高速公路路基大厚铺筑强震碾压工艺技术

二、相关研究现状
◆ 以往的研究表明：为保证路基的高质量，防止各 类变形和病害，路基必须满足：1）足够的稳定性；2） 足够的强度；3）较小的变形。
保证路基具有足够稳定性、强度以及较小变形的 关键是路基填料的密实程度。路基填筑时不同层位的 密实程度在公路路基施工技术规范中有明确的规定。
根据历年规范修订过程中对压实度的要求可以看 出，为了保证路基的稳定性和强度，压实度的标准在 逐步提高。
25m
25m
50cm试验槽
60cm试验槽
25m
25m
大吨位振动压路机试验区
试验槽平面布置图
70cm试验槽 25m
70cm试验槽 25m
压路机压 实论宽度 +2×20cm
4m
压路机压 实论宽度 +2×20cm
3）用挖掘机或装载机按照预定的深度挖槽，槽深分 别为40cm、50cm、60cm、70cm，人工配合精确控制尺寸。
江西省交通科技项目
高速公路路基强振碾压 工艺技术研究
主要内容
一、研究意义 二、相关研究现状 三、研究基础及条件 四、主要研究内容 五、研究方案 六、预期创新点及水平 七、进度计划 八、预期效益
一、研究意义
本项目主要针对多雨、路基土天然含水量高地 区开展路基高效填筑方法与工艺研究。
项目依托吉莲高速公路路基工程建设。 吉莲高速位于江西吉安市境内，该地区降水频 繁，雨季长雨量大，路基填土含水量大。 工程计划工期两年，时间紧迫。解决雨季路堤 高效率填筑施工技术问题，是保证工程进度和质量 的关键。 项目研究成果对类似地区路基工程有重要参考 价值和实际意义。
1.给出强振压实条件下，路基填土密实程度 的关键影响因素。
2）超重强激振力压路机合理压实工艺研究
目前公路路基施工技术规范中的路基填筑相关规 定主要针对普通振动压路机，超重强激振力压路机与 普通振动压路机在压实参数上有较大区别，因此，压 实工艺也会有所不同。这部分内容主要研究超重强激 振力压路机压实过程中合理压实厚度、压实遍数、土 体含水量控制标准等。
3）大厚度路基填筑条件下压实质量检测方法
振动压路机作业过程中压实 能量在土体中的传递随着被压实 层厚度以及振动参数的变化而改 变。
压实能量的检测主要通过在 土体中埋设压力传感器进行检测。
4）路基沉降检测
长期动、静荷载下产生的沉降采
用在路基上部埋设沉降观测标的方式，
依据沉降标的埋设规定进行埋设和观
测记录。
工后沉降观测频次
观测阶段 路基施工完毕
≥95
≥94
≥96
≥95
≥94
≥94
≥94
≥93
≥94
≥92
≥90
≥96
≥95
≥94
≥96
≥95
-
◆ 路基压实机械种类很多，目前工程应用中，振动 压路机使用最为广泛，技术发展迅速。
机械名称 6～8t双钢筒轮式压路机
细粒土 A
土的类别
砂性 砾石
土
土
A
A
巨粒土
备注
A
用于欲压整平
12～18t双钢筒轮式压路机 A
超重强激振力压路机的使用使得路基填筑过程 中的分层填筑厚度能够增大，而目前规范中的提供 的现场压实度检测方法适用于每层压实厚度不超过 30cm的情况，本部分研究主要涉及到当压实压实厚 度提高后如何快速有效的进行压实质量的检测。
4）超重强激振力压路机填筑路基稳定性及 路基沉降观测
路基最基本的要求是必须具备足够的稳定性 和强度，同时保证路基填筑后的工后沉降应在允 许的范围内。本部分内容主要通过路基现场的观 测，考察超重强激振力压路机压实后路基的稳定 性及沉降量。
≥90
≥95
≥93
《公路路基设计规范》（JTGD30-2004） 路基压实度要求
项目 分类
填方 路基
零填及 挖方路基
路面底面 以下深度
(m)
0～0.3 0.3～0.8
0～0.3 0.3～0.8
高速公路 一级公路
≥96 ≥96 ≥96 ≥96
压实度（%）
二级公路 三、四级公路
≥95 ≥95 ≥95 ≥95
五、研究方案
◆ 室内试验 室内试验主要研究振动压实参数的对现
场土质压实效果的影响规律。 从现场将有代表性的土运回实验室，利
用自行研制的室内道路振动压实机进行振动 压实试验。试验过程中有目的地改变静压力、 振动频率以及激振力，以得到振动压实参数 对压实效果的影响规律。
室内振动压实机
◆ 现场试验 现场试验主要研究两个方面内容： 1）填料虚铺厚度变化时，振动压路机的压实效果及规
◆ 试验数据分析及理论计算 试验数据分析及理论计算主要在室内进行。 主要针对室内外试验中相关的试验数据进行归
类、整理及分析，以便找到其中的规律。 通过理论计算，结合相关试验中获取的土质参
数进行路基稳定性及工后沉降的预估计算。 通过对比进行新设备、新工艺与传统路基填筑
方式的经济效益分析。
六、成果创新点及水平
40cm试验槽 25m
40cm试验槽 25m
普通压路机试验槽
50cm试验槽
60cm试验槽
70cm试验槽
25m 50cm试验槽
25m 60cm试验槽
25m 70cm试验槽
25m
25m
25m
大吨位振动压路机试验区
试验槽平面布置图
压路机压 实论宽度 +2×20cm
4m
压路机压 实论宽度 +2×20cm
3）振动压路机压实能量检 测
路基填筑必须保证压实质量。
《公路路基施工技术规范》（JTJ 033-95） 路基压实度标准
填挖类型
路面底面计起 深度范围（cm）
路堤
上路床 下路床 上路堤 下路堤
0～30 30～80 8～150 ＞150
零填及路堑路床
0～30
压实度（%）
高速公路 其他公路
≥95
≥93
≥95
≥93
≥93
≥90
≥90
与普通吨位振动压路机作业相比较，超重振动压路机 的效果可以体现在三个方面：
1）在压实遍数相同的情况下，即使增加压实厚度，仍 可达到规定的密实程度。（提高进度）
2）在压实层厚度不变的情况下，通过较少的压实遍数 就可以达到规定的密实程度。（节约成本）
3）在压实层厚度、遍数不变的情况下，土体可以获得 达到更高的密实程度。（提高质量）
5）超重强激振力压路机与普通振动压路机压实 路基经济分析对比
通常路基施工是制约整个道路施工工期的关键 环节，在不明显增加工程投入以及保证工程质量的 的情况下，提高工程进度对业方主、施工方等都具 有重要意义。超重强激振力压路机的应用能够加快 施工进度。本部分内容主要研究采用超重强激振力 压路机后于采用普通振动压路机填筑路基在经济效 益方面的对比。
4）自卸汽车运土，用装载机槽中填土，填土顶面要 求与原地面齐平。
5）采用压路机稳压。 6）采用振动压路机压实，每压实一遍测一次压实度， 同时采用水准仪观测沉降量。
2.路基整体稳定性、强度
在以上研究结果的基础上，根据确定出满足规范压实度 要求的合理压实厚度后，可以进行路基整体稳定性、强度的 试验。
与普通路段相比，匝道的宽度较窄，出于加快填筑进度 的考虑，试验段宜选在立交的匝道上。为了得到对比试验结 果，试验段应包括两段，分别采用普通振动压路机按照常规 方法填筑和采用大吨位振动压路机按照新方法填筑，每段长 度不宜小于200米。
其中在广西完成的多雨地区高液限粘土路基的填 筑技术研究与吉莲高速公路所处环境有类似之处，对 本项目研究具有参考应用。
本项Fra Baidu bibliotek承担单位为：吉莲高速项目办。参与单位为：长安 大学和陕西中大机械集。
吉莲高速项目办由一批管理经验丰富的工程技术人员组成， 是江西省交通厅设立的承担该项目建设任务的业主单位，负责 整个项目负有建设和监督。
路基整体稳定性的测试主要采用沉降观测法，路基强度 可以采用弯沉测试法
现场试验段主要测试手段
1）粘性土路基压实效果检测 对于粘性土采用全厚度灌砂法检 测。特别的，对于压实层厚度较大， 常规方法难以成型试孔时，采用“洛 阳铲” 成型试孔。 为了便于对压实效果的分析，测 试过程中对每个压实层，自上而下按 每10厘米进行一次压实度检测。
通过实验证明，该机对土方填方、石方填方、土 石混填路段都能取得很好的压实效果。
其压实影响深度为6m，有效压实深度为1.2m； 工艺特点：振动力和频率可调可控，作用深度大 且可控、速度可调、可定位压实、密实度均匀、操作 简单、方便。
多年来，长安大学与全国各地公路建设单位合作， 开展了大量关于特殊气候环境、地质条件下路基填筑 方面的研究工作，取得了多项研究成果。
现场试验具体实施方案
1.压实厚度对压实效果的影响 为了能够精确地控制填出高度，拟采用挖槽法。 具体步骤如下： 1）清理表土、压实原地面，并整平原地面。 2）在原地面上用石灰画出试验区边界线，平面尺 寸见下图。
40cm试验槽 25m
40cm试验槽 25m
普通压路机试验槽
50cm试验槽
60cm试验槽
长安大学是以公路桥梁、工程机械专业为主要的“211高 校”，拥有一批知名专家和技术人员，承担并完成了许多公路 建设中的重大科研项目。
陕西中大机械集团是西安国家高新技术企业，拥有一批工 程机械技术研发、产品制造技术人才，十几年来已研发生产了 多种施工机械。
三方协作，完全有能力完成本项目的研究工作。
四、主要研究内容
观测频次
第1个月
一次/周
第2、3个月
一次/10天
3个月以后
一次/2周
6个月以后
一次/月
观测过程中，沉降板 应受到严格的保护， 以免工程机械或其他 社会车辆对沉降板造 成损坏，影响观测结 果的准确性。
5）路基强度检测
能够反映路基强度的指 标主要由路基的回弹模量和 表面弯沉。
通过路基表面弯沉的测 试在表征路基在荷载作用下 变形特征的同时，也能够推 算出路基的回弹模量。
≥94 ≥94 ≥94
/
《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2006） 路基压实度标准
填挖类型
路床顶面以下深度 （cm）
路堤
上路床 下路床 上路堤 下路堤
零填及路堑路床
0～30 30～80 80～150 ＞150 0～30 30～80
压实度（%）
高速公路 一级公路
二级公路
三、四级公 路
≥96
2）土石混填路基压实效果检测
土石混填主要采用沉降观测法，通过监测土体 随压实变数沉降的变化情况确定土体的密实程度。
沉降观测的网格可以采用1m×1m。由于测点较 多，因此沉降观测的关键在于每次都要能够准确地找 到测点。为达到这个要求，需要在实验区外围两侧打 桩定位，例如：40cm厚度试验区桩位（两侧圆点）示 例见下图：
为进一步摸清超重、大激振力振动压路机压实规律。 针对强振压实，形成较为完善施工工艺及施工质量控制体 系。本项目研究内容如下：
1）振动压实参数对不同路基填料压实效果的影 响规律
振动压路机压实参数频率、振幅、激振力等压实 参数可以根据路基填筑情况进行调整。在压实过程中 振动压路机与被压实材料成为一个振动体，振动压实 参数压实参数对路基填料的密实程度有重要影响。本 部分内容将主要研究频率、振幅、激振力、配重等对 压实效果的影响，压实效果的评判标准为压实后路基 填料的干密度。
在很多情况下，土质、含水量等因素很难控制， 能够人为控制和改进的是压实机械和压实工艺，因 此是提高路基性能的研究重点。
三、研究基础及条件
2001年,长安大学和陕西中大机械集团研发了 超重、大激振力的自行式振动压路机（YZ32） ， 并进行了相关施工工艺的探索。
整机质量：32000kg 激 振 力：590/450kN 振动频率：28/33hz
律；2）大吨位振动压路机对路基整体稳定性、强度。 研究过程中采用YZ32D2型超重大激振力振动压路机和
普通吨位振动压路机对比的方式，通过改变填土厚度、压 实机械种类，进行压实效果的对比。
根据土质情况，对比指标主要为土体的密实程度、沉 降量、压实过程中压实能量的大小以及路基稳定性和强度。
根据吉莲高速实际情况，主要研究路基种类为：粘土 路基和土石混填路基。
A
A
B
最常用
25～50t轮胎压路机
A
A
A
A
最常用
羊足碾 振动压路机 凸块式振动压路机 手扶式振动压路机 振动平板夯
A
C或B C
C
粉质、黏土质沙可用
B
A
A
A
最常用
A
A
A
A
最宜使用于含水量较高的细粒土
B
A
A
C
用于狭窄地点
B
A
A
B或C 用于狭窄地点、重8KN的可用巨粒土
手扶式振动夯 夯锤（板）
A
A
A
B
用于狭窄地点
A
A
A
A
夯击影响深度最大
振动压路机发展趋势 ：大吨位，强激振力，多用途。
◆ 室内、现场研究和经验均证明：土基的压实过程 受到多种因素的影响。
在室内对细粒土进行击实试验时，影响土的密实 度的主要因素有：含水量、土的颗粒组成及击实功能。
在施工现场碾压细粒土的土基时，影响土基压实 度的主要因素有：土的含水量、土的类型、压实层的 厚度、压实机械的类型和功能及碾压遍数等。