冲击碾施工技术MicrosoftWord文档.doc

冲击碾压应用技术即将出台 编者按：由于我国一直没有相应的冲击压实施工规范，许多业主和施工单位都不敢在实际压实作业中应用冲击压实技术。由交通部公路科学研究所编制的冲击碾压应用技术指南在得到交通部批准之后，将为冲击压实技术的广泛应用提供有力的保障。文交通部公路科学研究所 吴立坚 杨世基1.立项背景南非蓝派公司1995年完成香港新机场的场道建设后，于1996年将冲击压路机引入中国，先后在云南、黑龙江、河北唐山等地进行过试验与演示性质的冲击碾压。1998年3月，八达岭高速公路(二期)工程中有一段34m的高路堤填筑工程，该高路堤工程每层填筑厚度约为O.8m一1.Om，采用25kJ的三边形冲击压路机碾压20遍，经检测压实度平均达95以上。该工程仅用50多天的时间便完成了压实任务，为八达岭高速公路于当年10月通车起了关键的作用。此后，八达岭高速公路遂全线采用25kJ三边形冲击压路机对振动碾压达标的路床进行了增强补压，冲压20遍后，平均下沉量超过5cm。1998年5月，河北宣(化)大(同)高速公路应用冲击碾压技术处理湿陷性黄土地基，其有效影响深度为1.4m左右，通车后的情况表明，其处理是成功的。这两个工程均由交通部公路科学研究所对其碾压效果进行了详细的跟踪检测研究，明确了冲击压路机在不同土质条件下的碾压效果，为其合理使用奠定了基础，并在相关期刊上发表论文对冲击碾压技术进行了宣传。1998年7月，湖南的湘耒路，福建的福泉路、陕西的铜黄路等相继采用冲击压路机进行路床补压。此后，冲击压路机的压实效果逐渐得到了公路界的认同，冲击碾压的应用领域也不断扩大，冲击压路机的数量在1999年底增加至一百台左右。为了正确引导推广这种新的碾压技术，提高公路工程质量，交通部下达了公路冲击碾压应用技术规范的编制任务(见关于下达2000年度公路工程标准规范定额等编制和修订工作计划的通知(交公路发2000722号)，该项目由交通部公路科学研究所承担。2.“指南”的编制过程2001年7月，指南通过了由交通部公路司组织的研究大纲评审，项目正式启动。项目起动后，课题组比较完整地收集、分析了国内外相关的研究成果，对湖南、广东、安徽、甘肃、青海等应用冲击碾压技术较早较多的省份进行了调研，并至南非进行了考察，充分了解了冲击碾压技术在国内外的应用状况与发展水平，并于2002年10月开始研究报告和征求意见稿的编写。项目实施期间应交通部规范体系调整，将公路冲击碾压应用技术规范的更名为公路冲击碾压应用技术指南。2002年12月完成公路冲击碾压应用技术指南(以下简称指南)征求意见稿，2003年6月完成审查稿，2003年10月完成报批初稿，2004年1月总校后正式报批，目前处于待批阶段。3.编制的指导思想与主要内容我国目前拥有各种类型冲击压路机300余台，是世界上数量最多的国家，绝大部分为国产品牌压路机。从发展趋势上看，随着国家西部开发政策的实施和人们对冲击式压路机特性认识的加深及应用成本的下降，其数量将会明显增加。鉴于该“指南”将是世界上第一本有关冲击碾压技术应用的规范类书籍，编制过程中确立了积极引导推广相对成熟的新技术，在实践中不断修正完善的指导思想。本“指南”包括：1)总则；2)术语、符号；3)一般要求；4)铺筑试验段；5)施工准备；6)新建道路冲击碾压；7)旧路改建冲击碾压；8)施工质量管理与验收等8章内容，基本涵盖了冲击碾压在公路工程中的主要应用领域，如地基和路堑冲击碾压、土石混填、填石路堤分层冲压、路基冲击增强补压、旧路改建冲击碾压等。4.主要内容介绍4.1总则部分总则部分主要写了编制本指南的目的、碾压特点。适用范围、设计施工注意事项、与其他规范的关系等对打算采用冲击碾压技术的管理与技术人员起告知作用。4.2术语符号术语符号部分统一明确了冲击压路机、单(双)轮冲击压路机。自行式冲击压路机、拖式冲击压路机、冲击碾压、有效影响深度、有效压实厚(深)度、冲击碾压遍数、冲击增强补压等概念的定义与含义。冲击压路机1995年引入我国时，称呼较多，有冲击式压路机、冲击式压实机、冲击碾压机、冲击压实机、冲击碾、冲击夯、旋转夯、滚动冲击碾压机等。这些叫法主要是对其压实方式作形象比喻。冲击压路机的英文名是：Impact Roiler，译为冲击压路机，可和目前我国已使用的振动压路机等名称相协调，使该名称较为规范，从相关资料看，目前该名称已逐渐得到人们的认同。对于冲击压路机的影响深度，目前一些厂家的广告宣传说有4m5m深。简单地谈影响深度而不明确影响深度的定义没有实际意义，故从公路工程的实际应用出发，指南提出一个有效影响深度的概念。有效影响深度是指能够引起土体的平均压实度增大一个百分点的最大深度，这样就便于对冲击碾压效果的确定与理解，避免片面宣传产生误导。在此基础上，指南还提出有效压实厚度的概念，有效压实厚度是指能够满足设计要求压实度的压实层厚度，如满足93、95等压实度要求的最大压实厚度。冲击碾压遍数计算方式目前还不统一，基于冲击碾压技术的特点，避免引起误解，予以解释规定。冲击碾压采用来回错轮的方式，轮迹之间不重叠，由于轮隙宽度大于轮宽，错轮时横向上留有26cm的空隙，纵向上由于冲击碾压时落点的面积有限(与工作面的刚度有关)，也不可能压到每个点，但冲击压力呈(45-2)的角度扩散，表层下面的压实效果相互交叉重叠。对于表层部分经数十遍错轮冲压之后已均匀，这在众多工程中得到验证。我国冲击压路机型号多，技术参数有所不同，整机定型、数量较多的是双轮冲击压路机，两冲击轮之间的外部宽度为296cm，轮宽90cm，轮隙宽度116cm。故本条文规定：对此型冲击压路机冲压1次的计算压实宽度为2m，经错一个轮宽冲压1个来回后，计算冲压宽度4m，按此方法计算，整个场地全部压完1次为碾压一遍。对于单轮冲击压路机则可按轮宽计算，全部场地通过一次为一遍。目前对于冲击碾压的合理方式尚有不同的理解，如有人认为冲击碾压时冲击轮横向应重叠14或12等，按此方式全部场地通过一次算一遍。如图1所示为横向重叠12的情况，按此方式排列冲击碾压，则会在横向上出现1遍、2遍、3遍、4遍等不同的冲压区域，造成整个场地冲压极不均匀，故条文未按此方式横向排列与计算遍数。采用错轮而不重叠轮迹的冲压方法是合理科学的，沿着固定的线路行驶也是最经济有效的。对于纵向排列，每遍应错16周长，这样每次冲击工作面波峰，有利于冲击点的满布、均匀，增强冲压整体效果。路基的增强补压是指在振动压实达到设计(规范)要求后。为进一步提高路基的密实度与均匀性，减少工后沉降与差异沉降而进行的补充冲击碾压。有时为了检测路基的压实质量，发现薄弱环节，并对其补强，可称为检测性补压。4.3一般要求该章主要包括如下内容：冲击碾压适用范围、不宜采用冲击碾压的路段、面积与距离要求、冲击碾压土质的含水量要求、不同类型冲击压路机的适用条件、构造物的保护、冲压方式、施工注意事项、安全生产等。该章明确冲击碾压主要适用于下列情况：1)地基冲击碾压；2)土石混填。填石路堤分层冲压：3)路基补压；4)旧砂石(沥青)路面冲压；5)旧水泥混凝土路面冲压；6)对于风积沙、盐渍土等特殊土在试验段试验结果的基础上经过充分论证方可实施。不宜采用冲击碾压的略段如下：1)加筋土挡土墙路段；2)旧路改建中挡土墙、桥梁和涵洞等的承载力不足以承受冲击碾压荷载的路段；3)含水量超出范围，经冲击碾压试验验证效果不明显的路段；4)路基增强补压试验段冲击碾压20遍后平均下沉量30mm的路段；5)建筑物安全间距不足的路段；6)有需要特别保护的建筑物路段。土的最佳含水量与击实功是对应的，根据宣大路的经验，冲击碾压后的黄土的压实度超过100，甚至可达110，因此冲击碾压的击实功超过重型击实。对于采用冲击碾压时土的最佳含水量如何确定并无明确的结论，本”指南”根据相关工程经验，提出可比按试验规程确定的最佳含水量低1一2个百分点。从国外的资料与我国的工程经验来看，不同的冲击压路机有其自身的作用特点，其适用的领域也不同。三边形双轮冲击压路机能量大(25kJ)，有效影响深度大(为1.4m左右)，适合于提高路基的压实度但因冲击轮外形曲线平缓。与地表的接触面较大。作用力不集中，因此不适合旧水泥混凝土路面的破碎冲压。20kJ的三边形冲击压路机能量小，有效影响深度小(为1.1m左右)。故本指南不推荐选用。五边形双轮冲击压路机其能量较小(15kJ)，容易牵引，在行驶过程中冲击轮不易打滑，适合于细粒土等松铺系数较大的路基的分层冲压，因冲击碾压时与地表接触面小。作用力集中，适合于旧水泥混凝土路面等破碎冲击碾压。四边形单轮冲击压路机冲击轮宽2.3m，总宽2.59m，正四边形冲击轮边长1.5m，冲击轮重量8000kg，能量约25kJ，在我国数量不多，主要用于旧水泥混凝土路面的破碎。关于冲压区内构造物的保护间距，国内未见专门研究。主要根据：1)建于土质地基上的建筑物的安全极限值；2)瑞典Dynapac研究部根据施工现场不同地面条件所做测量结果，提出的限制振动压路机对建筑物产生损害危险的相应安全距离；3)我国爆破安全规程(GB6722-86)对一般建筑物和构造物的爆破地震安全震动速度规定；4)安徽205线天长段冲击碾压施工期间震动波速检测结果；5)我国多个冲压工程的工程经验等五个方面确定。目前各地的实际控制距离既要保证建筑物的安全，也会考虑当地居民的承受程度。条文中不同构造物的垂直保护厚度，主要是根据国内一些工程实践提出的。同时也参考有关冲击碾压影响深度的研究成果。4.4 铺筑试验段本章主要包括：试验目的、试验准备、试验内容(检测项目、试验遍数。检测频数)、试验过程、试验结果等内容。试验目的有以下方面：1)确认采用的冲击压路机型号是否合适；2)冲击碾压能否达到预期效果；3)确定冲击碾压的合适施工工艺；4)确定合适的质量检测方法；5)确定合理的质量控制标准；检测项目包括：层厚、沉降量、压实度、土的物理力学参数、贯入值(DN)、破碎状况、弯沉、平整度、土质振动速度测量、承载力等指标，根据冲击碾压的不同用途确定相应的检测项目与频数等。4.5 施工准备该章主要包括进行冲击碾压施工前应做的一些基本准备工作。4.6 新建道路冲击碾压新建道路的冲击碾压主要包括：地基和路堑冲击碾压、土石混填、填石路堤分层冲压、路基冲击增强补压等内容。地基和路堑冲击碾压适用于以下情况：1)一般路段的Il级(含II级)以下湿陷性黄土地基；2)厚度3m以内浅层软弱地基；3)土质、软质岩石路堑。以上情况主要是根据冲击压路机的影响深度(1.4m左右)与有效压实厚度(1.1m左右)和公路工程对地基处理的要求而定。目前冲击碾压主要应用于土石混填、填石路堤的分层冲压。对于细粒土因松铺系数过大，冲压时表面起伏过大和速度上不去。因此细粒土中不宜采用分层冲压。在总结多个工程实例的基础上，对于分层冲压的适宜厚度与冲压遍数等作了明确规定。增强补压主要适用于以下情况：1)对填高4m以上路基进行分层增强补压：2)填挖交界路段冲击碾压；3)对振动碾压已达标的下路床顶面进行冲击碾压。经试验段验证，冲压20遍后的平均沉降量若小于30mm则不需进行冲击增强补压，对于路堑的冲击碾压要求是在设计标高下挖10cm后进行便于冲压后表层松土的平整与加铺填筑。路床的最佳增强补压位置在路床设计标高下100mm。路基的分层补压，每层厚度一般为2.Om2.5m，细粒土路堤取小值，粗粒土路堤取大值。增强补压时路基不作加宽处理。4.7 旧路改建冲击碾压本章分旧砂石路面、旧沥青路面的冲击碾压和旧水泥混凝土路面的冲击碾压两部分。提出了旧砂石路面、旧沥青路面的冲击碾压的目的、作用、要求等内容。对于旧水泥混凝土路面的冲击碾压，提出了冲击碾压旧水泥路面的目的、作用、冲压的控制标准、施工工艺等内容，其中冲压的控制标准主要是水泥板的破碎程度、沉降量等，这些具体指标主要通过相关工程经验和科研成果的总结而得。4.8 施工质量管理冲击碾压的施工质量管理是目前冲击碾压技术应用中最突出的问题，对于冲击碾压效果的检测指标、评价方法等目前均未完全统一。对于新建公路、旧砂石(沥青)路面的冲击碾压质量管理，“指南”提出以施工工艺、沉降量指标控制为主，结合压实度等指标进行控制。由于冲击碾压的厚层压实、压实度检测费时费力，检测结果离散性大。沉降量检测方便易行，能直观地反映压实效果。因此，对于冲击碾压质量控制，在铺筑试验路的基础上，强调以施工工艺和沉降量控制为主。对于沉降量的具体控制值因土质、应用领域的不同而异