公路工程路基路面壓實(shí)技術(shù)

李建偉

摘要：由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路里程增長(zhǎng)速度加快。隨著交通事業(yè)的發(fā)展，公路施工材料價(jià)格也隨之上漲。為了節(jié)約成本，大量新型的路基施工材料被應(yīng)用于路基路面的施工當(dāng)中去。隨著新材料的應(yīng)用，原有的路基路面壓實(shí)技術(shù)以經(jīng)不能滿足現(xiàn)有工程要求。而沖擊碾壓技術(shù)因?yàn)槠洫?dú)特的工程力學(xué)性質(zhì)直接決定了在路基路面施工過(guò)程中的關(guān)鍵作用。本文根據(jù)對(duì)現(xiàn)有的公路路基路面壓實(shí)技術(shù)的研究分析并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)沖擊壓實(shí)技術(shù)在公路工程方面的應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)的研究與改進(jìn)。主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面：1）研究分析了現(xiàn)有路基路面壓實(shí)技術(shù)中存在的主要工程性問(wèn)題，以及導(dǎo)致這些缺陷的主要原因。2）結(jié)合理論分析與常年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)沖擊壓實(shí)技術(shù)在路基路面方面的應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)的研究。3）針對(duì)沖擊壓實(shí)碾壓技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)原有的沖擊壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行了一定的技術(shù)改進(jìn)，使之更加適應(yīng)公路路基路面的壓實(shí)。

關(guān)鍵詞：路基路面；壓實(shí)技術(shù)；公路工程；理論分析；技術(shù)研究；沖擊碾壓

中圖分類號(hào)U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2015）12-0068-02

1.概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)用}這些年來(lái)迅猛發(fā)展。但是由于路基路面材料的價(jià)格逐年上漲，大量的新材料被應(yīng)用與公路工程中，而原有的壓實(shí)技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的工程要求，成為了限制公路工程發(fā)展的一大瓶頸。沖擊碾壓技術(shù)由于其獨(dú)特的工程特性在路基路面壓實(shí)方面可以在一定程度上有效的解決這類問(wèn)題。

沖擊壓實(shí)技術(shù)由于其在工程上的獨(dú)特力學(xué)特性，導(dǎo)致了沖擊壓實(shí)技術(shù)在進(jìn)行壓實(shí)擠密施工中的普遍使用。沖擊壓實(shí)技術(shù)的大規(guī)模使用是源自于南非工程師對(duì)沖擊壓實(shí)方法進(jìn)行改進(jìn)。隨著九十年代我國(guó)高速公路建設(shè)浪潮的發(fā)生，沖擊壓實(shí)技術(shù)在我國(guó)得到了普遍應(yīng)用。我國(guó)在九十年代，對(duì)于沖擊壓實(shí)技術(shù)也進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，使之更加適應(yīng)我國(guó)的地質(zhì)情況與施工條件。隨著研究與發(fā)展，沖擊壓實(shí)技術(shù)在天然基礎(chǔ)中的應(yīng)用逐漸成熟，并成為現(xiàn)在主要的地基處理技術(shù)之一。

2.沖擊壓實(shí)技術(shù)主要技術(shù)特性研究

沖擊壓實(shí)技術(shù)主要依靠沖擊壓路機(jī)進(jìn)行。沖擊壓路機(jī)根據(jù)其驅(qū)動(dòng)方式主要分為自行式與拖曳式。由于不同種類的壓實(shí)機(jī)械會(huì)直接導(dǎo)致在編制壓實(shí)方案時(shí)產(chǎn)生較大的差異。所以對(duì)于沖擊壓實(shí)技術(shù)的主要技術(shù)要點(diǎn)要進(jìn)行重點(diǎn)研究。

2.1沖擊壓實(shí)技術(shù)理論研究與分析

沖擊壓實(shí)技術(shù)主要依靠壓實(shí)機(jī)械的沖擊力對(duì)土壤或者壓實(shí)對(duì)象產(chǎn)生壓實(shí)作用。根據(jù)對(duì)沖擊壓實(shí)技術(shù)的理論研究，對(duì)于沖擊壓實(shí)技術(shù)中的壓實(shí)作用，我們得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論。

1）動(dòng)態(tài)沖擊勢(shì)能：由于沖擊壓實(shí)機(jī)械在行進(jìn)過(guò)程中，沖擊輪會(huì)以一定的速度對(duì)下部待壓實(shí)部位產(chǎn)生一定的沖擊勢(shì)能。所以根據(jù)力學(xué)計(jì)算我們可以得到在壓實(shí)過(guò)程中速度越大，動(dòng)態(tài)沖擊勢(shì)能也就越大。

2）靜態(tài)能量：靜態(tài)能量由壓實(shí)機(jī)械的自身重量提供。壓實(shí)機(jī)械通過(guò)自身重力對(duì)下方壓實(shí)部位進(jìn)行相應(yīng)的擠壓作用，從而達(dá)到壓實(shí)效果。根據(jù)力學(xué)計(jì)算，當(dāng)壓實(shí)機(jī)械質(zhì)量越大，壓實(shí)效果也就越好。

根據(jù)對(duì)于沖擊壓實(shí)技術(shù)的理論研究與力學(xué)計(jì)算，我們關(guān)于沖擊壓實(shí)技術(shù)可以得到以下幾點(diǎn)其他壓實(shí)技術(shù)所沒(méi)有的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。

（1）壓實(shí)深度大：由于沖擊壓實(shí)技術(shù)對(duì)于待壓實(shí)部位的壓實(shí)效果主要來(lái)自于低頻大幅度的沖擊波。所以壓實(shí)機(jī)械會(huì)產(chǎn)生能量較大的沖擊波，這樣的沖擊波在一定程度上具有地震波的傳播性質(zhì)，這樣獨(dú)特的工程力學(xué)性質(zhì)直接導(dǎo)致了沖擊壓實(shí)技術(shù)具有其他壓實(shí)技術(shù)所不具備的力學(xué)傳播性能。

（2）松鋪厚度較大：由于沖擊壓實(shí)技術(shù)在壓實(shí)深度上的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，決定了在采用沖擊壓實(shí)技術(shù)時(shí)，可以增大松鋪厚度。即便是較大的松鋪厚度也可以受到足夠的壓實(shí)作用，滿足后期的力學(xué)要求。

（3）沖擊力較大：根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可以基本上得到，沖擊壓實(shí)過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊力為沖擊壓實(shí)機(jī)械自重的25倍。所以沖擊壓實(shí)機(jī)械借助自身自重可以提供較大的壓實(shí)力。

（4）壓實(shí)范圍廣，受土質(zhì)影響?。河捎谠趬簩?shí)過(guò)程中，待壓部位自身的性質(zhì)會(huì)直接決定壓實(shí)效果。但是由于沖擊壓實(shí)的強(qiáng)力沖擊作用，對(duì)于大多數(shù)的待壓材料，均可以有效得到壓實(shí)。

2.2沖擊壓實(shí)技術(shù)適用性以及關(guān)鍵影響因素研究

根據(jù)常年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并結(jié)合對(duì)沖擊壓實(shí)技術(shù)的理論分析，我們可以得到影響沖擊碾壓效果的主要因素有以下幾點(diǎn)。

1）沖擊壓實(shí)速度：沖擊壓實(shí)速度直接決定了沖擊壓實(shí)機(jī)械對(duì)下層待壓部位的沖擊壓實(shí)勢(shì)能。

2）碾壓遍數(shù)：合理的沖擊壓實(shí)遍數(shù)可以有效的節(jié)約施工成本，并可以在較低的成本下取得較好的壓實(shí)效果。

3）沖擊壓實(shí)能量大小：根據(jù)對(duì)于常年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可以得到，沖擊壓實(shí)能量越大，待壓部位的壓實(shí)效果越好。

沖擊壓實(shí)技術(shù)雖然具有較好的壓實(shí)效果與工程可行性，但是由于其獨(dú)特的力學(xué)性質(zhì)，在一定程度上限制了沖擊壓實(shí)技術(shù)的可行性。針對(duì)這一問(wèn)題，結(jié)合常年工作經(jīng)驗(yàn)可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論。

1）壓實(shí)機(jī)械類型決定了壓實(shí)技術(shù)的可行性，其中三邊形的壓實(shí)機(jī)械適用于除了舊水泥路面的其他絕大部分路基路面工程。

2）四邊形以及五邊形可以使用絕大部分的路基路面工程的壓實(shí)作業(yè)，且尤其適合舊水泥路面的壓實(shí)。但是這種沖擊碾壓技術(shù)由于其自身缺陷，對(duì)于其他路基路面的壓實(shí)效果較差。

3.沖擊壓實(shí)技術(shù)在路基路面壓實(shí)過(guò)程中試驗(yàn)驗(yàn)證

本次試驗(yàn)采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)模擬技術(shù)以及有限元分析技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的沖擊壓實(shí)技術(shù)模擬在路基路面壓實(shí)過(guò)程中的壓實(shí)機(jī)理進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算機(jī)模擬，并結(jié)合模擬結(jié)果對(duì)該技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

3.1沖擊壓實(shí)技術(shù)試驗(yàn)與驗(yàn)證

針對(duì)某一公路施工中的路基路面技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)理分析，運(yùn)用有限元分析軟件進(jìn)行相應(yīng)的模擬與分析。根據(jù)計(jì)算機(jī)分析結(jié)果得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論。

1）根據(jù)軟件模擬結(jié)果，隨著深度增加，壓實(shí)度逐漸增加，在達(dá)到待壓部位中部時(shí)，壓實(shí)度達(dá)到最大值。但是隨著深度的進(jìn)一步增加，壓實(shí)度會(huì)相應(yīng)的逐漸降低，但是當(dāng)壓實(shí)深度達(dá)到最大值時(shí)，相應(yīng)的壓實(shí)度會(huì)隨之降低到最低值。

2）根據(jù)計(jì)算機(jī)對(duì)于不同壓實(shí)遍數(shù)下的壓實(shí)度的成長(zhǎng)規(guī)律的分析結(jié)果，可以認(rèn)為，在前二十遍的壓實(shí)過(guò)程中，壓實(shí)度增加速度逐步增大，隨著壓實(shí)遍數(shù)的增加，壓實(shí)度逐步降低。壓實(shí)度在壓實(shí)遍數(shù)達(dá)到三十遍時(shí)達(dá)到峰值。

3）利用計(jì)算機(jī)對(duì)沖擊壓實(shí)的適宜壓實(shí)厚度進(jìn)行相應(yīng)的分析與研究可以得到最佳壓實(shí)度。當(dāng)松鋪厚度達(dá)到60cm時(shí)，壓實(shí)度會(huì)較大，但是水分的流失較快。當(dāng)松鋪厚度達(dá)到100cm時(shí)，壓實(shí)度降低至最小值。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以認(rèn)為在松鋪厚度達(dá)到80cm時(shí)，整個(gè)單項(xiàng)工程造價(jià)最為經(jīng)濟(jì)合理。

3.2沖擊壓實(shí)技術(shù)的改進(jìn)研究

根據(jù)對(duì)于有限元分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的判斷，并結(jié)合具體實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于現(xiàn)有的沖擊壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。具體改進(jìn)措施如下。

1）在進(jìn)行相應(yīng)的沖擊壓實(shí)施工時(shí)，將下層構(gòu)筑物的松鋪厚度控制在80cm左右，這樣的松鋪厚度可以在有效的保證壓實(shí)度的同時(shí)，可以有效的降低相應(yīng)的施工成本。

2）為了保證采用沖擊壓實(shí)可以取得較好的壓實(shí)效果，在采用沖擊壓實(shí)技術(shù)施工時(shí)，壓實(shí)遍數(shù)宜控制在三十遍，但是在施工過(guò)程中，可以根據(jù)不同的地質(zhì)情況進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，但是上下幅值不宜超過(guò)5遍。根據(jù)具體施工條件，壓實(shí)遍數(shù)上下浮動(dòng)宜為20%～30%。

3）為了保證沖擊壓實(shí)的實(shí)際壓實(shí)效果，對(duì)于待壓部位的中下層要作為重點(diǎn)施工質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制，由于待壓部位的下部區(qū)域較低的壓實(shí)度，可以直接將下部作為關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制。

4.結(jié)論

本文根據(jù)對(duì)沖擊壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)理論分析與試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)沖擊壓實(shí)技術(shù)在公路路基路面施工方面提供了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)與建議。并利用試驗(yàn)驗(yàn)證與計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的方法對(duì)改進(jìn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)今后的路基路面壓實(shí)施工，提出了相應(yīng)有效的工程建議。