yct25沖擊碾壓路基沖擊碾壓施工工法
1.前
言
yct25沖擊碾壓是一種新式路基壓實機械，透過沖擊碾壓對路基壓實質素的提高產生了很強的推動作用。路基沖擊碾壓施工工藝在高速公路中的運用，是高速公路壓實技術的最新發展。近年來，在高速公路施工中，為提高路基施工質素，加速路基沈降，減小路基工後沈降，一般都要求對路基進行沖擊碾壓。我公司在本遼高速公路路基工程第19合約段及伊墩高速第二合約段施工中，透過施工實踐、總結，對該施工工藝已經熟悉、掌握並形成了本工法。
yct25沖擊碾壓
2.工法特點
2.1沖擊碾壓的施工速度快，效率高，沖擊碾的速度一般在12—20km/h，尤其對較長、較寬的路基段落，效率更高。
2.2 作用範圍大，沖擊碾的壓實影響深度在1—1.5m，比傳統的壓實機械有更好的壓實功效，有效解決普通壓路機需要嚴格控制層厚的問題。
2.3 工費較低，按沖擊25遍計算，每平方米費用約2.5元。
2.4 控制工後沈降和不均勻沈降，提高路基的整體強度，保證公路的使用質素。
3 適用範圍
3.1 本工法適用於地基沖碾，各種填土、填石的各級公路路基分層碾壓，路堤（床）補壓。
3.2 自行式沖擊壓路機單塊最小沖壓施工面積不宜小於1000m2,牽引式沖擊壓路機單塊施工面積不宜小於1500m2。較窄的工作面但設定了轉彎道的最短直線距離不宜小於100m,寬度不宜小於6m。此處所指的工作場地面積是指排除了需避讓的構造物之後的能夠沖壓的凈面積。3.3 如下情況不宜采用沖擊碾壓
3.3.1 加筋土擋墻路段不宜采用沖擊碾壓；
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3.3.2 舊路改建中遇到的擋墻、橋梁和涵洞等的承載力不足以承受沖擊碾壓荷載需加固的路段；
3.3.3 含水量超出範圍經試驗驗證效果不明顯的路段；
3.3.4 路堤（床）增強補壓試驗段沖擊碾壓20遍後平均下沈量≤3cm的路段。
4 工藝原理
增加模組，在編輯框裏選中素材，後彈出素材功能框，選擇功能框裏的加一個；刪除選擇減一個。
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沖擊碾是由牽引車帶動非圓形輪捲動，多邊形滾輪的大小半徑產生位能落差與行駛的動能相結合沿地面對土石材料進行靜壓、搓揉、沖擊的連續沖擊碾壓作業，形成高振幅、低頻率的沖擊壓實原理。目前以25KJ三邊形雙輪沖擊壓路機使用最多，其雙輪靜重12t，行駛最佳速度為12km/h，對地面產生集中沖擊力2000～2500KN，相當於1111～1543kPa。這種高能量沖擊力周期性連續沖擊地面，產生強烈的沖擊波，向下具有地震波的傳播特性，產生的沖擊碾壓功能達到超重型擊實功，可使地下深層的密實度不斷累積增加，視不同土石材料性狀達1.0～1.5m，比現有振動壓實機械有更好的壓實功效，使被沖壓的土石填料更接近於彈性狀態，顯示出克服土石路基隱患的技術優勢,是土石工程壓實技術的最新發展。
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三邊形雙輪沖擊碾在工作中，當牽引車拖動三邊弧形輪子向前捲動時，壓實輪重心離地面的高度上下交替變化，產生的勢能和動能集中向前、向下碾壓，形成巨大的沖擊波，透過三邊弧形輪連續均勻的沖擊地面，使土體達到均勻密實。在沖擊碾壓過程中，三邊弧形輪每旋轉一周，其重心擡高和降低三次，對地面產生夯實沖擊和振動作用三次。具體沖擊作用過程為：在牽引的作用下，壓實輪依靠與地面的摩擦力沿外廓曲線向前捲動，重心處於曲線最低點時，再向前捲動，重心開始上移，牽重力帶來的動能轉化成壓實輪的勢能和動能，並且緩沖機構開始作用，使蓄能器的緩沖液壓缸收縮，蓄能器蓄能。當壓實輪重心處於曲線最高點向前捲動時，壓實輪的勢能開始轉化為動能，蓄能器緩沖液壓缸伸張，蓄能器中的壓力能釋放，轉化為壓實輪的動能。由於壓實輪的特殊結構，其重心除了具有向前的線速度外，還有一個向下的線速度，直至壓實輪另一條曲線與地面接觸時，開始對地面產生沖擊夯實作用。牽引車的工作速度越大，蓄能器的緩沖液壓缸收縮越大，蓄能越多，釋放的能量轉化為壓實輪的動能也越大，對地面產生沖擊夯實的動能也越多，激振的效果也越好。根據經驗和25KJ三邊形雙輪沖擊壓路機設計行車速度要求，碾壓速度以10-12km/h 為宜。對於一般路基的非飽和土，沖壓輪著地時由於動能釋放，在沖壓輪下的局部面積產生瞬時的沖擊動荷載，向下傳遞快速擠密深層土顆粒，同時沖擊能量以震動波的形式在彈性半空間中傳播，使土顆粒相互靠攏，排出空隙中的氣體與水，土顆粒重新排列而擠壓密實。
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5 施工工藝流程及操作要點
5.1 施工工藝流程見圖5.1
5.2 施工方法及主要工序操作要點
5.2.1 施工準備
對需要進行沖擊碾壓的地段，進行清理整平，以保證均勻傳遞較大的沖擊力，使沖擊碾壓達到最佳效果，在無法轉彎的地段還要修築轉彎道，以利yct25沖擊碾壓轉彎行駛。同時，對沖擊碾壓機械的效能進行了解、熟悉。
然後在現場實際布置沈降觀測點，可以透過白灰布點，也可以利用全站儀實際測量座標，這樣更加準確。選定試驗路段進行沖擊工藝探索，確定最佳沖擊碾壓遍數。
5.2.2 測量放樣
對已整平的路基進行放樣測量，測量沖壓前的標高，以確定沖壓後的沖壓沈降量。
5.2.3 試驗段布置
無論是地基沖碾，還是路基分層碾壓，其沖擊碾壓工作段的長度一般要求寬度大於24m，長度大於250m。按照每20m設定一個檢測斷面。每個沈降檢測斷面布置3點，分別為路基的左、中、右三點（邊點距離路基邊1m）。
用全站儀測量沈降觀測點的座標並記錄，以便沖擊完成後按照此座標進行放樣和標高測量。
在碾壓過程中按照每5遍檢測一次壓實度及沈降，並詳細記錄數據，同時對檢測數據進行整理分析，確定最佳碾壓遍數以指導沖擊碾壓施工。
5.2.4 其余段落施工
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按照試驗段確定的施工工藝進行沖擊碾壓，施工過程中可根據各個段落的試驗檢測情況對沖擊遍數進行調節。最終以試驗檢測數據為準來確定是否完成沖擊碾壓。
5.2.5 具體沖碾過程
1) 沖碾時壓路機先從路基一側邊緣行駛，行至終點時轉彎反向沿路線中心向起點行駛，行至起點再轉向路基邊側行駛，牽引車行駛使壓實輪的輪跡應重疊二分之一以上，以保證弧形輪中間的部份被沖碾到，就這樣一環一環的進行。當壓路機輪跡到達另一側邊緣時完成沖碾一遍，如圖5.2示。由於壓實輪弧形的構造特點，沖碾一遍結束時仍有部份路基未被沖碾到，此時應接著進行第二遍、第三遍„„，每沖擊5遍，試驗檢測檢測沈降量、壓實度、含水量、最大幹密度、孔隙比等數據。如果此時的土體含水量小於土體的最佳含水量時，則要用推土機、平地機整平，根據計算補充灑水，保證土體處於最佳含水量、地基濕潤、不出現松散層、水分充分滲透後再繼續沖壓，進行壓實度和高程檢測。
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2) 沖擊碾壓10遍、15遍、20遍、25遍、30遍後分別檢測一次壓實度、濕密度、最大幹密度、孔隙比、濕陷系數、總的沈降量等數據。
3) 各種數據整理匯總後得出結論以便指導大面積施工。
4) 沖碾註意事項
當yct25沖擊碾壓沖壓若幹遍後，若場地波浪起伏過大，立即停止施工，用推土機推平整以後再繼續施工。當表層土的含水量過少，揚塵情況嚴重時，則停止施工，用灑水車進行噴灑後再繼續施工。壓實過程中表層產生波浪形起伏後，碾壓時要有意識地調整轉彎半徑，沖擊波峰，即進行錯峰壓實，以做到壓實質素的均勻、滿壓。在每碾壓五遍後要調整為反方向沖擊碾壓。對於含水量較高的情況註意防止施工中出現「彈簧」現象，如果出現彈簧現象可暫停施工，待含水量降低、強度恢復後再施工或采用挖除換填方式處理。
測點平面位置保持不變，在施工過程中，應保證測點位置的固定。5.3 沖擊碾壓遍數
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5.3.1 沖擊碾壓遍數的定義：雙輪沖擊壓路機的沖擊輪寬度為0. 9m，兩輪隙寬度為1.16m，雙輪外邊緣的寬度為2. 96m時，沖碾1次的計算碾壓寬度為2m，經錯一個輪寬碾壓，沖碾1個來回後，計算碾壓寬度4m，按此方法計算，整個場地全部壓完1次算一遍。
5.3.2 對於軟基地段上面鋪築石碴的路基（石渣厚度一般在50～70cm左右），一般要沖擊碾壓一次，沖擊碾壓遍數為15～20遍。
核工業西南建設集團有限公司 路基沖擊碾壓施工工法
5.3.3 對於一般路段（路堤高度4m以下）的Ⅱ級（含Ⅱ級）以下的濕陷性黃土地基處理，要沖擊碾壓20～25遍。
5.3.4 對於地基為路基填土高度在3～6m者，在路基填築至路床頂20cm時進行沖擊碾壓一次，沖擊碾壓遍數為10～15遍；路基填土高度在6～10m者，在路基高度填築到一半時沖擊第一次，填築到路床頂20cm時沖擊第二次，每次沖擊碾壓遍數為15～20遍。
5.4 勞動力組織
6 材料與器材
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6.1 路基填土材料
用於路基土方填築時，黏性土、砂礫石和土石混合填料宜采用沖擊碾壓，沖擊碾壓前要做試驗段，根據實驗結果確定碾壓遍數和沈降量，砂性土質段不能采用沖擊碾壓，對摻石灰或水泥改良的路基土方，改良後不應再進行沖擊碾壓。
6.2 機械器材
7 質素控制
7.1 做好試驗路
7.1.1試驗路的檢測專案見表7.1.1
7.1.2檢測專案要求與頻數 1）沈降量
定點沈降量檢測包括沖碾前及每沖壓5遍後的標高，檢測樣本數不少於20個，水準儀的測量精度不大於1mm。對於地基沖碾、分層壓實、路基（或路床）的補壓應根據試驗大綱的圖示要求宜用長6cm鐵釘系紅布條作明確標記，準確定點。平地機刮平對應註意保護」帶有紅布條鐵釘的檢測點,即在檢測點周圍20cm的地方不得擾動。
2） DN值
粒徑大於5mm的含量不超過30%時可采用DCP檢測，DN值的檢測頻率與壓實度相同，測點數6個左右。
3）壓實度
壓實度檢測的樣本數不少於4個，具體的檢測位置見表7.1.2
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4）土的物理力學參數
土的物理力學參數根據土質類別與工程要求確定，其基本物理參數有：天然含水量(%)、液塑限、天然密度( g／cm3)、粒徑組成；力學參數有：壓縮系數α、壓縮模量Es、粘聚力c、內摩擦角φ、濕陷系數δs。檢測專案與數量可根據工程需求確定。
5）層厚
壓實層厚在60cm—l00cm之間，根據具體情況選擇2-3個不同的松鋪厚度試驗。
7.1.3 控制路基土沖壓含水量，做好試驗結果分析
1）對各參數試驗結果的分析按試驗目的進行。各檢測參數應及時進行整理分析，匯總成圖表，表7.1.3是不同沖壓用途的各關系曲線。
從圖7.1.1中可以看出，沖擊遍數的增加，各個層次的壓實度均有明
顯的提高，離表層20cm處尤為突出，沖壓20遍後壓實度增加值達到了20個百分點以上，但當土粒密實度達到一定的上限後，即使沖擊次數增加，沖擊的效果也不明顯。圖1中沖擊第21遍至25遍雖然深度為20cm的密實度有所增加，但50、80、100cm深度的密實度從整體意義上來講變化不大，由此說明：沖擊碾壓施工工藝對地基表層以下20—100cm的密實度具有明顯的改善效果，但當密實度達到一定的上限後，即使增加沖擊遍數，沖擊效果也不明顯，從經濟角度來講，無非是增加施工成本，這是不科學的。
DN值是反映：「每錘擊一次的下沈量(單位為mm/blow)」,而下沈量越小體現的承載力越大。將圖7.1.2結合圖7.1.1可以看出：DN值較其它試驗數據表現出較大的離散性，但還是能明顯的表現出曲線趨勢：地表以下20cm的承載力最大，隨著沖擊遍數的增加，壓實度增大，DN值逐漸減小，它們成反比關系，由此說明：地基承載力隨著沖擊遍數的增加而遞增。
透過對沖擊碾壓25遍後的土樣進行相對下沈系數試驗，試驗結果表明：采用25KJ的拖式沖擊壓路機對濕陷性等級在Ⅰ～Ⅱ級的黃土地基進行沖擊碾壓25遍後，隨著沖擊遍數的增加，濕陷逐步消除。含水量大不一定是造成濕陷的主要原因，含水大的土常年被水浸泡，對水產生了一定的抵抗作用。相對濕陷系數是檢驗土在水中的變形量，從圖7.1.3中沖擊第11遍至15遍數據可以得出，雖然沖擊遍數增加，但土消除濕陷較小，原因是沖擊第11遍至15遍的檢測時間間隔不足半天，土中超靜水壓力未來得及消除，而第16遍至20遍的沖擊時間間隔為5天，土中的超靜水得到充分消散，故土的濕陷消除大。
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在沖擊碾壓25遍的過程中，對每沖碾5遍的沈降值進行觀測，觀測結果表明：采用25KJ的拖式沖擊壓路機對濕陷性等級在Ⅰ～Ⅱ級的黃土地基進行沖碾25遍時， 第1遍到5遍沖擊沈降量最大且達到6.5cm，第21遍到25遍時沈降量只有2.4cm。得出結論：隨著沖擊遍數的增加，沈降量越小。
2） 沖擊碾壓土的含水量範圍要求如下：
（1） 細粒土含量≥50%，wopt-4≤w≤wopt+2；
（2） 細粒土含量
（3） 高液限土的沖擊碾壓的含水量上限可放寬至28%；
（4） 含水量超出此範圍的可根據實際情況經試驗驗證後確定控制範圍。
7.2 做好路基壓實措施
7.2.1 路基填築前按【公路土工試驗規程】規定的方法進行顆粒分析、含水量與密實度、液限和塑限、有機質含量、承載比（CBR）試驗和擊實試驗。做好試驗路段，確定壓實器材類別、最佳組合方式、碾壓遍數及碾壓速度、每層填料的松鋪厚度、填料的含水量等參數，以便大面積實施。
7.2.2 填築施工時按標準化施工工藝作業。
7.2.3 填築前，根據不同的地質情況，選擇相應的設計措施進行基底處理。按照施工規範嚴格施工。並做好路基兩側的排水溝工程，防止雨季或其他地表水侵蝕路基。
7.2.4 嚴格控制填料質素，當填料不合格時，棄掉或進行改良處理。7.2.5 填築應從最低點起全斷面水平分層填築，采用重型壓路機和凸輪式壓路機分層碾壓密實，嚴格控制填料松鋪厚度和碾壓遍數。
7.2.6 填土路基填築攤鋪時，施工面要形成2～4%的人字形坡，防止雨後出現積水；含水量控制在最佳含水量-3%～+2%時進行碾壓。
8 安全措施
8.1 主要安全風險分析
8.1.1 沖擊碾在轉彎和碾壓邊部時，如果行走路線有偏差，有可能發生機械傾覆等危險。
8.1.2 在執行過程中友可能撞到旁邊的其他施工人員，造成人員傷亡事故。8.2 保證措施
8.2.1 嚴格執行技術交底，對各種機械器材制定專門的操作規程和安全手冊。
8.2.2 用白灰線提前標示出沖擊碾壓行走範圍，讓司機一目了然，可有效防止機械傾覆事故發生。
8.2.3 周圍人員時刻註意自身安全，同時由專人機械指揮，隨時提醒。8.2.4 對結構物處設立警戒安全標誌，防止對結構物造成損傷。
9 環保措施
9.1 施工前查明沖擊碾壓範圍內的地下管線及附近各種構築物，並應根據構築物的類別采取相應的保護措施如開挖隔振溝進行防震，機械改線或者拆除，確定安全距離以保護構築物。
9 .2 沖擊碾壓施工場地的附近有構造物時，應註意觀察，發現異常情況時，應立即中斷施工，以避免構造物損傷。
9.3 施工過程中合理安排施工時間，減少噪音與振動對環境的影響，對揚塵應灑水降塵。
10 效益分析
10.1 使用yct25沖擊碾壓分層沖擊碾壓高路堤與補壓振碾達標路床工程，能較好地提高路基的整體強度與均勻性，有利於避免路面的早期損壞，延長路面的良好服務水平。
10.2 透過沖擊壓實的施工可以加速路基的下沈，減少路基的工後沈降。10.3 經沖碾的路段的密實度明顯得到了提高，暴雨過後，沖碾路段與未沖碾路段比較，經沖碾的路段表面堅實，雨水難以滲入，行車不易打滑和濕陷。沖擊碾壓後的路基的壓實質素，能夠保證，而且費用不高。
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11 套用例項
11.1 本遼高速公路路基工程第19合約段，2005年11月～2006年7月石渣隔離層施工中，旱地填築50cm山皮石約78000m2，水田填築70cm山皮石約117000m2，采用沖擊碾沖擊20遍後施工路基填方。路基填築每10層沖擊碾壓一次，提高了路基的強度和穩定性。
11.2 伊墩高速第二合約段，由於主路線線沿線土質均為低液限粉土或粘土，根據地勘報告，全線且多為Ⅰ、Ⅱ級非自重濕陷性土，為確保清除表土後的路基基底得以充分壓實，消除濕陷性，均采用沖擊壓實。2011年8月～9月，專案部對可以施工的路段近50000m2進行了沖擊碾壓，達到了設計上要求的「沖擊壓實最小遍數不得小於20遍，沖擊壓實後地基以下1m深度範圍內的壓實度不應低於90%，濕陷系數應小於0.015。」的要求。
讓我們一起攜手，共商強夯發展大計，同繪行業發展藍圖！
