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冲击碾压技术的应用特性
文章来源:本站收集  上传时间:2018-4-2  浏览量:1894
  冲击压路机的开发应用,加速了岩土工程压实技术的发展,为解决路基质量隐患问题提供了一种新思路:如有效地减少路基的工后沉降,保证路堤的整体稳定性;对碾压成型路基的路床、路堤进行检验性追加冲碾遍数,提高了路基的整体强度与均匀性;对湿陷性黄土地基或软弱地基进行冲击碾压的填前处理,使地基满足承载力与稳定的要求;对砂石路面、水泥混凝土路面等旧路应用冲击碾压技术进行改建,可加快施工进度,达到工程质量要求等等。目前国内除极少省、市、自治区外,绝大部分外都已应用冲击碾压技术。

  冲击碾压技术特点

  冲击压路机以非圆形轮沿地面对土石材料进行静压、搓揉、周期性冲击的连续作业,产生强烈的冲击波,向下具有地震波传播特性。以25kJ三边形双轮冲击压路机在宕渣、砂砾路基上冲击压实为例,压路机按12km/h速度冲碾30遍后,实测深度0.8m处的平均垂直动土压力为1366kPa,相当于对地面产生冲击力200t~250t,产生的冲击功能达到超重型击实功,可使地下深层土体的密实度不断累积增加,达到重型标准90%以上压实度。有些土石材料性状有效压实厚度达1.5m,比现有振动压实机械有更好的压实功效,使被冲压的土石填料更接近于弹性状态。

  冲击压路机较常规压路机有不同的压实工艺,基本上不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法,而是按冲击力向土体深层扩散分布的性状,提出新的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽0.9m,两轮内边距1.17m,行驶两次为一遍,其冲碾宽度4m。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以(45°—Φ/2)夹角向土体内分布压力。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过,形成的理论冲碾间隙双边各0.13m。当第二遍的第一次向内移动0.2m冲碾后,即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再恢复到第一遍的位置冲碾,依次进行至最终遍数。各种土石路基冲碾20~40遍可以使路基形成厚1.0m~1.5m的均匀加固层。

  1.减小路堤的工后沉降率

  通过室内模型试验与现场路堤沉降量试验观测,路基在达到规范要求的压实度时,其工后沉降率为0.4%左右。高填方路堤采用冲击碾压技术施工可使工后沉降率接近0.1%~0.15%,能较好地避免差异变形所引发的裂缝,这是解决土石高填方路堤变形病害的有效技术措施。

  某高速公路34m高填方路基填料为风化花岗石形成的含块石细粒土砂砾,冲击碾压每层压实厚度1m,平均压实度为重型标准95%,路基宽10.5m,两个断面设左、中、右沉降观测点。完工一年后沉降量为:K10+260断面32mm、37mm、32mm,路基中心填方高度26.4m,沉降率0.14%;K10+300断面41mm、41mm、44mm,路基中心填方高度33.12m,沉降率0.12%;差异沉降量梯度均小于0.1%,这表明路堤冲碾密实,均匀性好,工后沉降完全满足质量要求。广西六水线36m、34m石灰岩填石路堤的振碾与冲压做过对比观测,施工期沉降量振碾为76cm,冲压为22cm,表明冲击碾压的良好压实效果。

  国内有些高速公路路基在振碾达到压实要求后,用冲击压路机对路床铺进行检验性补压20遍后测得的平均沉降量为5.0cm~7.0cm。如沉降量在5.0cm以下,则表明原路基压实不足,其压实度未达到要求,或在90区冲击补压时,沉降量也大于7.0cm。许多5m以下路堤经冲击补压后,测得其沉降量已超过正常路基可能发生的工后沉降量。因此,应用冲击压实技术可充分地保证路基的稳定性,特别是斜坡地形的路基技术效果更明显。

  2.提高路基整体强度与均匀性

  使用冲击压路机分层冲击碾压主路堤与补压振碾达标路床工程,能较好地提高路基的整体强度与均匀性,有利于避免路面的早期损坏,延长路面的良好服务水平。

  某花岗岩风化含块石细粒土砂砾路基的路床,经过20遍冲碾后,在地表下1.5m内用落锤式弯沉仪(FWD)检测,平均弹性模一值由冲碾前180MPa提高到228MPa。

  某工地对路基冲击碾压20遍后,用黄河标准车测弯沉值,补压前平均L。=220(0.01mm),补压后平均L。=183(0.01mm),即冲击碾压前E。=55.7MPa,补压后E。=63.4MPa。

  某冲击碾压试验段,用解放车测定冲碾20遍前后的弯沉值分别为141(0.01mm(0.01mm),即平均E。由冲碾前55.9MPa提高到95.1MPa。

  某高速公路全线路床经25kJ三边形冲击压路机补压,全线建成通车前夕用自动弯沉仪检测,测试里程4个车道总长596公里,74500个数据。K0+000~K66+987代表弯沉平均值5.80(0.01mm),K66+987~K113+028代表弯沉平均值6.66(0.01mm),K113+028~K154+419代表弯沉值8.53(0.01mm)。用整车式平整度测试车检测,测试里程4个车道总长600公里,6000个数据,IRI总平均值为1.21(σ=0.73)。以下同设备检测路面结构与施工条件相同的某连接线10公里,路床未进行冲击补压。检测结果:代表弯沉平均值16.27(0.01mm);平整度指标IRI平均值1.55(σ=0.93)。对比表明振碾路床经冲击碾压的技术效果明显,提高了呼基的整体强度与均匀性,以及路面的服务水平与使用年限。

  正常情况下,路基冲碾20遍后,1.5m层厚范围内压实度均增加3~5个百分点。由于冲击压路机是在路床顶面上全面积地均匀冲碾压实,达到了全路基的直接检验与补充追加压实,在路床顶面以下形成1.0m~1.5m连续、均匀、密实的加固层,从而使路基路面的综合强度与稳定性得全面提高。

  冲击碾压的工程应用

  1.特殊土地基加固处理

  湿陷性黄土地基较多采取强夯法处理冲击压路机进行施工。河北某高速公路路基底层湿陷性黄土地基采用25kJ三边形冲击压路机在地表面冲碾40遍后,地表下110mm内土基平均压实度达到KH=91%,即原来黄土的干密度PD=1.35g/cm3提高到1.70g/cm3,其湿陷系数由0.0438降为0.0022,消除了湿陷性。地表下土基1m内平均弹性模量达到80MPa以上,其技术指标已经完全符合黄土地基加固的质量要求。甘肃、宁夏、山西等湿陷性黄土地基采用冲击碾压进行处理,也取得同样加固效果。

  冲击碾压对软土地基具有加速沉降与加固的作用,当碾压达到33遍时,孔隙水压力由11.27kPa增为16.766kPa。监测结果表明,冲击压路机对地面施加冲击能量后,土体受拉、压作用,软土自由水经塑料排水板排出地表后土体密实度增加,加速了软基的沉降固结。如果在软基上填筑路堤,采用冲击压路机分层碾压工艺,可在施工过程中加快软基的固结速度,有利于软基的沉降固结。

  地基土的天然稠度处于0.5~1.0过湿状态,需要进行加固处理,可用冲击碾压结合水稳定性好的粗粒材料垫层综合加固。该垫层厚度按稠度(WC)确定:当1.0〉WC≥0.9,垫层厚20cm;0.9〉WC≥0.75,垫厚层30cm;0.75〉WC≥0.5,垫层厚50cm。在粗粒料垫层上用冲击压路机碾压20~30遍后,可使地基土表面部分厚度固结,与水稳定性好的粗粒材料形成加固地基或路床。

  2.加快旧路改造施工

  当公路升级需要改建旧路时,必须提高路基质量,满足新路等级的压实标准,通常的做法是开挖路面与路床、路堤,重新回填分层压实,以达到规定的压实度,对沥青或水泥路面需要破碎,翻挖与清除。采用冲击碾压技术则不必开挖路面与路基,可以直接在原路面上用冲击压路机进行冲碾施工,使路基达到质量要求,旧路面能得到利用。应用这种新工艺能节约筑路材料,有利于环境保护,保证工程质量,加快改建公路进度。

  宁夏盐兴公路改建,将原砂石路面低等公路提高到二级公路,用25kJ三边形双轮冲击压路机直接冲碾旧路,完成试验段后,指导全线施工。低液限粉土段冲碾50遍后:压实度平均值0~30cm处由84.8%提高到97.1%;30cm~80cm处由85.0%提高到95.3%;80cm~150cm处由82.5%提高到94.1%;平均沉降量24.5cm,路基技术指标已达到规范标准。生产路段低液限粉土路基按冲碾50遍施工,粉土质砂段冲碾30遍后,压实度平均值0~30cm处由91.4%提高到97.6%;30cm~80cm处由90.7%提高到95.6%;80cm~150cm处由93.5%提高到96.9%;180cm处由91.8%提高到93.9%;平均沉降量11cm,路基技术指标已达到规范标准。生产路段粉土质砂路基按冲碾30遍施工,经比较,冲击碾压比正常工艺施工每公里由15万元降至7万元人民币,费用减少46.7%。

  在广东、河南、浙江等地用五边形冲击压路机进行水泥混凝土路面改建的冲击碾压试验与施工,均取得较好的技术效果。

  公路升级改建需要加宽修建新路基,特别是二级公路改建为高速公路时,使用冲击碾压技术能较好地解决新老路结合引起的变形裂缝问题。在加宽路基与坡脚外1.0m地基范围内,地基应进行冲击碾压加固处理。如属于前述的特殊土地基,则采用的技术措施与冲击碾压结合进行加固处理。当新加宽路基分层压实到路床后,对新老路结合部与新路床进行了冲击碾压检验性补压,再视完成路基的具体状况,必要时在结合部路床内加铺土工格栅,这样处理后能较好地避免产生因新老路结合所引发的沉降变形裂缝。

  使用冲击碾压技术的注意事项

  1.合理选用机型

  目前国内生产冲击压路机有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25kJ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25kJ五边形双轮冲击压路机。

  2.正确使用冲击碾压施工工艺

  双轮冲击压路机应用按通过两次为一遍,压实宽度4m为计算单元,并按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.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,宜控制稠度不小于1.1~1.2,否则厚80cm~100cm土层冲压会形成弹簧土,无法压实。

  4.控制构造物的安全距离

  冲击压路机的轮边与构造物应有1m的安全距离,桥涵构造物上填土厚度不少于2.5m。

  5.当使用冲击压路机的补压振碾达标路床工程的平均沉降量小于3cm时,不宜再进行冲击碾压作业。

  目前国内冲击压路机主要应用于高速公路土石高路堤的分层冲碾压实,路堤、路床的检验性补压,以及地基加固处理等工程效果较明显的领域。此外,冲击碾压技术在农业、水利、环境工程等方面也有广阔的应用前景。

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2018-04

云南地基处理--强夯法

强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与黏性土等地基,当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时,应通过现场试验确定其适用性。

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2018-04

冲击碾压技术的应用特性

冲击压路机的开发应用,加速了岩土工程压实技术的发展,为解决路基质量隐患问题提供了一种新思路:如有效地减少路基的工后沉降,保证路堤的整体稳定性;对碾压成型路基的路床、路堤进行检验性追加冲碾遍数,提高了路基的整体强度与均匀性;对湿陷性黄土地基或软弱地基进行冲击碾压的填前处理

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2018-04

什么叫云南什么叫强夯置换

什么叫强夯置换:强夯置换碎石桩是利用强夯法处理软弱地基的一种方法,其原理是利用强夯的巨大动能将碎石打入软弱土层,形成碎石桩体(其实应该叫做碎石墩),将软土特别是淤泥挤到桩体之间的空隙,使土体与碎石构成复合地基,用以提高天然地基的承载力。要点是碎石级配要合理,夯击能量要充足。具体参数要通过试夯确定,夯后检测可采用重型动力出探。

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2018-04

强夯法处理高速公路软土地基

强夯法适用于素填土、碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土地基的处理。突出的表现为:表层土易出现橡皮土,土体抗剪强度丧失,不能承载,同时不能起压实作用,需要以高的代价挖出或处理;深层不能完成主固结沉降,导致工后沉降很大,有效处理深度不大。

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2018-04

孔内深层强夯法

《DDC工法》是通过机具成孔(钻孔或冲孔),后通过孔道在地基处理的深层部位进行填料用特制重锤进行冲、砸、挤压的高压强、强挤密的夯击作业,从而达到加固地基、消纳垃圾和碴土的目的,使地基承载性能显著改善。这是一般地基处理技术都不具备的。通过与其它地基处理方法的比较,可以清楚看出,《DDC工法》作用机理的合理性和优越性。

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2018-04

强夯工程施工前的注意事项有哪些?

强夯工程施工有很多的注意事项需要大家注意,这些事项的了解和准备工作帮助大家更好、更高效的完成工程进度,对各类土质进行强力夯实,适用于人工填土、湿陷土、黄土,有很大的帮助性。事项如下:

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2018-04

强夯法在可液化地基处理中的应用

随着我国高速公路建设的快速发展,高速公路的工程质量日益受到人们的关注。由于高速公路路基填筑普遍较高,地基须承担着车辆荷载和比一般公路大得多的填土荷载的双重压力,所以高速公路地基的强度和稳定性不能不引起公路技术人员的高度重视。特别是对可液化地基采取措施进行处理,来降低可液化程度,提高路基的整体稳定性尤为必要。目前处理可液化地基的方法主要有强夯振冲碎石桩、砂桩等,且主要在工业和民用建筑方面应用较多。

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2018-04

强夯法加固地基在机场工程中的应用

强夯法处理地基是60年代末由法国Menard技术公司首先创用的。这种方法是将很重的锤(一般为100--400KN)从高处自由落下(落距一般为6.40米)给地基以冲击力和振动,从而提高地墓土的强度并降低其压缩性。强夯法由于具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点,得到广泛的应用。
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