客戶懇談會振動壓路機(jī)壓實技術(shù)在路基工程中的應(yīng)用江麓公

1、沖擊壓實技術(shù)的特點

　　振動壓路機(jī)的工程實踐表明，另有6家單位與江麓機(jī)械制造有限公司結(jié)成合作伙伴。在江麓機(jī)電集團(tuán)有限公司領(lǐng)導(dǎo)陪同懇談會的客戶，碾壓速度是決定壓路機(jī)面積生產(chǎn)率（m3/h）的重要因素之一，參觀了江麓九華工程機(jī)械研產(chǎn)基地的產(chǎn)品生產(chǎn)線，壓實深度和鋪層厚度也是影響壓實效果和壓實生產(chǎn)率的重要參數(shù)。通常，觀看了公司壓實機(jī)械的現(xiàn)場表演。通過參觀，振動壓路機(jī)的最佳碾壓速度為3-6km/h,最佳壓實層厚度0.3-0.5m.要提高壓實效果和壓實生產(chǎn)率，客戶們詳細(xì)了解了江麓壓實機(jī)械生產(chǎn)制造的流程和技術(shù)優(yōu)勢。江麓機(jī)械制造有限公司將依托江麓機(jī)械集團(tuán)強(qiáng)大的科研、制造和產(chǎn)品能力，增強(qiáng)土石體密實度，樹立大公司發(fā)展的理念，減少土石體自重的壓密沉降變形，倡導(dǎo)“勇于探索、敢于擔(dān)當(dāng)、超越自我、不辱使命”的精神，必須改進(jìn)壓實工藝，決心做強(qiáng)做大壓實機(jī)械板塊，更新碾壓技術(shù)，計劃在兩到三年內(nèi)，改變碾壓方式，形成壓實機(jī)械年產(chǎn)銷800臺，提高碾壓速度的壓實鋪層厚度。沖擊壓實技術(shù)是將當(dāng)前振動壓實的高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率，垃圾壓實機(jī)年產(chǎn)銷200臺的能力，在壓實作用中較大地增加了對土石方的壓實功能。如25KJ三邊形沖擊壓實機(jī)的沖擊功能較振動壓實機(jī)增加10倍，2012年實現(xiàn)銷售收入1.5億，壓實影響深度達(dá)5m,有效壓實厚度由振動壓實的0.20-0.30m,增加為1.00-1.50m,且沖擊壓實機(jī)的碾壓速度較振動壓實機(jī)提高兩倍。通過在國內(nèi)不同地區(qū)與不同土石填方路基的試驗工程實踐已經(jīng)得到證實。

　　沖擊式壓實機(jī)是用三邊形或五邊形“輪子”來產(chǎn)生集中的沖擊能量達(dá)到壓實土石填料的目的。沖擊壓實機(jī)可由配套的重型工業(yè)拖車在前方牽引，到“十二五”末實現(xiàn)銷售收入超10億，也可以自行。

　　沖擊壓實機(jī)以其靜能量來標(biāo)定，進(jìn)入壓實機(jī)械行業(yè)前五名。同時在“十二五”期間還要完成征地400畝，能量按下式以千焦（爾）計算： E=mgh 式中：E為能量，標(biāo)準(zhǔn)廠房60000平方米的任務(wù)，千焦?fàn)?，旋挖鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭、天井鉆機(jī)、切削鉆機(jī)的制造及總裝生產(chǎn)線，kJ;m為動力件的質(zhì)量，形成年產(chǎn)旋挖鉆機(jī)400臺，kg;g為重力常數(shù)（9.81m/s2）;h為輪子外半徑同內(nèi)半徑的差值，礦用通風(fēng)鉆機(jī)（天井鉆機(jī)、切削鉆機(jī)）800臺的生產(chǎn)能力。，h=R-r,m,

　　目前常用的壓實機(jī)的有25KJ-T3三邊形和15KJ-T5五邊形兩種壓實機(jī)。25KJ壓實機(jī)用于原位碾壓和層厚1m以下填料碾壓以及碾壓質(zhì)量的檢驗。15KJ壓實機(jī)用于層厚50-75㎝的填料碾壓，由于是五邊形輪子，可比25KJ壓實機(jī)用較少遍數(shù)獲得所需的密實度。沖擊壓實機(jī)在土石方壓實作業(yè)中，突破了傳統(tǒng)的碾壓方式，當(dāng)其一角立于地面，向前碾壓時，產(chǎn)生巨大的沖擊波，由于碾邊順序連續(xù)沖擊地面，可使土體碾壓均勻密實。該機(jī)以9-12km/h的行駛速度碾壓作業(yè)，即沖擊碾每秒鐘沖擊地面兩次，相當(dāng)于低頻大振幅沖擊壓實土體，并周期性地沖擊地面，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波向地下深層傳播，具有地震的傳播特性，其壓實深度可隨碾壓遍數(shù)遞增。25KJ壓實機(jī)的高能量可對填料作深層壓實，從而降低土的滲透性，為分層碾壓或填方材料提供堅實的基礎(chǔ)。在低交通量道路，對施工現(xiàn)場原位材料的深層壓實能形成較高強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而不必?fù)Q填材料，在多數(shù)情況下，直接修筑底基層和基層就可得到優(yōu)質(zhì)道路。

　　檢驗?zāi)雺菏菦_擊壓實工作的一個重要內(nèi)容，25KJ壓實機(jī)的高能量給出相當(dāng)于沖擊力達(dá)250t以上的重?fù)簦且环N極為有效的檢驗?zāi)雺?。只要用沖擊壓實機(jī)碾壓10-15遍，所有軟弱的或含水量過多的地方都很容易發(fā)現(xiàn)，再碾壓幾遍就可以補(bǔ)救。高能量沖擊壓實機(jī)在云南、北京、河北、福建、湖南等、市有關(guān)工程的沖擊壓實試驗及沖擊碾壓中應(yīng)用，初步認(rèn)為對減少路基工后沉降，提高路基整體強(qiáng)度及加固軟弱地基較通常碾壓有較大作用，這對提高當(dāng)前高速公路修建質(zhì)量具有現(xiàn)實意義。

　　2、沖擊壓實減少路基工后沉降

　　八達(dá)嶺高速公路路基填料為風(fēng)化花崗巖形成的含塊石細(xì)粒土砂礫，路基填筑采用VV170 40t振動壓路機(jī)分層（20㎝一層）碾壓。要求達(dá)到壓實度93%的壓實標(biāo)準(zhǔn)，下路堤壓實度90%,補(bǔ)壓沖擊碾壓20遍，平均下沉量S=5.4㎝，計算有效壓實深度1.5m,壓實度平均提高到95%.路基高度4.5m,則沖擊碾壓完成沉降率為5.4/450=1.2%.采用沖擊碾壓分層（壓實厚度1.0m一層）高填方路基高34m,每層沖碾前10遍下沉量為5.5-8.5cm,11-20遍下沉2.4-3.0cm,基本上與補(bǔ)壓路基的11-20遍下沉量2.2cm相當(dāng)。

　　福建及湖南不同土質(zhì)路基沖擊碾補(bǔ)壓20遍后，在原振動壓實路基達(dá)到規(guī)定的路床壓實度標(biāo)準(zhǔn)時，其下沉量為5-7㎝，并有相當(dāng)分沉降量大于7㎝，達(dá)8-12cm,則實測壓實度均不符合標(biāo)準(zhǔn)。此外，對宣大高速公路濕陷性黃土按20cm一層振碾達(dá)到壓實標(biāo)準(zhǔn)后，再用沖擊壓實機(jī)沖碾20遍，下沉量為3.9cm;填石路堤經(jīng)50t振動壓實達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，再沖擊碾壓20遍，下沉4-5cm;當(dāng)高填方路基用沖擊壓實機(jī)分層碾壓每層20遍，其沉降率可達(dá)到4%-5%,可較好地解決高路堤的工后差異沉降問題。

　　3、沖擊壓實提高路基整體強(qiáng)度

　　云南臨滄碎石路堤采用沖擊壓實施工，經(jīng)灌砂法測定干密度，路床頂面下80cm內(nèi)平均干密度ρd=2.136g /cm3,平均壓實度kh=100.5%;80-150cm平均干密度ρd=2.051g/cm3,平均壓實度kh=96.5%.壓實度較規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)提高3.5%-5.5%,在0-150cm內(nèi)完成的下沉量為6.92cm.

　　八達(dá)嶺花崗巖風(fēng)化含塊石細(xì)粒土砂礫路基，經(jīng)過20遍沖擊壓實后，計算分析地表下1.5m內(nèi)，用落錘式彎沉儀（FWD）檢測，平均彈性模量值由沖碾前的180MPa提高到228MPa.

　　福建泉州工地用沖擊碾補(bǔ)壓20遍后，用黃河標(biāo)準(zhǔn)車測彎沉值，其補(bǔ)壓前ι0=220（0.01mm）,補(bǔ)壓后ι0=183（0.01mm）,按E0=2430ι0-0.7式計算，沖擊碾壓前E0=55.7 MPa,補(bǔ)壓后E0=63.4 MPa.

　　湖南沖擊壓實試驗段，用解放車測定沖擊碾壓20遍前后的彎沉值分別為141（0.01mm）與66（0.01mm）,折算為黃河標(biāo)準(zhǔn)車的彎沉值分別為218.8（0.01mm）與102.4（0.01mm）,按E0=2430×ι0-0.7式計算，平均由沖碾前55.9 MPa提高到95.1 MPa.

　　不同土石路基通過沖擊補(bǔ)壓20遍后，不但強(qiáng)度有所提高，而且使原來振動壓實達(dá)到路床壓實標(biāo)準(zhǔn)的路基下沉5-7cm,如果下沉量超過7cm,則原有壓實度不足；同時沖碾20遍后，在1.5m層厚范圍內(nèi)壓實度均增加3%-5%.由于沖擊碾是路床頂面上全面積的均勻沖碾壓實，達(dá)到了全路基的直接檢驗與補(bǔ)充追加壓實，達(dá)到了全路基的直接檢驗與補(bǔ)充追加壓實，在路床頂面以下1.5m形成連續(xù)、均勻、密實的加固層，提高了路基路面的綜合強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

　　4、沖擊壓實加固軟弱地基

　　通常濕陷性黃土地基較多采取強(qiáng)夯法處理。在宣化到大同高速公路路基底層濕陷性黃土地基采用25KJ-T3沖擊壓實機(jī)在地表面沖碾40遍處理。并檢測地基下沉量、干密度、濕陷系數(shù)、彈性模量等指標(biāo)。沖碾40遍后在地表下110cm內(nèi)土基平均壓實度達(dá)到kh=91%,即原來黃土的干密度ρd=1.35g/cm3提高到1.70g/cm3,其濕陷系數(shù)由0.0438降為0.0022,消除了濕陷性。地表下土基1m內(nèi)平均彈性模量達(dá)到80 MPa以上。在路基底面下1m內(nèi)經(jīng)沖碾壓實，形成連續(xù)、均勻、密實的加固硬層，其技術(shù)指標(biāo)已完全符合黃土地基加固的質(zhì)量要求。

　　京秦高速公路玉田段有長約16km的軟土路段，1997年4-8月在K65+800、K66+100用沖擊壓實機(jī)進(jìn)行了沖擊碾壓排水固結(jié)加固軟土地基試驗，沖擊碾壓對軟土地基具有加速沉降與加固的作用。軟土路段地表填砂礫層厚50cm,插塑料排水板穿透軟土層至砂層，平均長15-16m,間距1.5-2m.在砂礫層上填土高度50cm,4月30-5月2日沖擊碾壓22遍。監(jiān)測結(jié)果：地面沉降17.4mm,連續(xù)沉降17.8mm,地表下3m深處分層沉降10.1mm,地表下7m深處分層沉降5.0mm.當(dāng)路基填土達(dá)2.4m時，8月18-24日進(jìn)行第二次沖擊碾壓40遍試驗。監(jiān)測結(jié)果：地面沉降20.6mm,連續(xù)沉降21.4mm,地表下3m深處分層沉降12.0mm,地表下7m深處分層沉降5.0mm,地表下12.5m深處分層沉降2.5mm,地表下17m深處分層沉降0.5mm.孔隙水壓力在3m 深處當(dāng)碾壓18遍時由11.274kPa增加到11.677kPa,此時下雨停止碾壓兩天，孔隙水壓力由11.67kPa降為11.274kPa,當(dāng)繼續(xù)碾壓達(dá)33遍時，孔隙水壓力由11.274kPa增為16.766kPa,7m以下深度孔隙水壓力未發(fā)生變化。以上監(jiān)測結(jié)果表明沖擊壓實機(jī)對地面施加沖擊能量，使土體受拉、壓作用，軟土自由水經(jīng)塑料排水板排出地表后土體密實度增加，加速了軟基的沉降固結(jié)。如果在軟基上填筑路堤，采用沖擊壓實機(jī)分層碾壓工藝，可在施工過程中加快軟基的固結(jié)速度，有利于軟基的沉降固結(jié)。

5、填石路堤施工工藝的改進(jìn)

　　填廠材料的特性變化很大，為使施工路堤工后沉降達(dá)到最小，應(yīng)壓實到理想結(jié)果。通常石料的級配越好，壓實所能達(dá)到的密實度和彈性模量就越高。填石材料的沉降是由材料特性（石料類型、級配、最大石料粒徑和形狀）和壓實處理（碾壓機(jī)型、攤鋪厚度和碾壓遍數(shù)）決定的。石料特性和壓實過程是相互聯(lián)系的，必須統(tǒng)一考慮，特別是在填方較厚或填方厚度急劇變化的地方，更應(yīng)考慮二者的統(tǒng)一性。

　　碎石路堤采用50t以上振動壓實機(jī)分層碾壓，碾壓遍數(shù)按碾壓下沉值等于零并穩(wěn)定不變時確定。由于碎石含量不同，其擊實試驗的最大干密度也不同，碎石填料的最大干密度需要由>5mm的碎石含量與最大干密度曲線來確定。并采用灌砂法、表面波壓實密度儀檢測壓實度是否達(dá)到規(guī)定值。

　　塊石路堤由于塊石粒徑較大，經(jīng)50t以上振動壓實機(jī)分層碾壓至下沉值為零后，每層厚1.5-2.0m再用25KJ-T3沖擊壓實機(jī)進(jìn)行檢驗性補(bǔ)壓20遍，如下沉量在5-7cm,表明原來的碾壓合格。塊石路堤直接使用25KJ-T3型沖擊壓實機(jī)施工，效率高，速度快，三邊形雙輪以12km/h速度能集中產(chǎn)生250t沖擊荷載，連續(xù)壓實路堤深層位的石塊。這種高振幅、低頻率的沖擊能量對路堤分層均勻碾壓后，可使石塊之間嵌鎖密實，填石體承受沖擊荷載所產(chǎn)生的沉降變形遠(yuǎn)大于填石路堤建成后自重與外荷引起的變形沉降，避免路堤出現(xiàn)引起路面產(chǎn)生裂縫的差異變形沉降。根據(jù)填石工程與施工特點，采用沖擊壓實配套設(shè)備壓實效果最好。沖擊壓實的施工工藝要求如下。

　?。?）填石施工控制。

　　填石的粒徑及級配在開采料場控制，施工單位根據(jù)現(xiàn)場情況采用洞室松動爆破，光面爆破或小型爆破，要求填石料符合以下指標(biāo)：最大粒徑<500㎜，不均勻系數(shù)Cu>5（Cu=d60/d10）,曲率系數(shù)Cc=1-3,[Cc=（d30）2/（d10×d60）].

　?。?）填石層厚控制。

　　填石路堤位于水平地形時，壓實層厚度100cm;填石路堤在斜坡地帶時，壓實層厚度80cm.松鋪系數(shù)一般為1.15-1.20.

　　（3）壓實沉降值控制。

　　沖擊碾壓若干遍后，壓實沉降值趨于穩(wěn)定，同時結(jié)合落錘式彎沉儀的測定值進(jìn)行分析，綜合確定需要碾壓的遍數(shù)，及其相應(yīng)的壓實沉降控制值。

　?。?）填石施工。

　　石方填筑的關(guān)鍵是要達(dá)到要求的級配分布。這就需要采用末端法。這種方法保證使最大的石塊居于每層的底，而較細(xì)的顆粒則居于頂。它能確保最佳的的嵌鎖和壓實力的傳遞。同時，提供一個不會致使壓實碾輪及橡膠輪胎的牽引機(jī)在行進(jìn)過程中受損的表面。該方法需要在填筑層末端的頂用卡車傾卸，然后用推土機(jī)從末端將填料推入下面的層，使其與正在填筑的一層推成同樣的高度。

　　6、填石路堤的壓實標(biāo)準(zhǔn)

　　規(guī)定采用50t以上振動壓路機(jī)或沖擊壓實機(jī)碾壓，可以提高填石路堤的壓實標(biāo)準(zhǔn)，具體規(guī)定見表1.

　　表1 壓實標(biāo)準(zhǔn)

　　路堤頂面以下深度/cm 重型擊實壓實度%

　　0--150 95

　　150以下 93

　　將原壓實度標(biāo)準(zhǔn)在80cm以下至150cm,由93%增至95%,150cm以下由90%增至93%,可以較大地減少路堤工后沉降。按下式計算：

　　S=h（1-kh/kh′）

　　式中：S為下沉量，cm;h為路高，cm;kh為原標(biāo)準(zhǔn)的壓實度，%;kh′為提高后的壓實度，%.

　　現(xiàn)以10m填石路堤為例，提高壓實標(biāo)準(zhǔn)后在施工中完成增加的下沉量S為：

　　S=70×（1-93/95）+850×（1-90/93）=28.9cm

　　當(dāng)采用沖擊壓實機(jī)分層碾壓，則壓實度還可提高3%-4%,以增加3%計，10m路堤沖擊碾壓后增加的下沉量為31.2cm.若僅在路床頂面沖擊補(bǔ)壓20遍，增加的平均下沉量為6cm.這樣填石路堤碾壓已經(jīng)完成的工后沉降量已大大超過原來的工后沉降量，從而避免了路基差異變形沉降的發(fā)生。

　　壓實標(biāo)準(zhǔn)的最大干密度對于碎石路堤，采用重型擊實試驗，按>5mm的碎石含量與最大干密度曲線來確定。

　　對于塊石路堤，按《公路土工試驗規(guī)程》（JTJ051-93）T0133表面振動壓實儀法確定塊石填料的最大干密度。

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標(biāo)簽：壓實機(jī)械