变电站场平施工采用冲击碾压回填的参数探讨

陈禄俊

摘要：对于冲击碾压施工工艺，我国尚处于早期应用阶段，缺乏相关规程、规范，对它的设计、施工技术规定较少。目前可查的最权威的参考资料是由交通部公路科学院主编的《公路冲击辗压应用技术指南》，据该《指南》要求，须在回填前进行试验段施工，以确定工艺参数、质量检验方法和控制标准。

关键词：冲击碾压;压实系数;最优虚铺厚度;最优碾压遍数

一、前言

冲击辗压是指采用冲击压路机对辗压面进行压实的一种土方回填施工方法，适用于大面积土石混填，辗压工效高，对含水率要求相对宽松。它由南非Aubrey Berrange公司于20世纪50年代提出，70-80年代逐渐发展成熟，90年代开始向全球推广，1995年引入我国，目前主要用于道路施工，变电站大面积场平施工目前应用处于空白区域。

二、冲击碾压效果影响因素分析

土方回填时，土粒在外界施加的压实功作用下挤密、压实。土粒所受压实功越大，挤密效果越好，反之则差。

在施工过程中，影响冲击碾压回填压实效果的因素很多，概括起来可参考图1。其中压路机冲击势能、碾压行驶速度、碾压路线等因素对单位土体压实功的贡献都可以通过调整土层虚铺厚度、碾压遍数来改变，因此是次要因素;同时检测方法、表征手段并不影响土方回填实际压实效果，也是次要因素;只有土层特性、土层虚铺厚度、碾压遍数为主要因素，它们对单位土体所受压实功的影响最大，是着重研究的对象。

图1 冲击碾压压实系数影响因素

上述原因分析中，检测方法、表征手段的准确性会影响到压实效果的判断，常用的回填土取样方法中，碎石土采用灌水法（灌砂法），粉土采用环刀法。

三、冲击碾压施工方案

1）清除腐植土：在进行填土石料之前，必须先对场地进行清理，其主要包括路基范围内的树根、草皮等植物的根系，集中堆放。

2）试验场地粗平整：对回填表面进行粗平，保证在回填表面没有较大石块突出，凹凸相差不超过100mm，坡度不超过6%。

3）填料铺摊：采用倒铺的方进行填料虚铺，最大虚铺厚度为1.2m，因场地不平，大面积虚铺厚度控制在1.0m左右，局部小于0.8m，最薄处为0.5米。

4）冲击辗压：在采用冲击式压路机进行辗压的过程中，每次转弯时都应该不断的调整转弯路线，从而才能使冲击凸轮落点与之前的落点不重复，确保填方得到有效的压实。见图2：

图2  冲击碾压行走路线图

5）关于辗压一遍的定义：所有铺土面均经过一次辗压即辗压一遍。

6）17遍以后：分别在辗压17遍、20遍、23遍、26遍、29遍时进行取样（压实系数和固体体积率），单层每个采样点深度方向宜采测三个点，分别在-30cm～-60cm、-60～-90cm，-90cm～-120cm处采得。取样点分布见图3：

图3 取样点分布图

7）对取样点坑的处理方式：例如17遍数时的取样坑处理方法：将取样坑内挖出的土复填入坑，用同样工况辗压17遍。

8）试验结果显示局部达不到要求时的处理：例如试验结果显示1.0米以下的填土压实度达不到要求，则将填土表层刮除一定厚度至余土总厚不超过1m后，按试验工况进行辗压至合格。

四、冲击碾压参数确定

2.1最佳铺土厚度

单点分析（以10#取样点为例）：三个不同深度各辗压遍数与压实系数的关系，辗压17遍、20遍时三个取样深度的压实系数低于设计提出的压实系数≥0.94;当辗压23遍时，30cm～60cm深度的压实系数为0.97，60cm～90cm深度的压实系数为0.96，90cm～120cm深度的压实系数为0.94。随着辗压遍数的增加，30cm～60cm、60cm～90cm、90cm～120cm三个深度的压实系数无明显提高。

图4  10#取样点辗压遍数与压实系数关系曲线

综合分析：从各取样点不同深度各辗压遍数与压实系数关系曲线上可以分析得出，冲击辗壓17遍、20遍时，其压实系数均低于0.94，从曲线趋势上辗压17遍至辗压23遍段，压实系数随辗压遍数增加而提高，至23遍后，辗压遍数增加，压实系数基本没有提高。压实度主要受冲击能量、填料虚铺厚度及物理性质共同决定;在固定冲击辗压工艺、能量及填料情况下，辗压23遍基本能达到设计要求的压实系数≥0.94，辗压遍数超过23遍很难再提高压实系数。

因此，冲击辗压最优遍数为23遍。

2.2虚铺厚度分析

图5  冲击辗压23遍后压实系数平面等值图

从“辗压23遍压实系数平面等值线图（图5）”看，0.3m～0.6m深度1、8、9、13取样点一侧（虚铺厚度1.2m）压实系数均≥0.94，4、5、12、16取样点一侧（虚铺厚度0.6m）压实系数除4取样点的压实系数为0.93外，其它取样点的设计要求≥0.94;0.6m～0.9m深度11取样点的压实系数为0.93，低于设计要求≥0.94，其它取样点的设计要求≥0.94;0.9m～1.2m深度只有2、8、9、10取样点的压实系数≥0.94，1、7、15、16取样点的压实系数低于0.94，3、4、5、6、11、12、13、14取样点未作压实系数试验。

根据上述分析，排除施工工艺、辗压遍数及填料性质差异情况下，除虚铺厚度0.6m一侧极个别取样点的压实系数低于设计要求外，虚铺厚度≤1.2m米的压实系数达到设计要求要求≥0.94。而取样深度0.3m～0.6m、0.6m～0.9m绝大多数点的压实系数达到设计要求≥0.94，0.9m～1.2m取样深度多数点的压实系数低于设计要求≥0.94。再对比辗压23遍取样点的压实系数，从虚铺厚度较薄一侧看，同等冲击辗压能量（25kJ）且不考虑下卧层软硬程度的前提下，辗压遍数超过23遍后，压实系数没有提高，表明回填土辗压已达最好效果。

回填土虚铺厚度过薄，相同辗压遍数下，回填土扰动过多，不利于固结，导致压实系数低于设计要求;而回填土虚铺厚度过厚，相同辗压遍数下，回填土因冲击能量辗压不夠，回填土得不到有效固结，同样导致压实系数低于设计要求。因此，综合考虑压实系数、回填土虚铺厚度的关系，在现冲击能量为25kJ的情况下，虚铺厚度宜控制在0.9m～1.0m。

五、结论

在冲击能量为25kJ的情况下，碎石土的最佳虚铺厚度以0.9～1.0m为宜，最优碾压遍数为23遍。

参考文献：

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