机压实的同时还可以降低路基沉降[1]。冲击碾压施工应用具备高振幅低频率的压实设备,借助牵引机械拖动,使得压实机的压实轮在行驶过程可以对地面深层土体进行冲击,通过压实机将高位势能转化为动能,且在滚压与揉压作用下,增加影响土石密度与深度,借助连续的作用压实大面积地基结构,提高公路路基的稳固性。

1.2技术特征冲击碾压技术同压路机型号、行驶速度及土质状况联系紧密,具体特征表现为以下几方面:(1)低频率高振幅。冲击碾压中应用的是冲击型压路机,与普通压路机高频率低振幅相反,冲击型压路机为低频率高振幅,冲击力量常常可以达到15~30kj。碾压轮以每秒2次频率击打路基,产生低频率高振幅冲击力量,且冲击力可以朝地底深处进行传播,类似于地震波,可以获得强夯及震击的双重效果[2]。比如,我国海洋局海洋研究部门曾经在高速公路上做过实验,对公路的石砾土基应用30N边形双轮冲击碾压机以每小时13km的速度碾压20遍,结果显示:碾压效果达到超重型击实功能的标准,部分土壤有效压实深度达到1.2~1.5m,展示出强大的技术优势。(2)冲击力强大。压路过程,压实机在对地面造成巨大冲击的同时,还会对地基深度及广度产生巨大影响,在强大冲击力作用下,地面以下土体密实度会累积增加,压实度影响会逐渐扩展到深层土体,被冲击压实的土石填料也可以达到理想弹性状态,克服了传统振动压实机造成的路基隐患。(3)碾压效率高。冲击型压路机在不同类型的路基中都适用,并且通过多次冲击碾压获得良好的压实度,这样可显著提升路基土稳定性,使得路基整体强度得到明显提高[3]。此外,随着路基回弹模量的不断增加,路基承载力也不断提升,可以显著改善路基弯沉变形状态,使得路基压实度与整体均匀性明显提高。

2冲击碾压技术在高速公路工程项目中的应用

2.1做好充分的施工准备工作高速公路施工中,应用冲击碾压技术需要做好充分的准备工作,具体包括以下几方面。(1)需要做好施工方案的设计。对于公路路基应用冲击碾压进行施工时,除了在长度及宽度上需要给予一定满足,还需要合理计算挠度。在冲击碾压技术应用中,控制与计算施工挠度比较困难,实际施工时可以使用式(1)计算:f=f1+f2+f3+f4(1)式中:f1为扣除预应力损失后,预加力产生的上拱度;f2为梁段自身静载产生的下挠度;f3为悬臂施工时临时施工荷载产生的下挠度;f4为混凝土随着龄期增大的徐变系数参数。(2)施工前,需要将施工现场清理干净;根据施工场地的需求,确定合理的施工机械,同时还需要对施工过程中应用到的机械设备进行必要的检查,保证所有机械设备都能够具备良好的性能,为施工质量提供保证;施工前,需要对施工过程中的相关材料进行检验,检验施工材料的质量,材料采购过程中,需要结合工程实际合理采购满足要求的材料。(3)对施工路段的地质情况进行有效的检验,确定具体的施工参数。正式施工过程中,严格依照相关操作标准及施工参数进行相应项目的施工,根据冲击碾压要求确定碾压次数。同时,在施工前还需要制定一些应急事件的处理方案,以保证冲击碾压施工能够顺利进行。

2.2压实操作工艺冲击碾压技术倾向于借助向土体的深层进行冲击力扩展的碾压施工工艺[4]。在高速公路工程中,冲击碾压技术的特点就是影响深,应用冲击碾压机对路基碾压20遍以上,可以使路基形成大约1m的均匀加厚层,如此深度可以有效避免路基在后续出现不均匀沉降的情况,大大提高路基的稳定性,延长高速公路的使用寿命。冲击碾压技术压实与传统的压路机有一定的差异。压实过程中,需要按照冲击量往土体更深层次进行拓展,确定具体的压实工艺,初压阶段,冲击压路机需要根据冲击碾压的宽度为4m,双轮内边距为1.2m参数进行压实,在二次压实过程中,要在第一次压实前提下,往里面压实移动0.2m进行压实,这样可以有效地压实第一遍压实中产生的间隙。压实完成后,对路基厚度有一定规定,常常需要维持1.1~1.6m的后续,此外还需保证有均匀厚度存在路基中,同时还需要确定水泥—乳化沥青半柔性混合料碾压参数。冲击碾压施工结束后,需要对路段压实度、DN值及沉降值进行测定,对路段沉降量测定过程中,可以采取定点测定的方法。测定压实度时,对施工表面60cm、25cm及15cm位置压实度进行检测[5]。此外,在各次都冲击碾压了5遍以后做一次检验,主要是对压实度进行测定。对DN值进行测量时,测量过程中需要对精度在1.5mm水准仪时使用,压实度测量频率等同于DN测量频率。

2.3施工控制指标当前,高速公路建设的路基施工均将压实度作为施工控制指标,针对不同的路基,常常会选择不同填料性质及类型,为了确保冲击效果,提高路床整体性及承载力。具体的施工控制需包括以下几方面:(1)控制碾压速度。压路机碾压速度同碾压效果呈负相关关系,通常而言,碾压速度越慢则碾压效果越佳。为此,在施工中必须要尽可能放缓碾压速度,以满足碾压效果及施工效率的双重需求。(2)确定碾压遍数。碾压遍数同土体的压实度呈现负相关关系,为了保证压实效果,需要根据土质确定碾压遍数,在此基础上还可以提高压路机吨位来提高压实效果。(3)选择合适的碾压方式。压实效果常常会受碾压工序影响,为此需要选择合适的碾压方式,遵循“先轻后重、先慢后快”的碾压原则。2.4冲击碾压技术施工需注意的事项高速公路施工中,应用冲击碾压技术需要注意以下几方面的问题:(1)选择合理的机型。当前国内生产制造的冲击压路机有非常多的型号,性能也相差很大,如果机械选用不当,会使得施工无法达到预期目的。经多次工程实践证明,应用25kJ三边形双轮冲击压路机对土质路堤进行分层压实可提高压实效果[6]。(2)选择合适碾压工艺。若应用以双轮冲击压路机,按照通过两次为碾压一遍,压实的宽度为4m为计算单元,同时按照前述施工工艺进行作业,单轮冲击压路以通过一次轮宽作为压实计算单元。(3)因为冲击压路机具有高能量压实功能,与超重型击实标准击实功相同,所以需要控制含水量,一般控制土壤稠度在1.1~1.2,可以保证压实度。(4)为避免结构物遭受破坏,冲击碾压过程中还需要制定相应措施来控制冲击碾压的范围。通常而言,冲击压路机轮边同构造物间需要控制至少1m的安全距离。桥涵构造物上的填土厚度需要≥2.5m,明涵构造物上不能进行冲压,避免损坏。

3结语

冲击碾压技术作为一种全新的公路施工工艺,在现代高速公路工程建设中具有非常高的应用价值。冲击碾压技术对提升高速公路的承载力及稳定性有巨大帮助,因此,在实际的施工中,相关施工单位应根据施工要求,合理进行冲击碾压施工,保证公路整体施工质量,进而使高速公路能够发挥更高的经济效益及社会效益。

参考文献:

[1]王春华,吕俊,赵勇.冲击碾压技术在云南新河高速公路粉土路基填筑中的应用[J].施工技术,2013,42(5).

[2]廉庆国,钱红梅.德商高速公路低液限黏土地基冲击碾压现场试验研究[J].铁道建筑,2013,24(10):70-71.

[3]牛武军,陈兵,焦宁.冲击碾压在路基施工中的应用[J].筑路机械与施工机械化,2011,16(10):293-295.

[4]陈忠清,徐超,吕越.冲击碾压技术的发展及最新研究进展简[J].施工技术,2015,10(s1):100-104.

[5]阚科平.冲击碾压施工技术在滦曹一级公路上的应用[J].筑路机械与施工机械化,2012,29(10):60-61.

[6]宋荣方,张东岭.冲击碾压技术在湿软性黄土路基处理中的试验研究[J].科学技术与工程,2014,14(12):284-287.

作者:周敏1,祝九根2 单位:1.九江市公路管理局德安分局,2.九江市公路管理局修水分局

冲击碾压技术在高速公路施工的应用责任编辑:张雨    阅读:人次