分析填石路基路床顶冲击碾压控制工后沉降施工技术与质量控制

分析填石路基路床顶冲击碾压控制工后沉降施工技术与质量控制

熊高敏

中铁五局集团华南工程有限责任公司  广东省东莞市 523160

摘要：通过对路床顶冲击碾压工艺在武九高速公路填方路基的有效应用，总结并简要介绍该项工艺，在填石路堤、碎石土路床中采用冲击碾压能显著加强对路基沉降的控制，同时提高了路基的压实度，增强了路基的整体强度和稳定性，大大降低了工后沉降。

关键词：填石路基；沉降；冲击碾压

Analyze settlement construction technology and quality control after impact rolling control of rock filling bed bed

China Railway No.5 Bureau South China Company: Xiong Gaomin

Abstract: through the road bed top impact rolling process in wu jiu highway filling subgrade effective application, summarize and briefly introduce the process, in filling embankment, gravel road bed using impact rolling can significantly strengthen the control of subgrade settlement, and improve the compaction of the roadbed, enhance the overall strength and stability of subgrade, greatly reduce the settlement after work.

Key words: rock filling subgrade; settlement; impact rolling

一、引言

  武九高速公路部分路基受征地拆迁、新冠疫情等不可抗力因素影响，施工时间及工后沉降时间不足，容易造成后期路基开裂、沉降等问题发生;同时项目地处秦岭东西复杂构造带的秦巴山地润湿区，地震基本烈度为度，地震烈度高,年降水量较大，路基填筑材料受雨水、地震等影响，地基承载力降低，会加剧沉降的发生与发展，对后期运营期的路基稳定和行车的舒适度产生影响。针对以上受通车时间限制及疫情影响，部分路基段落工后沉降未完成，为确保路基质量，进一步提高路基的密实度与均匀性，减少工后沉降与差异沉降，增强路面的抗早期破坏的能力。对部分路基路床顶进行针对性补强处理，该冲击碾压工艺极大的缩短了施工工期，提高了路基填筑速度与质量，同时也极大地减小了后期沉降的风险。

二、填石路基的特征及工后沉降的原因

与一般路堤比较而言，填石路基具有以下几个特点：①填筑高度大，要求路基本身具有足够的整体强度和边坡稳定性；②由于高填石路基填筑断面面积大，填筑工程量大，路基的填筑缺陷相对较多，填筑质量保证较为困难：③填石路基填石料强度较高，不容易碾压破碎，压实机械振动能量很大，填石路基受动力影响较大；④填石料强度较高，难以压碎，路基本身累积沉降大，对路基填筑高度的工后沉降量要求更严格，控制总沉降量和沉降速率，确保高路堤地基的稳定。

填石路基达一定高度后，自重荷载较大，且在车辆荷载的反复作用下，填石不同层度地挤密、破碎，颗粒重新排列等，导致路基产生较大的沉降量。过多地进行碾压尽管能保证路基质量，但将会造成工期延长和成本的增加；反之，一般的碾压方案不足以稳定路基，则工后沉降过大、边坡不稳，甚至导致路基的全面破坏，出现严重事故，影响工后正常运营，造成浪费。

三、冲击碾压工作原理及特点

冲击式压实机由牵引机和压实轮两部分组成，压实轮采用非圆截 面形状，外形为多边形，如三边形、四边形或五边形等。作业中牵引机带动压实轮滚动过程中，压实轮轮廓曲线从最小半径处起步，随后接触点半径逐步增大，压实轮与地表的接触面积逐减小，地表作用在压实轮上的支持力逐步增大，此时呈现支持力大于重力的一段作用过程，即揉压过程。当其滚动至最大半径处，出现一瞬间支持力等于重力的碾压过程，在这段揉压碾压过程中其动能等于压实轮平动和转动的动能之和，随即便是压实轮滚动至下一轮瓣轮廓曲线最小半径处，此时冲击轮沿垂直方向的线加速度远大于重力加速度，压实轮冲击地表土体，产生远大于冲击轮自重的冲击作用，迫使路基填料结构发生改变。在这种“揉压一碾压一冲击”的综合作用下土石颗粒重新组合，强迫排出土石颗粒之间的空气和水，细颗粒逐渐填充到粗颗粒孔隙之中，使被实材料产生永久性残余变形，从而使土体得到压实。

冲击碾压的特点

(1)冲击压路机的效率是传统压路机的4～5倍，传统压路机行驶速度约为1．5～2．5km／h，而冲击压路机的速度一般在l2～l5km／h，这对提高施工工作效率有重要意义。速度过快冲击轮与地面接触时间过短不利压实，过慢则冲击能不足。

(2)冲击压路机的影响深度约为传统压路机的3～4倍，其压实影响深度约为2m，有效影响深度约为1.5m。同时振动压路机的冲击力约为500kN，而冲击压路机约为4000kN，因此其对路基的压实，减小成型路基的工后沉降变形较为有效。

(3)冲击压路机对土基含水量要求范围相对大些，传统压路机所要求的含水量为最佳含水量的士2％，而冲击压路机所要求含水量为最佳含水量的士5％ 。

四、工程概况

武九高速公路TJ12标合同段全长6.9公里，设计双向四车道设计行车速度80Km/h，整体式路基宽度25.5m，分离式路基宽度12.75m。全线路基挖方11.29万方，填方72.91万方。项目工期紧张，路基填筑完成至路面施工完成通车之间时间短，路基自然沉降时间短，通车后易产生沉降。为进一步提高路基的密实度与承载力，增强路床的整体性及均匀性，加强路基段落填筑质量，减少高速公路运营期间路基沉降造成的一系列质量通病，路面施工前对路床进行补强。

五、填石路基路床顶冲击碾压施工流程及控制要点

（1）施工工艺流程

 （2）控制要点

1）路床填筑完成后用平地机对冲压工作面进行清理，整平，压路机进行碾压。

2）埋设观测点标志，冲击前观测沉降标志的标高，并做好记录。

3）检测冲击碾压前的路基含水量，并保证含水量在最佳含水量的-4%～+2%范围内，要根据情况适时洒水。

4）冲击碾压前对检测点进行压实度检测，经检测压实度达到96%后方可进行冲碾施工。

5）冲击压路机进行冲击碾压，机械行进速度在10～15km/h之间，从路基的一侧向另一侧转圈冲碾。

6）冲碾前测量一次埋设钢钉的标高，以后每冲碾5次测量一遍标高，以计算沉降量，直至冲碾25遍。

7）冲击碾压施工过程中，施工场地宽度大于冲击压路机转弯半径的四倍时，以道路中心线对称地将场地分成两半，压实行驶路线按图5-1所示：冲碾顺序应符合“先两边，后中间”错轮进行，轮迹覆盖整个路基表面为冲碾一遍。

图5-1     冲击碾压路线示意图

（a）如图，将路面沿行进方向分成多个平行的窄道并依次编号。冲击压路机开始时沿1号窄道冲碾，冲碾到该路段末尾后调头，由距1号窄道半个路宽的4号窄道反方向冲碾，冲碾至该路段起点后，再次转弯调头，对与1号窄道相邻的2号窄道进行冲碾。以此类推，采用上述循环方法，对各窄道进行冲碾施工。冲击压路机行驶路线及方向已在图中标出。

（b）当施工场地宽度小于四倍转弯半径时，可按图5-2的冲压方式进行：冲击压路机由1号窄道驶入，冲碾到路段尾端后，直接调头从2号窄道继续冲碾，冲碾至路段另一端后，在调头冲碾与之相邻的3号窄道。以此类推，采用上述循环方法，对各窄道进行冲碾施工。

图5-2  冲击碾压路线示意图

(c) 本项目冲击压路机型号为25KJ型，轮宽为0.9m，两冲碾轮的内间距为1.17m，每遍冲碾要保证轮迹重叠宽度不小于1/3轮宽。

六、冲击碾压检测及质量控制

1、冲击碾压检测

1）沉降量：定点沉降量检测冲压前及每冲压5遍后的标高：最后两次检测沉降差不大于10mm。

2)现场采用灌砂法测定路床碎石土的压实度，碾压后路床土层的压实度比设计压实度提高1～2%。

2、质量控制

1）施工过程中建立良好临时排水系统，保证施工过程中场内无积水。

  2）如果填料未达到规定要求的干密度，应采取必要的措施（如翻松、晾晒等）来调整填料的含水量，含水量控制在最佳含水量的±2%以内，并重新压实到规定的压实要求。

3）填料铺筑后应采用推土机、平地机排压整平，地面无明显起伏过大情况。 

4）冲碾开始后，冲击能量由低到高、行走速度由慢到快，冲碾过程要求不得有急停、急转现象。

5）每遍冲碾部位按要求设纵向、横向搭接，以保证冲碾均匀性。

6）冲击碾压后，可用平地机把多余土方清除。冲碾过程中，发现局部凹陷，可表层耙松并填料处理后继续冲碾施工。

7）冲碾施工时每段施工区的长度不宜小于100m，宽度不宜小于6米。施工中应尽可能采取路线较长、范围宽广的路基进行冲碾，以充分发挥冲击碾压的效能。

8）新旧路搭接交界处冲击碾压搭接长度不小于10m，以免产生地基不均匀沉降。

9）对施工路段局部无法冲碾的部位，采用激振力大于40T压路机振动补压，在冲碾结束后使沉降量和压实度达到设计要求为止。

结束语

在本项目的施工中，由于路基没有充分的自然沉降时间而通过采用冲击压路机对路床进行冲击碾压补强，提高了路基压实度，增强了路基的整体强度、承载力及稳定性，大大降低了工后沉降，确保了路基的施工质量，为项目竣工后因路基沉降减少了不必要的经济损失。

参考文献

 [1] GB/T 25626-2018 冲击压路机.北京：中国标准出版社，2018.

 [2] JTG/T 3610-2019 公路路基施工技术规范.北京：人民交通出版社，2019.