冲击压实技术的应用

冲击压实技术的应用

脉冲压技术与传统的压缩技术不同。脉冲压以高振幅和低频率的形式将高能量压入地面（每季度2次），这达到了传统压设机难以实现的压缩深度和效果。其能量传导是用专用牵引单元来牵引非圆形的碾压轮在压实路段以几倍于传统压实设备的速度进行压实的过程中来实现的。工作中压实轮对地产生大振幅冲击剪切,并以冲击波的形式向下传播,进而克服土石颗粒之间的吸附力、粘聚力,使土石颗粒运动的位移增大,强迫排除土石颗粒之间的空气和水,细颗粒逐渐填充到粗颗粒孔隙之中,从而使土体得到压实。广州新白云国际机场迁建工程建设规模为亚洲第一、世界第二大机场,计划2003年10月竣工运行。机场场道位置原来存在不少鱼塘、溶洞、土洞,地址状况复杂,为了保证飞行区的地基施工质量,迁建工程指挥部采用冲击式压实机对按规范铺筑至设计高程的地基进行检测性增强补压。已完工的土石方工程地基条件虽已满足要求,但通过冲击压实能进一步检测出飞行区地基下土洞及潜在的隐患,而且有助于最大限度的减少工后沉降的产生,提高地基回弹模量,极大增强地基的稳定性,对提高工程的整体质量十分有利。在此以武警水电第二总队承建的Ⅱ标段主跑道A3970—A4030、B7150—B7350为例对冲击压实施工及检测结果进行分析。1压实轮三瓣非圆拉伸轮此段采用南非共和国蓝派公司生产的25T3—25KJ三边形冲击式压实机。该机由牵引机和压实轮两部分组成,整机质量27t,压实轮轴组件质量12t,压实轮为三瓣非圆曲线轮廓,其公称直径2m,最大、最小半径差22cm,工作中牵引机以12~15km/h的速度行驶,压实轮对地表施以揉压、碾压和冲击综合作用,最大冲击力350t,影响深度3.5~5.0m。施工中投入了刮平机、洒水车、振动压路机等机械配合,以及高程、固体体积率、回弹模量等检测设备。2施工技术方案2.1压实轮迹调整在工艺布置上,将跑道宽度平均分成6个道,每个道宽10m(见图1)。由于冲击式压实机的作业特点是牵引式,只能前行,而且所压轮迹中波峰波谷是随着压实遍数(冲击压实1遍的定义是压实轮迹对被压地表覆盖1遍)的递增,通过转弯半径的调整交错变化的。为保证足够的转弯半径,压实机转1圈,压1、3,2、4……两个相间的车道,交错套压。工艺安排以每5遍为1个检测单元,1个检测单元冲压之后刮平振碾并进行5、10、15遍……的工艺过程检测。2.2刮平机配合刮平作业中压实轮压出轮迹的波峰波谷大小达到一定程度,压实机将因跳车影响行驶速度,进而妨碍冲压作用的发挥,这时刮平机及时配合刮平。当所压地表过于干燥,土体含水量低于最佳含水量时,不但影响压实效果,而且扬尘有碍司机视线,影响机械寿命,应及时配合洒水。冲击式压实机的最佳作用深度在距地表20cm以下至2m左右,表层十多公分存在扰动,冲压过后,须刮平,检测之前,用常规振动压路机配合碾压。3试验结果及分析冲压试验后须检测沉降量、固体体积率、回弹模量。3.1土体沉降分析检测布点如图2。纵向每隔10m为1个断面,每个断面横向12个测点,共计测点252个,以5遍为一个检测单元检测之后,求得各检测单元沉降量平均值S¯¯S¯,见表1。通过沉降量检测结果可以看出:(1)每5遍为1个检测单元,沉降量随着冲压遍数的递增而递增,尤其冲压至10遍之后,土体深层逐渐被压实,10~15遍时,沉降量明显增大,当冲压进行到15~20遍时,沉降量值为0.5cm,说明地基土体沉降趋于稳定,故冲压的收敛遍数以20遍为宜。(2)沉降差异分析。冲压20遍以后,我们在第1、2、3、4、5、6、道中通过高程检测求得各个测点的沉降量值,从具体各测点的沉降量值可以看出沉降差异状况。以纵、横向各2个共计4个测点所占的方块为1个检测单元块,按每个检测单元块上4个测点的沉降量计算出该块的平均沉降量,并将各块沉降量平均值之间做一比较。例如:A3990—A4000、B7310—B7320检测单元块平均沉降4.865cm,而A4010—4020、B7240—7250检测单元块平均沉降1.155cm,两块沉降差异4.865-1.155=3.71cm,这说明A3990—A4000、B7310—7320为薄弱地块。用冲击压实作增强补压,通过沉降差异找出薄弱地块的作用就能很直观地体现出来。3.2b320由于地基填料为混渣料,压实度检测以固体体积率代替,以A3995、B7320,A4005、B7320两点为代表,检测结果见表2。通过固体体积率检测结果可以看出,在冲压5遍之后固体体积率平均提高1.5个百分点,冲压20遍比冲压5遍又提高2.8个百分点。3.3冲压前后回弹模量检测结果用承载板检测方法,同样以A3995、B7320,A4005、B7320两点为代表,冲压前后回弹模量检测结果见表3。冲压之后,土体因被进一步压实,孔隙率减少,强度提高。从人站在冲压段上所感觉到的震感来看,自冲压20遍起,因整个冲压段地基已形成一个自上至下连续稳定的加强层,震颤明显加剧,表明整个土体已经从弹、塑性状态变为完全的弹性复原状态。4冲击式压实机对场道比降问题沉降量、固体体积率、回弹模量的检测结果,体现出应用冲击压实技术对机场场道地基进行检测性增强补压的明显作用,其力学行为是“揉压、碾压、冲击”综合作用,以冲击为主。这与飞机起落时对场道作用的力学行为是相同的,其影响深度为3.5~5m,已接近飞机降落对场道冲击力的影响深度。用“力学行为”、“影响深度”与飞机起落