1 施工机械的对比分析
1.1 装载机
装载机动力性好, 行走速度快, 适合短距离运输, 在碎石土路基中, 可进行铲运, 吊装设备, 平整场地, 修便道, 粗平。当运输距离较近时, 可自铲自运。距离较远时, 需结合自卸汽车进行装载工作。装载机的施工作业方式分为V型作业法、I型作业法、L型作业法、T型作业法。装载机在单位时间内实际达到的生产率QZ可用下式表示:
式中, q为装载机额定斗容量, m3;KH为铲斗充满系数, 爆破后的大块岩石取0.8~0.95;KB为时间利用系数;tT为每班工作时间, h;t为每装一斗的循环时间, s;Ks为填料松散系数。
1.2 挖掘机
挖掘机是土石方施工的主要机械, 它的特点是效率高、产量大, 但机动性较差, 在高速公路施工中, 遇到碎石土路基和高填方路堤等大工程量时, 选用挖掘机配合自卸汽车组织施工是比较合理的。
碎石土路基施工中, 一般选用履带式挖掘机, 由于行走系为履带, 比轮胎式更适合碎石土路基施工。挖掘机可用于装车、修整边坡、破碎填料、粗平等。作业能力是挖掘机的主要技术经济指标之一, 表示在单位时间内, 铲斗从工作面挖出的并卸到运输车辆上或卸土堆的土方实际体积。
1.3 推土机
推土机是碎石土路基施工中主要的粗平、摊铺机械。由于碎石表面不平整、且施工工作面含有突出、尖锐的岩块, 因此必须采用较大功率的履带式推土机摊平。 (在摊平过程中往复多次进行粗平, 以便装载机和压路机不易损坏轮胎) 不宜采用小功率推土机摊平, 以免填料再次产生离析。
填石路堤压实机理表现为在外力的作用下, 填料破碎, 孔隙减少, 石与石之间更加密实。因此可以使用带冲击力的压实机械, 如强夯法、冲击压路机等, 也可使用大吨位、激振力大的振动压路机。
施工机械与压实机械是联合配套作业的。在碎石土路堤施工中, 应根据总土石方量、运距、机械工作面、管理人员的配备等各方面因素综合考虑确定合理、配套的施工机械。表1为运距2km以内配套机械参考表。
2 碎石土填料的摊铺与整平技术
二级及二级以下且铺设低级路面的公路在陡峭山坡段施工特别困难或大量爆破移挖作填时, 可采用倾填的方式填筑, 但在路床底面下不小于1.0m范围内仍应分层填筑压实。高速公路、一级公路和铺设高级路面的其他等级公路的碎石土路堤均应分层填筑、分层压实, 分层松铺厚度根据岩石的种类而定。松铺厚度可根据表2进行选择。从表可以看出, 对硬质岩类的碎石土路堤的最大松铺厚度一般在60cm左右, 填料的最大粒径不超过层厚的2/3, 即不大于40cm。软质岩类单轴饱水抗压强度应不低于15MPa。否则, 应进行CBR试验, CBR不低于15%, 应避免使用含有膨胀性矿物成分的页岩, 易溶性岩石, 岩化岩石等。在施工现场, 应有专职人员对松铺厚度和最大粒径进行检查, 发现超粒径碎石应及时解小和清除。
对于不同岩石类型或岩性差异较大的石料, 应将不同岩石类型、不同岩性的石料分层、分段填筑, 其填筑层厚和压实控制标准也不同。压实质量标准宜采用压实沉降差或孔隙率作为控制指标。
使用推土机或装载机摊铺和整平时, 应尽量采用“进占式”摊铺方法, 首先从填筑路段的一段倒料, 用推土机推开整平, 控制好其松铺厚度符合施工要求;然后以此为基准把料倒在松铺层上用推土机将料逐渐往前赶, 使填料得以不断翻滚跌落, 大料在下, 中小料填充在大料之间, 形成一个比较均衡稳定的料层结构, 同时可避免摊铺过程中, 粗细料分离、细料全部沉淀到摊铺层下层的现象。保证最大的石块应居于每层的底部, 较细的颗粒居于顶部, 并填充期间的孔隙, 以保证最佳的嵌挤和压力传递, 同时提供一个不会是压路机碾轮在行驶时受损的压实表面。人工铺设粒径大于33cm的石料时, 应先铺填大块石料, 大面向下, 小面向上, 摆平放稳, 再用小石块找平, 石屑塞缝, 最后压实。推土机摊铺完毕后, 对摊铺面突出的岩石、凹凸不平部位, 应进行人工清除和平整。当铺设土工合成材料时, 工作面应禁止车辆通行, 倒退摊铺整平。避免施工机械碾压土工布。
当填料级配较差时, 石块间空隙较大时, 可在每层表面填筑少量细料, 充填石块间的空隙;摊铺时重型施工机械对松铺填料有粗压密实和破碎作用, 有利于压实机械进一步碾压密实。
3 碎石土填料的压实工艺
碎石土路堤压实机理表现为在外力的作用下, 填料破碎, 孔隙减少, 石与石之间更加密实。填石压实的目的是使各粗细颗粒之间由松散接触状态变为紧密压实状态。
大量的工程实践表明, 高能量的动力压实机具是碎石土路堤有效的碾压方法。粗颗粒在压实过程中会出现巨大的颗粒破碎现象, 这是区别于细颗粒的压实特性的地方, 破碎率越大, 其所承受的压实功也越大, 破碎的颗粒填充于填料的空隙越充分, 密实程度也越大。破碎现象严重时, 粗颗粒被破碎成细颗粒, 减弱了粗细颗粒间的咬合力, 当粗颗粒含量较小时, 粗颗粒在填料中形成骨架, 仅为包裹体存在, 而且粗颗粒悬浮在细料中, 无法发挥骨架作用, 对路基稳定性的破坏也较为严重。因此, 应根据岩石的性质和级配等因素来确定压路机的参数, 避免陷入压路机吨位越大越好的误区。高速公路和一级公路宜采用工作质量12t以上的重型振动压路机或35t~50t轮胎压路机碾压。采用振动压路机时, 第一遍应静压, 然后先慢到快, 有弱振到强振。碾压行驶速度一般为3~6km/h, 碾压遍数应根据试验段确定。压路机进行碾压时, 应先压两侧后压中间, 先低后高的原则, 压实路线对于轮碾应纵向互相平行, 反复碾压。横向接头的轮迹应有一部分重叠, 约为40cm~50cm, 前后相邻两区段宜纵向重叠1m~1.5m。应做到无漏压、无死角和碾压均匀。
摘要：以装载机、挖掘机和推土机等角度论述了填石路堤施工中施工机械的对比, 并从碎石填料的摊铺整平及压实工艺的角度论述了压实技术的对比分析。
关键词：填石,路堤,压实
参考文献
[1] 周绪利, 李荣均.公路工程施工质量检查与验收手册[M].北京:人民交通出版社, 2005.
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