摘要：本文介绍了冲击压实机在闸坝工程冲击碾压地基的施工工艺
关键词：冲击压堤坝机；碾压；工艺
1 概述
冲击压实机是一种高振幅低频率的冲击碾压设备，我国于1995年由南非引入，由曲线为边而构成的正多边形冲击轮在位能落差与行使动能相结合下对工作面进行静压、搓揉、冲击。其高振幅、低频率冲击碾压使工作面下深层土石的密实度不断增加，受冲压土体逐渐接近于弹性状态，克服地基隐患，能有效减少地基的工后沉降，大大改善因不均匀沉降造成的堤坝工作面不平顺，提高地基的整体强度和均匀性。与一般压路机、羊足碾相比，其压实土石的效率提高3～4倍（考虑上料、摊铺、平整的工序）。
冲击压实机有三边形、四边形、五边形等，冲击能量以25kJ为基本型号，还有15kJ、20kJ、30kJ等。走行方式分为托式和自行式两种，根据压实轮数量分为单轮和双轮两种。
2 适用范围
适用于松软土和湿陷性黄土地基的处理，处理厚度小于3.0m/层。大型涵闸对地基的工后沉降及均匀沉降要求极为严格，因此对于厚度超过3.0m的松软土地基，需要采取其它地基处理措施。根据设计情况，冲击碾压主要应用于山区或丘陵间厚度不大于3.0m的坡积土或冲积土的处理。
3 处理范围
堤坝地段为坡脚排水沟外1.0m（或坡脚外5.0m），堤坝堑地段为开挖界面宽度。冲击碾压处理范围如图1所示。
图1 冲击碾压处理范围示意图
4 机械选型
冲击压实机选用YCT25型，牵引机械选用QCY360型冲击压堤坝机牵引机，技术参数如表1、表2所示。平地机选用CLG418型，振动压堤坝机选用BW226DH-4BVC型单钢轮压堤坝机，洒水车选用ZLQ5252GGS型。
表1 YCT25冲击压堤坝机技术参数 表2 QCY360牵引机技术参数
5 施工工艺流程
冲击碾压施工工艺流程见下页图4所示。
6 施工方法
6.1 施工准备
（1）收集场地工程地质、水文地质资料，熟悉设计图纸及规范，编制施工方案及开工报告、施工工艺设计、工序质量控制设计并经审批，编制施工过程控制手册，对操作人员进行技术交底。
（2）施工前，应标出需要进行冲击碾压的范围，并查明场地范围内构造物、管线、测量标点和电线的位置及高程，采取必要的防护措施，防止由于冲击碾压造成损坏。同时要保证30m内无重要建筑物，如果存在重要建筑物应采取预防措施或采用其他地基加固处理措施。
（3）清除处理范围内地表0.3m厚种植土，并查看现场地质情况，做相关地质勘探及原地面静力触探检测，若与设计地质条件不符，应及时上报设计代表。施工现场若有土坎、沟槽等采用推土机、平地机或其它措施予以平整，对于坑穴、墓穴等应填平夯实，且应防止基底积水。对于流向堤坝基作业区的水源应在施工前予以截断，并应在设计边沟的位置开挖临时排水沟，保证施工期间的排水。在施工范围内不得堆放任何有碍于冲击碾压的物品。
图4 冲击碾压施工工艺流程图
（4）冲击碾压前将施工区采用光轮压堤坝机碾压密实，便于冲击碾压设备碾压行走，场地平整完成后，进行冲击压实前的地面进行布点测量高程。
6.2 含水量检测
土体含水量对冲压效果有明显影响，湿陷性黄土地基冲压含水量接近最佳含水量效果明显，液限较高的土对含水量的要求相对较宽，冲压效果良好。因此，一定要结合具体的土质状况进行冲压设计和施工，一般来说，液限越低，含水量范围越窄，控制应越严格。
一般情况下，当细粒土含量≥50%时，含水量（ ）范围： -4%≤ ≤ +2%；当细粒土含量小于50%时， -3%≤ ≤ +2%。高液限土冲击碾压的含水量上限可放宽至30%。含水量超出以上范围时，需经试验论证确定控制范围。
6.3 冲击碾压一遍的定义
对于双轮冲击压实机，冲击碾压采用来回错轮的方式，轮迹之间不重叠，由于轮隙宽度大于轮宽，错轮时横向上留有25cm的空隙，纵向上由于冲击碾压时落点的面积有限（与工作面的刚度有关），也不可能压倒每个点，但冲击压力呈（45°-φ/2）的角度扩散，表层下面的压实效果相互交叉重叠，对于表层部分经数十遍错轮冲压之后已均匀。
对于本工艺选定的YCT25型冲击压实机，冲压1次的计算压实宽度为2m，经错一个轮宽冲压一个来回后，计算冲压宽度4m，按此方法计算，整个场地全部压完一次为碾压一遍。
对于纵向排列碾压，每遍应错冲击轮1/6周长，这样每次冲击工作面波峰，有利于冲击点的满布、均匀，增强冲压整体效果。
6.4 测放冲击压实机行走轨迹
根据堤坝基面宽度，确定循环冲击碾压的轮迹走向，用灰线标识。用冲击压实机进行冲击碾压，从堤坝基的一侧向另一侧冲碾，冲碾顺序应符合“先两边、后中间”的次序，以轮迹搭接但不重叠铺盖整个堤坝基表面为冲碾一遍。碾压轨迹及碾压带设置见图5。
图5 冲击碾压轨迹平面示意图
6.5 设备就位碾压
由牵引车拖动冲击压实机，在缓冲区加速行驶，通过碾压区时确保行驶速度不小于12km/h。碾压采用排压法。在横向移位时，冲击压实机双轮各宽0.9m，两轮内边距1.15m，行驶两次为一遍，形成4m宽碾压带。其中每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过，形成理论冲碾间隙双边各12.5cm，当第二遍的第一次向内移动0.2m冲碾后，将第一遍的间隙全部碾压；第三遍再回复到第一遍的位置冲碾。每遍纵向相错1/6的轮周距进行碾压。碾压5遍完成后，回复到第一遍位置开始第二轮5遍碾压。依次从一侧向另一侧推移完成全部碾压遍数。横向排压及纵向错距详见图6。
图6 横向排压及纵向错距示意图
6.6 冲击碾压过程中
如果因轮迹过深而影响冲击压实机的行进速度，可用推土机平整后再继续碾压。若冲击碾压过程中堤坝基表面扬尘，可用洒水车适量洒水后继续冲碾。每5遍碾压完成后，采用平地机将碾压面刮平，光轮振动压堤坝机静压一遍，并测量，测点与碾压前测点位置相同，并测沉降量是否满足要求。
连续冲击碾压，至最后5遍的沉降量不大于10mm时，进行设计压实度检测。若未能达到设计规定的施工质量要求，则重复上述步骤，直至达到设计要求为止。
7 质量控制及检验
7.1 质量检验
（1）施工质量要求：冲击碾压最后5遍的沉降量不得大于1cm，碾压面下1m深度范围内土的压实度不低于90%，底层为黄土时湿陷系数小于0.015。对于堤坝基基床范围内的地基进行冲击碾压时，应保证地基满足堤坝基床的密实度。
（2）检验数量：冲击碾压达到设计规定的遍数后，每100m等间距检查2个断面6点，每断面左中右各1点，左、右点距堤坝基边缘1m处，若未能达到规定的施工质量要求后，则继续碾压，直至达到要求为止。
（3）检测方法：压实度检测按照《堤坝工程土工试验规程》（TB10102）规定的试验方法检验。沉降量的检测按照每次平地机整平后检测，比较难以控制，实际操作时，在场地平整完成后，埋设沉降标点。标点采用Ф18*200钢筋，上端焊接50×50×5mm钢板制成，埋入填土内，钢板顶部距离顶面最好为20cm，避免受到直接冲击。测量标点的初始高程，以后每5遍可以测量一次，记录其沉降变化。
7.2 关键数据采集流程
图7 关键试验数据采集流程图
7.3 质量控制要点
（1）冲击碾压前，先用光轮压实机将原地表压实，以保证碾压质量；
（2）冲击碾压前5遍采用低速冲碾，以避免冲击坑太深，机械行使困难，冲碾不均匀，影响碾压效果。碾压5遍后，以后每遍碾压均以大于12km/h的速度碾压；
（3）每碾压5遍，用平地机平整，光轮压堤坝机静碾，并根据含水量情况洒水，以消除地表松散层；
（4）冲击压实次数根据设计要求的压实度和沉降量控制值或现场施工时以冲击轮轮迹高差小于15mm来控制冲击压实次数；
（5）冲击压实时均匀碾压，相邻两段冲击压实搭接长度不小于15m；
（6）当出现地面以下2～3m范围内存在软土夹层、地基为粉土、底层含水量大于60%、附近受既有建筑物影响、地基已进行复合地基加固、已设置堤坝挡墙地段的情况，地基处理不采用冲击压实施工；
（7）在岩溶发育区同时采用冲击压实及岩溶注浆处理地基时，先进行冲击压实后再进行岩溶注浆；当涵洞附近需进行冲击压实时，先进行冲击压实后再施工涵洞。
8 进度控制
8.1 工效指标及影响因素
（1）冲击压实机在松软土和湿陷性黄土的功效为：完成7000m2/d（12h）的35遍碾压。
（2）雨季影响工程施工进度，夜间视线不好不能正常施工。
8.2 进度控制要点
（1）组织技术水平、管理水平高的人员进行施工；
（2）冲击碾压宜避开雨季施工，无法避开时，做好施工场地防排水设施，作业面设置2～4%排水横坡，雨后进行晾晒并检测含水量；
（3）冲击压实机灵活性差，宜安排在白天施工；
（4）做好设备的保养和检修工作。
9 安全控制要点
（1）作业面配专职安全员对作业点进行监督检查，重点检查安全防护设施及安全警戒等。严禁非作业人员进入作业区，以免发生不安全事故；
（2）冲击碾压施工机械操作人员必须按安全操作规程精心操作；
（3）碾压场地周边撒灰线标识，周围设警戒标识；
（4）机械设备保养按照有关规定执行；
（5）施工作业前，检查中级压实机制动安全可靠情况、各系统管理及接头部分有无裂纹、松动现象，确认正常后方可启动。
（6）压实机行使和工作场地应保持平坦坚实，并与沟渠、基坑保持安全距离；
（7）冲击碾压设备下坡时，应事先挂好挡位，不得坡上换挡；下坡时不得使用空挡滑行。
（8）施工前查明冲压范围内的地下管线及附近各种构造物，根据构造物的类型采取相应的保护措施。一般情况下按照表3确定水平安全距离。对于河沟等有明显隔振效果的情况，经确认不会造成影响时，可适当减少安全距离。施工前对于拟保护的构造物，在保护范围的外围应设置明显的标记物。 表6 冲击碾压水平安全距离
对于不符合上述安全距离但又需施工的可采取以下两种措施：开挖宽0.5m深1.5m左右的隔震沟进行隔震；降低冲击压堤坝机的行驶速度，增加冲压遍数。
结语
冲击压实机作为一种冲击碾压设备，相对于光面压实机、羊足碾等设备，拥有施工效率高、压实效果好的优势，尤其在压实面积大，如长宽堤坝的施工时，优势特别明显。
参考文献：
[1]水利水电工程施工施工组织设计规范SL304-2004中国水利水电出版社.2004
论文作者:毛贵体1,王茹2,刘元辉3
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/9
标签：堤坝论文; 压实论文; 地基论文; 含水量论文; 平地机论文; 范围内论文; 一遍论文; 《基层建设》2018年第20期论文;