冲击压实技术在路基工程中的应用10381.docx

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1、冲击压实实技术在在路基工工程中的的应用摘要：分分析冲击击压实机机理，结结合工程程实例，表表明冲击击压实技技术具有有减少路路基工后后沉降、提提高路基基整体强强度及加加固软弱弱地基的的作用。 关键词词：路基基工程 冲击碾碾压 冲冲击压实实机 11、冲击击压实技技术的特特点 振振动压路路机的工工程实践践表明，碾碾压速度度是决定定压路机机面积生生产率（mm3/hh）的重重要因素素之一，压压实深度度和铺层层厚度也也是影响响压实效效果和压压实生产产率的重重要参数数。通常常，振动动压路机机的最佳佳碾压速速度为336kkm/hh，最佳佳压实层层厚度00.30.55m。要要提高压压实效果果和压实实生产率率，增强

2、强土石体体密实度度，减少少土石体体自重的的压密沉沉降变形形，必须须改进压压实工艺艺，更新新碾压技技术，改改变碾压压方式，提提高碾压压速度的的压实铺铺层厚度度。冲击击压实技技术是将将当前振振动压实实的高频频率、低低振幅改改为高振振幅、低低频率，在在压实作作用中较较大地增增加了对对土石方方的压实实功能。如如25KKJ三边边形冲击击压实机机的冲击击功能较较振动压压实机增增加100倍，压压实影响响深度达达5m，有有效压实实厚度由由振动压压实的00.2000.30mm，增加加为1.001.550m，且且冲击压压实机的的碾压速速度较振振动压实实机提高高两倍。通通过在国国内不同同地区与与不同土土石填方方路基

3、的的试验工工程实践践已经得得到证实实。 冲冲击式压压实机是是用三边边形或五五边形“轮轮子”来来产生集集中的冲冲击能量量达到压压实土石石填料的的目的。冲冲击压实实机可由由配套的的重型工工业拖车车在前方方牵引，也也可以自自行。 图为冲冲击压实实机的基基本原理理。冲击击压实机机以其静静能量来来标定，能能量按下下式以焦焦（尔）计计算： E=mmgh 式中：E为能能量，千千焦尔，kkJ；mm为动力力部件的的质量，kkg；gg为重力力常数（99.811m/ss2）；h为轮轮子外半半径同内内半径的的差值，hh=R-r，mm，见图图1。 目前常用用的压实实机的有有25KKJ-TT3三边边形和115KJJ-T5

4、5五边形形两种压压实机。225KJJ压实机机用于原原位碾压压和层厚厚1m以以下填料料碾压以以及碾压压质量的的检验。115KJJ压实机机用于层层厚500755的填填料碾压压，由于于是五边边形轮子子，可比比25KKJ压实实机用较较少遍数数获得所所需的密密实度。冲冲击压实实机在土土石方压压实作业业中，突突破了传传统的碾碾压方式式，当其其一角立立于地面面，向前前碾压时时，产生生巨大的的冲击波波，由于于碾边顺顺序连续续冲击地地面，可可使土体体碾压均均匀密实实。该机机以912kkm/hh的行驶驶速度碾碾压作业业，即冲冲击碾每每秒钟冲冲击地面面两次，相相当于低低频大振振幅冲击击压实土土体，并并周期性性地冲击

5、击地面，产产生强烈烈的冲击击波向地地下深层层传播，具具有地震震的传播播特性，其其压实深深度可随随碾压遍遍数递增增。255KJ压压实机的的高能量量可对填填料作深深层压实实，从而而降低土土的渗透透性，为为分层碾碾压或填填方材料料提供坚坚实的基基础。在在低交通通量道路路，对施施工现场场原位材材料的深深层压实实能形成成较高强强度和稳稳定性，而而不必换换填材料料，在多多数情况况下，直直接修筑筑底基层层和基层层就可得得到优质质道路。 检验碾碾压是冲冲击压实实工作的的一个重重要内容容，255KJ压压实机的的高能量量给出相相当于冲冲击力达达2500t以上上的重击击，是一一种极为为有效的的检验碾碾压。只只要用冲

6、冲击压实实机碾压压1015遍遍，所有有软弱的的或含水水量过多多的地方方都很容容易发现现，再碾碾压几遍遍就可以以补救。高高能量冲冲击压实实机在云云南、北北京、河河北、福福建、湖湖南等省省、市有有关工程程的冲击击压实试试验及冲冲击碾压压中应用用，初步步认为对对减少路路基工后后沉降，提提高路基基整体强强度及加加固软弱弱地基较较通常碾碾压有较较大作用用，这对对提高当当前高速速公路修修建质量量具有现现实意义义。 22、冲击击压实减减少路基基工后沉沉降 八八达岭高高速公路路路基填填料为风风化花岗岗岩形成成的含块块石细粒粒土砂砾砾，路基基填筑采采用VVV1700 400t振动动压路机机分层（220一一层）碾

7、碾压。要要求达到到压实度度93%的压实实标准，下下路堤压压实度990%，补补压冲击击碾压220遍，平平均下沉沉量S=5.44，计计算有效效压实深深度1.5m，压压实度平平均提高高到955%。路路基高度度4.55m，则则冲击碾碾压完成成沉降率率为5.4/4450=1.22%。采采用冲击击碾压分分层（压压实厚度度1.00m一层层）高填填方路基基高344m，每每层冲碾碾前100遍下沉沉量为55.58.55cm，111220遍下下沉2.433.0ccm，基基本上与与补压路路基的111220遍下下沉量22.2ccm相当当。 福福建及湖湖南不同同土质路路基冲击击碾补压压20遍遍后，在在原振动动压实路路基达

8、到到规定的的路床压压实度标标准时，其其下沉量量为57，并并有相当当部分沉沉降量大大于7，达88122cm，则则实测压压实度均均不符合合标准。此此外，对对宣大高高速公路路湿陷性性黄土按按20ccm一层层振碾达达到压实实标准后后，再用用冲击压压实机冲冲碾200遍，下下沉量为为3.99cm；填石路路堤经550t振振动压实实达到标标准后，再再冲击碾碾压200遍，下下沉45cmm；当高高填方路路基用冲冲击压实实机分层层碾压每每层200遍，其其沉降率率可达到到4%5%，可可较好地地解决高高路堤的的工后差差异沉降降问题。 3、冲冲击压实实提高路路基整体体强度 云南临临沧碎石石路堤采采用冲击击压实施施工，经经

9、灌砂法法测定干干密度，路路床顶面面下800cm内内平均干干密度d=22.1336g /cmm3，平平均压实实度khh=1000.55%；8801150ccm平均均干密度度d=2.0051gg/cmm3，平平均压实实度khh=966.5%。压实实度较规规定的标标准提高高3.55%55.5%，在001550cmm内完成成的下沉沉量为66.922cm。 八达岭岭花岗岩岩风化含含块石细细粒土砂砂砾路基基，经过过20遍遍冲击压压实后，计计算分析析地表下下1.55m内，用用落锤式式弯沉仪仪（FWWD）检检测，平平均弹性性模量值值由冲碾碾前的1180MMPa提提高到2228MMPa。 福建泉泉州工地地用冲击

10、击碾补压压20遍遍后，用用黄河标标准车测测弯沉值值，其补补压前0=2220（00.011mm），补补压后0=1183（00.011mm），按按E0=2433000-0.7式计计算，冲冲击碾压压前E00=555.7 MPaa，补压压后E00=633.4 MPaa。 湖湖南冲击击压实试试验段，用用解放车车测定冲冲击碾压压20遍遍前后的的弯沉值值分别为为1411（0.01mmm）与与66（00.011mm），折折算为黄黄河标准准车的弯弯沉值分分别为2218.8(00.011mm)与1002.44(0.01mmm)，按按E0=243300-00.7式式计算，平平均由冲冲碾前555.99 MPPa提高高

11、到955.1 MPaa。 不不同土石石路基通通过冲击击补压220遍后后，不但但强度有有所提高高，而且且使原来来振动压压实达到到路床压压实标准准的路基基下沉557ccm，如如果下沉沉量超过过7cmm，则原原有压实实度不足足；同时时冲碾220遍后后，在11.5mm层厚范范围内压压实度均均增加33%55%。由由于冲击击碾是路路床顶面面上全面面积的均均匀冲碾碾压实，达达到了全全路基的的直接检检验与补补充追加加压实，达达到了全全路基的的直接检检验与补补充追加加压实，在在路床顶顶面以下下1.55m形成成连续、均均匀、密密实的加加固层，提提高了路路基路面面的综合合强度与与稳定性性。 44、冲击击压实加加固软

12、弱弱地基 通常湿湿陷性黄黄土地基基较多采采取强夯夯法处理理。在宣宣化到大大同高速速公路路路基底层层湿陷性性黄土地地基采用用25KKJTT3冲击击压实机机在地表表面冲碾碾40遍遍处理。并并检测地地基下沉沉量、干干密度、湿湿陷系数数、弹性性模量等等指标。冲冲碾400遍后在在地表下下1100cm内内土基平平均压实实度达到到kh=91%，即原原来黄土土的干密密度dd=1.35gg/cmm3提高高到1.70gg/cmm3，其其湿陷系系数由00.04438降降为0.00222，消消除了湿湿陷性。地地表下土土基1mm内平均均弹性模模量达到到80 MPaa以上。在在路基底底面下11m内经经冲碾压压实，形形成连

13、续续、均匀匀、密实实的加固固硬层，其其技术指指标已完完全符合合黄土地地基加固固的质量量要求。 京秦高高速公路路玉田段段有长约约16kkm的软软土路段段，19997年年488月在KK65+8000、K666+1100用用冲击压压实机进进行了冲冲击碾压压排水固固结加固固软土地地基试验验，冲击击碾压对对软土地地基具有有加速沉沉降与加加固的作作用。软软土路段段地表填填砂砾层层厚500cm，插插塑料排排水板穿穿透软土土层至砂砂层，平平均长115116m，间间距1.522m。在在砂砾层层上填土土高度550cmm，4月月305月22日冲击击碾压222遍。监监测结果果：地面面沉降117.44mm，连连续沉降降

14、17.8mmm，地表表下3mm深处分分层沉降降10.1mmm，地表表下7mm深处分分层沉降降5.00mm。当当路基填填土达22.4mm时，88月188244日进行行第二次次冲击碾碾压400遍试验验。监测测结果：地面沉沉降200.6mmm，连连续沉降降21.4mmm，地表表下3mm深处分分层沉降降12.0mmm，地表表下7mm深处分分层沉降降5.00mm，地地表下112.55m深处处分层沉沉降2.5mmm，地表表下177m深处处分层沉沉降0.5mmm。孔隙隙水压力力在3mm 深处处当碾压压18遍遍时由111.2274kkPa增增加到111.6677kkPa，此此时下雨雨停止碾碾压两天天，孔隙隙水

15、压力力由111.677kPaa降为111.2274kkPa，当当继续碾碾压达333遍时时，孔隙隙水压力力由111.2774kPPa增为为16.7666kPaa，7mm以下深深度孔隙隙水压力力未发生生变化。以以上监测测结果表表明冲击击压实机机对地面面施加冲冲击能量量，使土土体受拉拉、压作作用，软软土自由由水经塑塑料排水水板排出出地表后后土体密密实度增增加，加加速了软软基的沉沉降固结结。如果果在软基基上填筑筑路堤，采采用冲击击压实机机分层碾碾压工艺艺，可在在施工过过程中加加快软基基的固结结速度，有有利于软软基的沉沉降固结结。 55、填石石路堤施施工工艺艺的改进进 填厂厂材料的的特性变变化很大大，为

16、使使施工路路堤工后后沉降达达到最小小，应压压实到理理想结果果。通常常石料的的级配越越好，压压实所能能达到的的密实度度和弹性性模量就就越高。填填石材料料的沉降降是由材材料特性性（石料料类型、级级配、最最大石料料粒径和和形状）和和压实处处理（碾碾压机型型、摊铺铺厚度和和碾压遍遍数）决决定的。石石料特性性和压实实过程是是相互联联系的，必必须统一一考虑，特特别是在在填方较较厚或填填方厚度度急剧变变化的地地方，更更应考虑虑二者的的统一性性。 碎碎石路堤堤采用550t以以上振动动压实机机分层碾碾压，碾碾压遍数数按碾压压下沉值值等于零零并稳定定不变时时确定。由由于碎石石含量不不同，其其击实试试验的最最大干密

17、密度也不不同，碎碎石填料料的最大大干密度度需要由由5mmm的碎碎石含量量与最大大干密度度曲线来来确定。并并采用灌灌砂法、表表面波压压实密度度仪检测测压实度度是否达达到规定定值。 块石路路堤由于于块石粒粒径较大大，经550t以以上振动动压实机机分层碾碾压至下下沉值为为零后，每每层厚11.52.00m再用用25KKJTT3冲击击压实机机进行检检验性补补压200遍，如如下沉量量在57cmm，表明明原来的的碾压合合格。块块石路堤堤直接使使用255KJT3型型冲击压压实机施施工，效效率高，速速度快，三三边形双双轮以112kmm/h速速度能集集中产生生2500t冲击击荷载，连连续压实实路堤深深层部位位的石

18、块块。这种种高振幅幅、低频频率的冲冲击能量量对路堤堤分层均均匀碾压压后，可可使石块块之间嵌嵌锁密实实，填石石体承受受冲击荷荷载所产产生的沉沉降变形形远大于于填石路路堤建成成后自重重与外荷荷引起的的变形沉沉降，避避免路堤堤出现引引起路面面产生裂裂缝的差差异变形形沉降。根根据填石石工程与与施工特特点，采采用冲击击压实配配套设备备压实效效果最好好。冲击击压实的的施工工工艺要求求如下。 （1）填填石施工工控制。 填石的的粒径及及级配在在开采料料场控制制，施工工单位根根据现场场情况采采用洞室室松动爆爆破，光光面爆破破或小型型爆破，要要求填石石料符合合以下指指标：最最大粒径径5000，不不均匀系系数Cuu

19、5（CCu=dd60/d100），曲曲率系数数Cc=133，CCc=（dd30）22/(dd10d600)。 （2）填填石层厚厚控制。 填石路路堤位于于水平地地形时，压压实层厚厚度1000cmm；填石石路堤在在斜坡地地带时，压压实层厚厚度800cm。松松铺系数数一般为为1.11511.200。 （33）压实实沉降值值控制。 冲击碾碾压若干干遍后，压压实沉降降值趋于于稳定，同同时结合合落锤式式弯沉仪仪的测定定值进行行分析，综综合确定定需要碾碾压的遍遍数，及及其相应应的压实实沉降控控制值。 （4）填填石施工工。 石石方填筑筑的关键键是要达达到要求求的级配配分布。这这就需要要采用末末端法。这这种方法

20、法保证使使最大的的石块居居于每层层的底部部，而较较细的颗颗粒则居居于顶部部。它能能确保最最佳的的的嵌锁和和压实力力的传递递。同时时，提供供一个不不会致使使压实碾碾轮及橡橡胶轮胎胎的牵引引机在行行进过程程中受损损的表面面。该方方法需要要在填筑筑层末端端的顶部部用卡车车倾卸，然然后用推推土机从从末端将将填料推推入下面面的层，使使其与正正在填筑筑的一层层推成同同样的高高度。 6、填填石路堤堤的压实实标准 规定采采用500t以上上振动压压路机或或冲击压压实机碾碾压，可可以提高高填石路路堤的压压实标准准，具体体规定见见表1。 表1 压实标标准 路路堤顶面面以下深深度/ccm 重重型击实实压实度度% 00

21、1150 95 1500以下 93 将原压压实度标标准在880cmm以下至至1500cm，由由93%增至995%，1150ccm以下下由900%增至至93%，可以以较大地地减少路路堤工后后沉降。按按下式计计算： S=hh(1-kh/kh) 式式中：SS为下沉沉量，ccm；hh为路高高，cmm；khh为原标标准的压压实度，%；khh为提提高后的的压实度度，%。 现以110m填填石路堤堤为例，提提高压实实标准后后在施工工中完成成增加的的下沉量量S为： S=70（1-93/95）+8500（11-900/933）=228.99cm 当采用用冲击压压实机分分层碾压压，则压压实度还还可提高高3%4%，以以增加33%计，110m路路堤冲击击碾压后后增加的的下沉量量为311.2ccm。若若仅在路路床顶面面冲击补补压200遍，增增加的平平均下沉沉量为66cm。这这样填石石路堤碾碾压已经经完成的的工后沉沉降量已已大大超超过原来来的工后后沉降量量，从而而避免了了路基差差异变形形沉降的的发生。 压实标标准的最最大干密密度对于于碎石路路堤，采采用重型型击实试试验，按按5mmm的碎碎石含量量与最大大干密度度曲线来来确定。 对于块块石路堤堤，按公公路土工工试验规规程（JJTJ005193）TT01333表面面振动压压实仪法法确定块块石填料料的最大大干密度度。