高速公路路基填方冲击压实施工方法

1 概述
　　 从以往高速公路的运营情况来看，高速公路路基路面出现下沉或开裂的多为低填方路堤，通过对低填方路堤原地面冲击碾压，对原地面进行深层压实，从而提高原地面的承载力，为填料提供坚实的基础。我项目为了能高质量地完成施工任务，克服路面下沉开裂这一质量通病，全线路基填土高度小于1.7m的路段，采用冲击压实方案进行处理，满足了长远规划及运营要求。
　　 2 主要施工方法和步骤
　　 2.1 地表处理
　　 地表处理严格按《公路路基施工技术规范》进行地表处理外，还应按以下方法处理。
　　 （1）地表清除10cm种植土，并用5m麻花钻或取土器，检查是否有埋置的生活垃圾，如有则立即清除。
　　 （2）挖掘树根的坑，深度超过30cm必须分层夯实到原地表。
　　 （3）原地表凹凸不平地段，相对高差小于50cm的进行整平；相对大于50cm的坑，分层夯实到原地表。
　　 （4）独立的大坑，要单独作为作业面，按上述处理后按照路基填筑进行施工，达到原地表。
　　 （5）清表完成后，稳压1～2遍并检测高程。
　　 2.2 准备工作
　　 （1）含水率检测
　　 冲击碾压土的含水率应满足wopt-4≤w≤wopt+2。当土体的含水率低于wopt-4时，对地基事先加水润湿;当土体的含水率大于wopt+2时，对地基则应进行晾晒，使其达到合理要求。
　　 （2）冲击区段划分
　　 首先根据施工图纸放设路基坡脚线，放设时加宽30cm，并用白灰线划分冲击起始里程，并用小红旗标识清楚，以便于驾驶员识别。
　　 （3）行驶路线
　　 冲击压路机从一侧边缘开始碾压转弯后沿中心线的另一侧碾压，行驶至出发端后往路中心方向错一个轮宽，轮迹不重叠，整个场地压完一次算一遍，排压遍数按照试验段确定碾压遍数。
　　 （4）测点布设
　　 在平整后的冲击碾压区内定位埋设相应的沉降观测点(用铁钉系红布条的办法予以明确标记)，其他测点可参照沉降观测点的位置予以确定，贯入值(DN)测点的位置离压实度测点2m，所有的测点离两端点的距离不小于30m，各平行检测点的间距不得小于6m。测点布设好之后进行初始地检测。
　　 2.3 冲击压实
　　 （1）压实机械采用25KJT3 型冲击式压路机，牵引机械为ZL50装载机，牵引车速为9～15km/h。
　　 （2）压实速度及范围为冲击式压路机速度控制在9～12km/h，宽度为路基边坡坡脚(>28m)，长度以不小于100m划分区段，相邻区段搭接长度不小于15m。
　　 （3）施工中配备平地机，路基起伏过大时，进行整平然后继续冲压。冲压完成后，用压路机进行整平压实。
　　 （4）冲击压实质量检测。冲击压实地段，应在施工前和施工后各检查一遍，用前后数据进行对比以判断冲击压实的质量。冲击压实质量检测采用标准贯入、动力触探、现场荷载等现场原位测试方法和室内土工试验检查加固效果。
　　 （5）冲击时自边坡坡脚一侧开始，顺(逆)时针行驶，以冲击面中心线为轴转圈，而后按纵向错轮排压后，再自行向内冲压。排压遍数和沉降量以试验路段确定。
　　 （6）冲压10遍左右后，用平地机大致整平，再冲击压实到规定效果，冲击时要及时对路基适量洒水，洒水量以保证冲击时不扬尘为原则。
　　 3 检测及数据分析
　　 检验频率按规范要求的压实度的检验频率要求，每2000m2 检验8处，不足200m2 时至少检验两处，选择点位应在直观较差位置。
　　 冲击压实在已处理到大致平整后地表处，按土质分段取样作标准重型击实。土的检测次序应按“先进行无破损检测，再进行破损小的检测，最后进行破损大的检测”的原则进行以下数据采集。
　　 3.1 沉降量
　　 冲击压实以实测沉降量的变化为主。普通振动压路机为低振幅高频率，对深层的影响较小，且每层碾压松铺层的厚度不超过0.15m，分层碾压6～8遍后，压沉值基本稳定。冲击式压路机为高振幅低频率，对深层产生较强的冲击能量，随着土石密实度增加，其影响深度也逐渐增加。碾压遍数与沉降量的关系曲线见图1。

　　

3.2 贯入值
　　 （1）动态圆锥贯入仪(DCP，即Dynanlic Cone Pen2etrometer)，简称贯入仪，属小型轻便地基土原位测试的触探仪，其锤质量8kg，落距575mm，贯入杆长1000mm，杆直径<16mm，圆锥头直径<20mm，锥尖为60°，贯入杆旁连接1000mm的读尺，直接读记每击一次的贯入值，其每锤击一次的贯入值为DN。冲击碾压遍数与DN值、锤击数的关系见表1、图2。

　　

　　 通过以上曲线数据分析:随碾压遍数的增加，DN值逐渐减小;碾压遍数越大，压实度越高，但增加速度减缓。
　　 （2）单位结构层深的锤击数也与土的承载力Y(kPa)建立了线性关式:Y=8x-20。式中，Y为土的承载力，kPa；x为锤击数次。
　　 这充分表明，单位贯入度的锤击数越高，该层土的承载力越大，沉降量越小。
　　 （3）目前这种原位测试的DCP贯入仪在国外已经在使用中积累了贯入值与相应土性指标的关系。DN值与弹性模量(E)、加州承载比(CBR)、无侧限抗压强度(UCS)均建立了关系式，而且在南非还用DN值作为路面设计的参数。在此不作深入的探讨。
　　 （4）压实度和含水量的检测应采用灌砂法或环刀法，每个测点应包括不同深度(30、50、80、120cm)的冲压前及每冲压10遍后(如第0遍、第10遍、第20遍等)的压实度和含水率检测。
　　 3.3 有效压实厚度与碾压遍数曲线
　　 在0～80cm有效压实厚度随碾压遍数增加而增加，见图3。

　　

　　 3.4 落锤式弯沉仪(FWD)检测
　　 根据部标《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059-95)(T0953-95)落锤式弯沉仪(FWD)试验方法对冲击碾压前后地基土进行测定。FWD标准重锤在两个高度落下发生的冲击荷载作用下，测定土基表面所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆，并可由此反算路基各深度层的动态弹性模量。本次FWD测定冲碾未碾压时及冲碾后各遍测点的动态弯沉及弯沉盆。经过计算汇总分析后得到碾压28遍地表下112m内的平均弹性模量值E，碾压前的平均模量E前=180(MPa)，碾压后的平均模量E 后=228(MPa)。这说明，经过25遍冲碾之后，土基模量值有了较大的提高，这对增加路基稳定，减小工后沉降，防止路面开裂很有好处。
　　 4 施工注意事项
　　 （1）对于不同深度的压实度和物理力学参数等，每次测完后应将其开挖的松土予以回填夯实，以使冲击压路机能继续平稳冲压行驶。任何两个深度超过1m的挖坑之间距离不得少于6m。
　　 （2）DCP贯入仪检测时贯入杆的螺丝必须拧紧，锤击时贯入杆必须扶直打入，记示每击的贯入度。
　　 （3）当地面波浪形起伏比较严重时，用平地机予以刮平。刮平时注意不得将观测点铁钉刮掉或埋掉，即在铁钉周围20f的地方不得有扰动。
　　 （4）冲压时要及时对路基适量洒水，洒水量以确保冲压时不扬尘为原则。
　　 5 结论
　　 综合分析沉降值观测、灌砂法试验、落锤式贯入仪(DCP)测试、落锤式弯沉仪(FWD)测试等试验结果，可以得到如下结论。
　　 （1）底层0.8m以内部分经推土机与冲碾的反复作用，其压实度达87%以上，后期的最终下沉量与整个路堤高度比较，不会发生差异变形。
　　 （2）冲击碾压的有效压实深度可达到1.5m，深层压实度冲碾后可提高为96%以上，使路堤的整体强度提高。
　　 （3）冲击式压路机比传统的振动碾压效果要好，效率也更高，而且也可在高填方区使用。

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