相關(guān)沖擊壓實(shí)路基有效壓實(shí)深度試驗(yàn)研究

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1、沖擊壓實(shí)路基有效壓實(shí)深度試驗(yàn)研究楊美群游思權(quán)(江西公路開發(fā)總公司江西南昌330006)摘要：結(jié)合對(duì)沖擊壓實(shí)有效深度的影響因素進(jìn)行了分析，通過路基壓實(shí)力學(xué)原理，建立了有效壓實(shí)深度與各因素的函數(shù)關(guān)系，并通過試驗(yàn)分析和驗(yàn)證了函數(shù)關(guān)系的準(zhǔn)確性，求出了高速公路沖擊壓實(shí)時(shí)常見情況下的有效壓實(shí)深度值。為以后高速公路類似作業(yè)提供了參考。關(guān)鍵詞：道路工程；路基；沖擊壓實(shí)；有效壓實(shí)深度；試驗(yàn)研究0前言沖擊碾壓機(jī)越來越廣泛地應(yīng)用于路基加固，但其對(duì)路基加固的有效深度究竟為多少，各文獻(xiàn)中說法不一，這一問題的探討能準(zhǔn)確地知道沖擊壓實(shí)施工。1沖擊壓實(shí)機(jī)簡(jiǎn)

2、介沖擊壓實(shí)機(jī)最早由南非研制開發(fā)，有三邊和五邊形兩種，其工作原理為其“三邊形”（或“五邊形”）在牽引車的拖動(dòng)行駛滾動(dòng)中產(chǎn)生集中的沖擊能量達(dá)到壓實(shí)土石填料的目的[1]。沖擊壓實(shí)機(jī)可由配套的重型工業(yè)拖車在前方牽引。以三邊形壓實(shí)機(jī)為例（本文中除特別指出外，均指三邊形壓實(shí)機(jī)），其作用原理見圖1：圖1沖擊壓實(shí)機(jī)作用原理圖實(shí)際工作中，三邊形“壓實(shí)輪”一角立于地面前以12Km/h的速度滾動(dòng)沖擊，三邊形壓實(shí)輪最小半徑處沖擊地面，行進(jìn)中每秒約沖擊地面兩次，相當(dāng)于低頻大振幅沖擊壓實(shí)土體。2有效壓實(shí)深度的求取2.1有效深度的概念沖擊壓實(shí)機(jī)對(duì)路基的有

3、效深度這一問題本身概念模糊，如果對(duì)這一概念不能準(zhǔn)確理解的話，則會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)論。在定義有效壓實(shí)深度這一概念前，首先要了解沖擊壓實(shí)機(jī)的用途，沖擊壓實(shí)機(jī)有兩種用途：一是直接用于路基的施工，即用于沖壓實(shí)松鋪層，但由于沖擊壓實(shí)機(jī)自身輪型為凸形，直接用于壓實(shí)松鋪層可操作性差：此時(shí)填料松散，在沖擊壓實(shí)機(jī)強(qiáng)大的沖擊力作用下，會(huì)形成很深的坑槽，造成壓實(shí)機(jī)行走速度降低，同時(shí)壓實(shí)機(jī)震動(dòng)會(huì)非常劇烈，對(duì)機(jī)械操作手的健康不利，還易造成傷害；第二個(gè)用途是使用沖擊壓實(shí)機(jī)對(duì)成型路基加固，由于成型路基已達(dá)到一定程度的密實(shí)，當(dāng)采用更大沖擊力的設(shè)備壓實(shí)，必定會(huì)對(duì)

4、路基產(chǎn)生加強(qiáng)，但此時(shí)對(duì)路基二次加強(qiáng)的深度是有限的，這一深度即為有效壓實(shí)深度。上述兩種用途雖不同，但有效壓實(shí)深度應(yīng)該是相同的。由于沖擊壓實(shí)在高速公路建設(shè)中主要用于第二種情況，故對(duì)有效壓實(shí)深度應(yīng)理解為：采用沖擊壓機(jī)加固路基時(shí)，對(duì)多少深度范圍內(nèi)的路基會(huì)產(chǎn)生加固效果。2.2路基在被碾壓過程中的受力要求出有效壓實(shí)深度，首先要分析路基在被碾壓過程中的受力。作用于路基的荷載，有路基的自重（即靜載）和壓路機(jī)的激振力（即動(dòng)載），荷載引起路基相當(dāng)深度處于應(yīng)力狀態(tài)。由于在施工過程中動(dòng)載遠(yuǎn)大于靜載，為計(jì)算方便，可以忽略靜載的影響，而只考慮動(dòng)載。壓路

5、機(jī)在路基內(nèi)所引起的應(yīng)力，按鮑斯尼斯（J·Boussinesq）公式進(jìn)行計(jì)算[3]。бhPhor圖2路基被碾壓時(shí)路基應(yīng)力圖當(dāng)輪重作為集中荷載（按均勻荷載計(jì)算相同）時(shí)，路基應(yīng)力圖如圖2所示：集中荷載P在深度為h，水平距離為r處的豎向應(yīng)力бh為：бh=（1）令K=代入（1）式則бh=K（2）由于在輪跡中心以下（r=0）時(shí)，應(yīng)力為最大，此時(shí)K==0.4775為一常數(shù)，代入（2）式得бh=0.4775（3）2.3影響有效壓實(shí)深度的因素根據(jù)有效壓實(shí)深度的概念，假設(shè)當(dāng)使用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)路基時(shí)，對(duì)應(yīng)路基應(yīng)力為бh2，使用沖擊壓實(shí)機(jī)時(shí)對(duì)應(yīng)路基

6、應(yīng)力為бh1，當(dāng)бh1=бh2時(shí)，沖擊壓實(shí)深度h1即為有效壓實(shí)深度。由此可推斷：影響有效壓實(shí)深度的主要因素有以下幾個(gè)方面：（1）路基成型前，使用振動(dòng)壓路機(jī)的最大激振力；（2）加固路基時(shí)，沖擊壓實(shí)機(jī)的最大激振力；（3）使用振動(dòng)壓路機(jī)時(shí)壓實(shí)層厚；目前高速公路路基施工時(shí)，根據(jù)交通部規(guī)范，土方（包括土石混填）層厚h2=30cm，石方h2=50cm，而對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)的選擇沒有明確規(guī)定。2.4有效壓實(shí)深度的求取使用振動(dòng)壓路機(jī)時(shí)，根據(jù)（3），路基應(yīng)力為бh2=0.4775（4）式中：P2—振動(dòng)壓路機(jī)的最大激振力h2—使用

7、振動(dòng)壓路機(jī)時(shí)壓實(shí)層厚使用沖擊壓實(shí)機(jī)時(shí)，根據(jù)（3）對(duì)應(yīng)路基應(yīng)力為бh1=0.4775（5）式中：P1-沖擊壓實(shí)機(jī)的最大激振力h1-有效壓實(shí)深度根據(jù)бh1=бh2，得：（6）則（7）假設(shè)在路基成型前，采用YZ20（最大激振力P2=400KN）碾壓，層厚為h2=30cm，碾壓達(dá)到預(yù)定壓實(shí)度后，使用CYZ25三邊沖擊壓實(shí)機(jī)（最大激振力為P1=2500KN）加固，求此時(shí)沖擊壓實(shí)的有效影響（加固）深度h1。根據(jù)（3）式，CYZ25沖擊壓實(shí)機(jī)在深度h1處應(yīng)力為：бh1=KYZ20壓路機(jī)在深度h2處應(yīng)力為：бh2=K由于

8、使用YZ20施工時(shí)層厚為30cm，也即此時(shí)30cm深處應(yīng)力бh2最小，如果采用CYZ25沖擊壓實(shí)機(jī)加固（直接沖擊壓實(shí)松鋪層時(shí)與加固一致）時(shí)，只有應(yīng)力бh1≥бh2時(shí)才會(huì)產(chǎn)生加固效果，將P1=2500KN、P2=400KN、h2=30cm代入（7）得h1=75cm即沖擊壓實(shí)機(jī)對(duì)路基有效壓實(shí)深