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1、基于动力特性的高速公路路基填筑技术 摘 要：通过将路基沉降观测、动力特性分析与路基填筑同步进行，利用路基沉降观测数据和动力特性分析结果进行路基填筑质量限制，并选择施工设备和施工工艺。实践表明：该施工方法可杜绝或有效削减高速马路运用期的路面深陷、深度裂缝及滑坡等病害。 关键词：高速马路；动力特性；路基；填筑技术 中图分类号：U416.1 文献标记码：B 0 引 言 高速马路路基施工主要以压实度和弯沉两个指标限制施工质量，但是中国已修建的很多高速马路压实度和弯沉指标均合格，在运用中仍发生了严峻的不匀称沉降，导致路面深陷、深度裂缝及滑坡等。经探讨发觉，这些病害大多由路基不匀称沉降引起，而在施工中未进
2、行有效的动力特性分析。 本文同步进行路基沉降观测、动力特性分析与路基填筑，利用路基沉降观测数据和动力特性分析结果进行路基填筑质量限制，并选择施工设备和施工工艺。实践表明，该施工方法可杜绝或削减高速马路运用期的路面深陷、深度裂缝及滑坡等病害。 1 路基的动力特性试验 1.1 路基的动力特性 在力学分析中，总是把土作为连续介质看待，但事实上土是由土颗粒构成的土骨架和孔隙中的流体组成。由于土颗粒之间的连结较弱，土骨架并不稳定。当动荷载很小时，土颗粒之间的连结没有遭到破坏；随着动荷载的增大，颗粒之间的连结遭到破坏，当动荷载增大到肯定程度时，土颗粒之间的连结几乎完全破坏，土处于波动状态1。 1.2 试验
3、设备与仪器 动力测试所需的动土压力计为丹东三达传感器制造有限公司生产的双膜结构形式的DBY3型应变式土压力传感器；加速度传感器为江苏扬州生产的CAYD系列压电式加速度传感器。数据采集设备是东方振动与噪声技术探讨所生产的16通道INV306D数据采集仪及配套的DASP数据大容量自动采集与处理系统，它可以干脆显示并记录加速度时域曲线，并可分析处理出所需加速度的特征值。压路机采纳戴纳派克CA612、徐工XS302与中联重科YZ20E。 1.3 测试元器件的布置 测试元器件的布置如图1所示。土压力计埋设在3个位置，每个位置埋设5个。第一个土压力计位于路基表面下方约20 cm深处，向下每隔2030 cm
4、埋设1个。从上至下土压力计的量程分别为：30、05、02、01、007 MPa。由于加速度传感器不具防水功能，且受潮后不能有效工作，因此加速度计应在测试前数分钟埋设，测试完成后马上取出。 1.4 压路机作用响应 压路机在高频振动工作状态下所测得的路基土压力时程见图2，压路机作用下路基中土压力幅值沿深度分布见图3。 2 压路机的选择 探讨表明，路基压实时，一台高频压路机和一台大激振力压路机协作碾压效果最佳。采纳市场上常见的6种压路机各一台进行试验，6台压路机的编号、型号及主要技术参数见表1。 2.1 选择方法 依据动力检测试验，土方施工的极限填土厚度为30 cm，所以，可以将30 cm定为路基的
5、极限填土厚度。 3 施工操作要点 3.1 施工打算 施工打算包括确定取土场、布设现场沉降观测点、安装土石方填筑体沉降观测仪和土压力测试仪器等。 3.2 室内、外试验 室内试验项目主要包括自然密度、颗粒比重、自然含水量、液限与塑限、击实试验及颗粒分析等2；室外试验项目主要包括回弹模量试验、弯沉值测试、压实度检测、压实与孔隙比关系试验等。 3.3 上土 施工前要先确定压实厚度、松铺厚度。 3.3.1 分层压实厚度 3.3.2 松铺系数确定 分层压实层厚度确定后，根据确定的压实工艺和压实遍数进行试验，确定松铺系数。 3.3.3 上土 依据松铺厚度要求，根据运输车辆的容积计算一车土摊铺的面积，在要填土
6、的段落用白灰打方格，一个方格一车土。 3.4 整平 施工段落每个方格上齐土后，用平地机进行整平，并测量松铺厚度，对松铺厚度不足的地方进行调整，直至全部合格。 3.5 含水量检测 碾压前先对整平的段落进行含水量检测，当含水量处于最佳含水量2%时进行下一道工序碾压；当含水量大于最佳含水量2%时，要晾晒整平段落，待含水量处于最佳含水量时再碾压；当含水量小于最佳含水量2%时要对整平段落洒水处理，待含水量处于最佳含水量2%时再碾压。 3.6 碾压 施工前要先确定压实工艺及压实遍数。 3.6.1 压实工艺 选定3台压路机，制定9种碾压工艺，均压实10遍，不同压实遍数的压实工艺见表3，压实度检测结果见图6。
7、 由图6可知，方案3为最优工艺。方案3碾压到第五遍时已达到规定的压实度要求，其他方案碾压到第七遍时才达到压实度要求，所以方案3为确定的碾压工艺。 3.6.3 碾压方式 经试验，总结出对于高速马路路基碾压方式为：压路机静压1遍；高频压路机与大吨位压路机高频低幅与低频高幅交替碾压6遍；压路机静压1遍；26 t轮胎压路机光面12遍。 3.7 压实度检测 压实度检测采纳灌砂法，检测频率按相关规范的规定进行。当压实度检测结果不能满意规定的要求时，要进行缘由分析，首先要进行击实标准检核，假如是土质发生了改变，采纳新的击实标准即可；假如击实标准校正后压实度检测结果仍不能满意规定的要求，要对压实设备选型、压实
8、工艺及压实遍数进行优化34。 3.8 施工设备和工艺优化 填土厚度优化。路基填土厚度一般为1530 cm，压路机运用尽量大的吨位，进行动力试验检测，当填土30 cm深处产生的土压力大于800 kPa时，可适当增加填土厚度。 施工设备优化。当填料较大发生改变时，要对之前选择的压路机进行优化，当填土30 cm深处产生的土压力小于600 kPa时，要更换为性能更高的压路机。 施工工艺优化。选择不同的压实工艺，如振动压路机不同的振幅、频率组合、压实遍数及压实速度，进行碾压试验，24 h后进行沉降观测。在压实度满意要求、路基稳定性分析牢靠的前提下，路基沉降量小于005 mm的为合理的压实工艺，沉降量最小
9、的为最佳压实工艺。 3.9 施工牢靠性分析 对所观测数据现场进行处理，计算每层地基的沉降量，并绘制填土高度与沉降的关系图，利用所测数据绘制路基横断面各点的高程图。 依据沉降观测和动力试验数据，利用自制的路基稳定牢靠性分析程序，分析影响路基稳定性的不确定因素及破坏模式。 4 结 语 将路基沉降观测、动力特性分析与路基填筑同步进行，同时利用路基沉降观测数据和动力特性分 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页