摘 要：成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)工程土石方填筑量較大，施工工期短，填筑完成后自然沉降期短，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，機(jī)場(chǎng)道槽區(qū)工后沉降若超過(guò)規(guī)范容許值，會(huì)造成跑道道面開(kāi)裂、斷板等病害，甚至?xí)纬蓢?yán)重的安全隱患，因此，需在土石方填筑過(guò)程中選用碾壓質(zhì)量好、速度快、對(duì)填筑體具有補(bǔ)強(qiáng)效果的壓實(shí)機(jī)械。

關(guān)鍵詞：超重噸位；超大激振力；壓路機(jī)；補(bǔ)強(qiáng)；壓實(shí)度

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）27-0181-02

引 言

近年來(lái)隨著科技的不斷進(jìn)步，振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量、頻率區(qū)間、振動(dòng)幅度越來(lái)越大，激振力也隨之不斷增大。這些技術(shù)的革新勢(shì)必給振動(dòng)壓路機(jī)帶來(lái)深刻影響。超重噸位、超大激振力壓路機(jī)的問(wèn)世對(duì)降低施工成本、保證填筑質(zhì)量、提高壓實(shí)效率有顯著效果。因此研究超重噸位、超大激振力振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)填筑體的壓實(shí)情況有利于指導(dǎo)土石方填筑施工。

1 概 況

成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)地基處理及土石方工程（06）標(biāo)段總填筑量650萬(wàn)m3，總工期365日歷天。每個(gè)工作區(qū)域的土石方填筑施工需待地基處理施工完成后方可開(kāi)始。實(shí)際用于填筑施工的工期只為270日歷天，土石方填筑施工工期緊，任務(wù)重。為保證在較短的工期內(nèi)完成所有土石方填筑，且壓實(shí)度需滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，填筑體自然沉降小。因此，考慮選用碾壓質(zhì)量好、速度快、對(duì)填筑體具有補(bǔ)強(qiáng)效果的壓實(shí)機(jī)械。這樣可以把正常碾壓與填筑補(bǔ)強(qiáng)施工進(jìn)行合理的結(jié)合，既能保證施工速度，又能有效減小工后沉降量。結(jié)合國(guó)內(nèi)的機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r，選用超重噸位、超大激振力的壓路機(jī)作為土石方填筑的壓實(shí)機(jī)械。建立3個(gè)階段試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，收集大量?shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)并在成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)得到推廣應(yīng)用。

2 超重噸位、超大激振力壓實(shí)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

填筑材料：成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)地基處理及土石方工程（06）標(biāo)段場(chǎng)內(nèi)土石可分為三大類：①?gòu)?qiáng)分化泥質(zhì)砂巖；②中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖；③中風(fēng)化砂巖。

測(cè)試內(nèi)容：動(dòng)土壓力、分層沉降、彈性波（面波法）、地質(zhì)雷達(dá)法（電磁波法）。

檢測(cè)內(nèi)容：壓實(shí)度、含水量，壓實(shí)沉降量（以下簡(jiǎn)稱：壓沉量）。

設(shè)計(jì)規(guī)范要求：航站樓范圍按飛行區(qū)滑行道、站坪要求（工后沉降≤25cm，差異沉降≤1.8‰，0～4m范圍壓實(shí)度不低于96%、4m以下范圍壓實(shí)度不低于95%），土面區(qū)壓實(shí)度要求不低于90%，邊坡穩(wěn)定影響區(qū)壓實(shí)度不低于93%。

2.2 試驗(yàn)方案

（1）原地面碾壓

先對(duì)試驗(yàn)選定的原地面進(jìn)行碾壓，其壓實(shí)度及平整度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，保證試驗(yàn)區(qū)塊位于堅(jiān)實(shí)土層上。試驗(yàn)區(qū)塊尺寸為100m×15m。

（2）安裝第1層傳感器

試驗(yàn)區(qū)域分5個(gè)區(qū)塊，每一區(qū)塊尺寸為20m×15m，安裝時(shí)按要求對(duì)傳感器、導(dǎo)線及PVC管進(jìn)行保護(hù)，并進(jìn)行原地面水準(zhǔn)高程測(cè)量。

（3）第一層填料鋪筑

填料虛鋪厚度為80cm，最大粒徑小于40cm，大于20cm的填料超過(guò)30%，填筑過(guò)程采用推土機(jī)進(jìn)行平整，不進(jìn)行碾壓。

（4）安裝第2層傳感器

填料鋪筑完成后，反開(kāi)挖40cm深（設(shè)置傳感器位置），安裝第2層傳感器，安裝時(shí)按要求對(duì)傳感器、導(dǎo)線及水管進(jìn)行保護(hù)，然后回填并進(jìn)行水平測(cè)量。

（5）沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量放樣

對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)鋪筑的填筑體布設(shè)10個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，記錄坐標(biāo)及高程。

（6）第一層填筑體碾壓與檢測(cè)

壓路機(jī)碾壓速度設(shè)置為2km/h，振動(dòng)頻率設(shè)置為28Hz。

振壓2遍、3遍、4遍、5遍，分別對(duì)以上碾壓遍數(shù)的填筑體進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，檢測(cè)其壓實(shí)度、面波、地質(zhì)雷達(dá)、沉降量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。碾壓完成后，測(cè)試填土表面的高程和沉降量，通過(guò)地表高程與沉降計(jì)的差值，計(jì)算填筑層的壓縮變形。

（7）第二層填料鋪筑

填料虛鋪厚度為80cm，填筑料最大粒徑小于40cm，大于20cm的填料超過(guò)30%，填筑面積為100m×15m。

（8）第二層填筑體碾壓與檢測(cè)

壓路機(jī)碾壓速度設(shè)置為2Km/h，振動(dòng)頻率設(shè)置為28Hz。分別對(duì)振壓2遍、3遍、4遍、5遍的碾壓面進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，采集土壓力盒數(shù)據(jù)，檢測(cè)壓實(shí)度、面波、地質(zhì)雷達(dá)、沉降量數(shù)據(jù)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 壓實(shí)度檢測(cè)

通過(guò)灌水法實(shí)測(cè)在不同碾壓遍數(shù)情況下的壓實(shí)度，壓實(shí)度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示。

（1）碾壓2遍，填料的壓實(shí)度達(dá)到90%以上。

（2）碾壓3遍，填料的壓實(shí)度達(dá)到93%以上。

（3）碾壓3遍以上，隨碾壓遍數(shù)的增加，壓實(shí)度總體是增大。

（4）碾壓4次，壓實(shí)度達(dá)到了96%以上，且壓實(shí)度趨于飽和狀態(tài)，即基本上隨著碾壓遍數(shù)的增加，壓實(shí)度并未明顯增加。

3.2 壓實(shí)沉降量檢測(cè)

通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)區(qū)塊設(shè)置的10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行原位水準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)量出每壓實(shí)一遍的沉降量。10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)沉降量與碾壓遍數(shù)關(guān)系如圖1所示。

通過(guò)埋設(shè)的靜力水準(zhǔn)計(jì)反映碾壓遍數(shù)與壓實(shí)沉降量關(guān)系，原位水準(zhǔn)測(cè)量與靜力水位測(cè)量數(shù)據(jù)基本吻合。

通過(guò)研究碾壓遍數(shù)與壓沉量的關(guān)系可得出填筑體碾壓4次后壓沉量趨于飽和狀態(tài)，隨著碾壓遍數(shù)的增加，壓沉量并未有明顯增加；碾壓5次后可能出現(xiàn)過(guò)壓現(xiàn)象，表層甚至松動(dòng)隆起。

3.3 地質(zhì)雷達(dá)測(cè)試

試驗(yàn)區(qū)檢測(cè)采用探地雷達(dá)法，查明不同碾壓次數(shù)情況的壓實(shí)度或者密度特征，及其橫向均一性問(wèn)題。經(jīng)本次檢測(cè)認(rèn)為：

（1）利用900？贅天線在5個(gè)測(cè)區(qū)檢測(cè)，測(cè)量深度可達(dá)2m以上，碾壓層結(jié)構(gòu)圖像清晰。

（2）結(jié)合灌水法的實(shí)際測(cè)量獲得的視密度及電磁波結(jié)果可以認(rèn)為超重噸位、超大激振力壓路機(jī)碾壓3～5遍的效果最佳，在該碾壓遍數(shù)下，能夠相對(duì)達(dá)到最佳壓實(shí)度與最優(yōu)視密度及經(jīng)濟(jì)合理性的統(tǒng)一。

（3）通過(guò)理論研究與實(shí)際檢測(cè)，可以得出探地雷達(dá)進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)的有效性較好，能夠一定程度上客觀的反映不同碾壓遍數(shù)情況下的壓實(shí)程度或視密度特征。

3.4 瞬態(tài)面波測(cè)試

試驗(yàn)區(qū)塊瞬態(tài)面波測(cè)填筑體。依據(jù)瞬態(tài)面波頻散特性提取了面波速度值，生成視橫波速度值，對(duì)頻散曲線反演提取了層速度值。對(duì)按1.8m間距的觀測(cè)點(diǎn)生成了面波速度斷面圖、視橫波速度斷面圖。

依據(jù)下述成果資料，對(duì)不同區(qū)塊碾壓過(guò)程中的變化進(jìn)行了分析，隨著碾壓次數(shù)增加，總體呈現(xiàn)由低速到高速的變化趨勢(shì)，填筑體內(nèi)部速度趨于均勻。

如圖2所示，第一層填筑后，隨著碾壓遍數(shù)的增加速度值呈現(xiàn)明顯增高的趨勢(shì)，碾壓1～4遍深度0.4m以下速度值均較均勻，碾壓5遍后填筑層速度值普遍大于200m/s，未見(jiàn)低速不均勻。

如圖3所示，第二層填筑、碾壓5遍后，速度值普遍大于200m/s，局部速度值略低，總體均勻。

基于上述瞬態(tài)面波測(cè)試成果，壓路機(jī)振動(dòng)碾壓過(guò)程中，0.4m以下總體呈現(xiàn)速度升高、趨于均勻的變化規(guī)律，淺部0.4m以上變化較大，易出現(xiàn)局部不均勻或淺部低速層，在振動(dòng)碾壓的基礎(chǔ)上，輔以靜態(tài)碾壓，保證填筑體的上下均勻性、連續(xù)性。圖2與圖3碾壓遍數(shù)5遍時(shí)的數(shù)據(jù)可進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)同一部位碾壓后對(duì)深層1.6m波速仍有提高，超重噸位、超大激振力壓路機(jī)碾壓填筑體時(shí)對(duì)下層填筑體仍有補(bǔ)強(qiáng)作用。

3.5 土壓力盒分析

表2是第一層填料在不同碾壓遍數(shù)時(shí)的動(dòng)土壓力值。從同一個(gè)土壓力盒測(cè)得的動(dòng)土壓力值，在不同碾壓遍數(shù)時(shí)相差較大，這主要有以下原因：①不同碾壓遍數(shù)時(shí)，填料的顆粒形狀、級(jí)配不相同，造成壓路機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)土壓力在填料中的傳遞路徑不同；②壓路機(jī)行進(jìn)的線路不完全相同，不同的遍數(shù)，土壓力盒相對(duì)于鋼輪的位置不完全一致，有時(shí)位于正中心，有時(shí)位于外側(cè)一些。上述兩個(gè)原因中，第二個(gè)原因相對(duì)于第一個(gè)原因更關(guān)鍵。為方便起見(jiàn)，以各土壓力盒測(cè)得的平均值進(jìn)行比較。

表3可以反映出壓路機(jī)在碾壓時(shí)的力傳遞影響深度超過(guò)1.6m。

4 結(jié)論分析

通過(guò)上述試驗(yàn)可以得出影響壓實(shí)度的主要因素有：松鋪厚度、碾壓遍數(shù)、壓實(shí)機(jī)械的類型和功能及碾壓速度等因素。當(dāng)土石方含水量處于最佳含水（12±2%）狀態(tài)下宜直接攤鋪碾壓，采用超重噸位、超大激振力壓路機(jī)（振動(dòng)頻率設(shè)置為28Hz，行走速度設(shè)置為2km/h）進(jìn)行振動(dòng)碾壓；當(dāng)土石方含水量過(guò)大時(shí)，要攤鋪晾曬，不宜直接進(jìn)行碾壓，否則會(huì)出現(xiàn)大面積翻漿；當(dāng)土質(zhì)含水量過(guò)小時(shí)，需進(jìn)行灑水悶料，不宜直接進(jìn)行碾壓，否則會(huì)出現(xiàn)碾壓不密實(shí)現(xiàn)象；同時(shí)填料的松鋪厚度也會(huì)影響壓實(shí)度，一般松鋪厚度控制在80cm左右，填料粒徑控制在40cm以下，對(duì)于本場(chǎng)區(qū)內(nèi)的填料碾壓4遍時(shí)，壓實(shí)度可達(dá)到96%以上。土面區(qū)碾壓2遍時(shí)壓實(shí)度可達(dá)90%以上。

5 結(jié) 語(yǔ)

土石方填筑利用超重噸位、超大激振力壓路機(jī)作為壓實(shí)機(jī)械，每小時(shí)可增加碾壓面積900m2（填筑厚度80cm，碾壓4遍。），從而有效地提高了工作效率。同時(shí)還能夠保證施工質(zhì)量，每一層碾壓既是對(duì)填筑層的壓實(shí)，也是對(duì)填筑體1.6m以下深度的補(bǔ)強(qiáng)，降低了工后沉降過(guò)大、不均勻沉降對(duì)填筑體造成損害的風(fēng)險(xiǎn)，解決了填筑面積小，轉(zhuǎn)角較多的填筑區(qū)域的碾壓難度。超重噸位、超大激振力壓路機(jī)碾壓方法簡(jiǎn)單、操作方便、效率高、碾壓質(zhì)量好、應(yīng)用前景十分廣闊。

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收稿日期：2018-8-2

作者簡(jiǎn)介：賈 斌（1989-），男，助理工程師。