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摘 要：成都天府国际机场工程土石方填筑量较大，施工工期短，填筑完成后自然沉降期短，在设计基准期内，机场道槽区工后沉降若超过规范容许值，会造成跑道道面开裂、断板等病害，甚至会形成严重的安全隐患，因此，需在土石方填筑过程中选用碾压质量好、速度快、对填筑体具有补强效果的压实机械。
关键词：超重吨位；超大激振力；压路机；补强；压实度
中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0181-02
引 言
近年来随着科技的不断进步，振动压路机的振动系统质量、频率区间、振动幅度越来越大，激振力也随之不断增大。这些技术的革新势必给振动压路机带来深刻影响。超重吨位、超大激振力压路机的问世对降低施工成本、保证填筑质量、提高压实效率有显著效果。因此研究超重吨位、超大激振力振动压路机对填筑体的压实情况有利于指导土石方填筑施工。
1 概 况
成都天府国际机场地基处理及土石方工程（06）标段总填筑量650万m3，总工期365日历天。每个工作区域的土石方填筑施工需待地基处理施工完成后方可开始。实际用于填筑施工的工期只为270日历天，土石方填筑施工工期紧，任务重。为保证在较短的工期内完成所有土石方填筑，且压实度需满足设计及规范要求，填筑体自然沉降小。因此，考虑选用碾压质量好、速度快、对填筑体具有补强效果的压实机械。这样可以把正常碾压与填筑补强施工进行合理的结合，既能保证施工速度，又能有效减小工后沉降量。结合国内的机械发展状况，选用超重吨位、超大激振力的压路机作为土石方填筑的压实机械。建立3个阶段试验模型，收集大量数据进行分析，得出试验数据并在成都天府国际机场得到推广应用。
2 超重吨位、超大激振力压实试验
2.1 试验设计
填筑材料：成都天府国际机场地基处理及土石方工程（06）标段场内土石可分为三大类：①强分化泥质砂岩；②中风化砂质泥岩；③中风化砂岩。
测试内容：动土压力、分层沉降、弹性波（面波法）、地质雷达法（电磁波法）。
检测内容：压实度、含水量，压实沉降量（以下简称：压沉量）。
设计规范要求：航站楼范围按飞行区滑行道、站坪要求（工后沉降≤25cm，差异沉降≤1.8‰，0～4m范围压实度不低于96%、4m以下范围压实度不低于95%），土面区压实度要求不低于90%，边坡稳定影响区压实度不低于93%。
2.2 试验方案
（1）原地面碾压
先对试验选定的原地面进行碾压，其压实度及平整度符合设计及规范要求，保证试验区块位于坚实土层上。试验区块尺寸为100m×15m。
（2）安装第1层传感器
试验区域分5个区块，每一区块尺寸为20m×15m，安装时按要求对传感器、导线及PVC管进行保护，并进行原地面水准高程测量。
（3）第一层填料铺筑
填料虚铺厚度为80cm，最大粒径小于40cm，大于20cm的填料超过30%，填筑过程采用推土机进行平整，不进行碾压。
（4）安装第2层传感器
填料铺筑完成后，反开挖40cm深（设置传感器位置），安装第2层传感器，安装时按要求对传感器、导线及水管进行保护，然后回填并进行水平测量。
（5）沉降监测点测量放样
对试验场地内铺筑的填筑体布设10个检测点，记录坐标及高程。
（6）第一层填筑体碾压与检测
压路机碾压速度设置为2km/h，振动频率设置为28Hz。
振压2遍、3遍、4遍、5遍，分别对以上碾压遍数的填筑体进行动态测试，检测其压实度、面波、地质雷达、沉降量试验数据。碾压完成后，测试填土表面的高程和沉降量，通过地表高程与沉降计的差值，计算填筑层的压缩变形。
（7）第二层填料铺筑
填料虚铺厚度为80cm，填筑料最大粒径小于40cm，大于20cm的填料超过30%，填筑面积为100m×15m。
（8）第二层填筑体碾压与检测
压路机碾压速度设置为2Km/h，振动频率设置为28Hz。分别对振压2遍、3遍、4遍、5遍的碾压面进行动态测试，采集土压力盒数据，检测压实度、面波、地质雷达、沉降量数据。
3 试验结果及分析
3.1 压实度检测
通过灌水法实测在不同碾压遍数情况下的压实度，压实度实测数据见表1所示。
（1）碾压2遍，填料的压实度达到90%以上。
（2）碾压3遍，填料的压实度达到93%以上。
（3）碾压3遍以上，随碾压遍数的增加，压实度总体是增大。
（4）碾压4次，压实度达到了96%以上，且压实度趋于饱和状态，即基本上随着碾压遍数的增加，压实度并未明显增加。
3.2 压实沉降量检测
通过试验检测区块设置的10个监测点，进行原位水准测量，测量出每压实一遍的沉降量。10个监测点的压实沉降量与碾压遍数关系如图1所示。
通过埋设的静力水准计反映碾压遍数与压实沉降量关系，原位水准测量与静力水位测量数据基本吻合。
通过研究碾压遍数与压沉量的关系可得出填筑体碾压4次后压沉量趋于饱和状态，随着碾压遍数的增加，压沉量并未有明显增加；碾压5次后可能出现过压现象，表层甚至松动隆起。
3.3 地质雷达测试
试验区检测采用探地雷达法，查明不同碾压次数情况的压实度或者密度特征，及其横向均一性问题。经本次检测认为：
（1）利用900？赘天线在5个测区检测，测量深度可达2m以上，碾压层结构图像清晰。
（2）结合灌水法的实际测量获得的视密度及电磁波结果可以认为超重吨位、超大激振力压路机碾压3～5遍的效果最佳，在该碾压遍数下，能夠相对达到最佳压实度与最优视密度及经济合理性的统一。 （3）通过理论研究与实际检测，可以得出探地雷达进行压实度检测的有效性较好，能够一定程度上客观的反映不同碾压遍数情况下的压实程度或视密度特征。
3.4 瞬态面波测试
试验区块瞬态面波测填筑体。依据瞬态面波频散特性提取了面波速度值，生成视横波速度值，对频散曲线反演提取了层速度值。对按1.8m间距的观测点生成了面波速度断面图、视横波速度断面图。
依据下述成果资料，对不同区块碾压过程中的变化进行了分析，随着碾压次数增加，总体呈现由低速到高速的变化趋势，填筑体内部速度趋于均匀。
如图2所示，第一层填筑后，随着碾压遍数的增加速度值呈现明显增高的趋势，碾压1～4遍深度0.4m以下速度值均较均匀，碾压5遍后填筑层速度值普遍大于200m/s，未见低速不均匀。
如图3所示，第二层填筑、碾压5遍后，速度值普遍大于200m/s，局部速度值略低，总体均匀。
基于上述瞬态面波测试成果，压路机振动碾压过程中，0.4m以下总体呈现速度升高、趋于均匀的变化规律，浅部0.4m以上变化较大，易出现局部不均匀或浅部低速层，在振动碾压的基础上，辅以静态碾压，保证填筑体的上下均匀性、连续性。图2与图3碾压遍数5遍时的数据可进行对比发现同一部位碾压后对深层1.6m波速仍有提高，超重吨位、超大激振力压路机碾压填筑体时对下层填筑体仍有补强作用。
3.5 土压力盒分析
表2是第一层填料在不同碾压遍数时的动土压力值。从同一个土压力盒测得的动土压力值，在不同碾压遍数时相差较大，这主要有以下原因：①不同碾压遍数时，填料的颗粒形状、级配不相同，造成压路机产生的动土压力在填料中的传递路径不同；②压路机行进的线路不完全相同，不同的遍数，土压力盒相对于钢轮的位置不完全一致，有时位于正中心，有时位于外侧一些。上述两个原因中，第二个原因相对于第一个原因更关键。为方便起见，以各土压力盒测得的平均值进行比较。
表3可以反映出压路机在碾压时的力传递影响深度超过1.6m。
4 结论分析
通过上述试验可以得出影响压实度的主要因素有：松铺厚度、碾压遍数、压实机械的类型和功能及碾压速度等因素。当土石方含水量处于最佳含水（12±2%）状态下宜直接摊铺碾压，采用超重吨位、超大激振力压路机（振动频率设置为28Hz，行走速度设置为2km/h）进行振动碾压；当土石方含水量过大时，要摊铺晾晒，不宜直接进行碾压，否则会出现大面积翻浆；当土质含水量过小时，需进行洒水闷料，不宜直接进行碾压，否则会出现碾压不密实现象；同时填料的松铺厚度也会影响压实度，一般松铺厚度控制在80cm左右，填料粒径控制在40cm以下，对于本场区内的填料碾压4遍时，压实度可达到96%以上。土面区碾压2遍时压实度可达90%以上。
5 结 语
土石方填筑利用超重吨位、超大激振力压路机作为压实机械，每小时可增加碾压面积900m2（填筑厚度80cm，碾压4遍。），从而有效地提高了工作效率。同时还能够保证施工质量，每一层碾压既是对填筑层的压实，也是对填筑体1.6m以下深度的补强，降低了工后沉降过大、不均匀沉降对填筑体造成损害的风险，解决了填筑面积小，转角较多的填筑区域的碾压难度。超重吨位、超大激振力压路机碾压方法简单、操作方便、效率高、碾压质量好、应用前景十分广阔。
参考文献
[1]《民用机场岩土工程设计规范》（MH/T5027-2013）.
[2]《民用机场飞行区土（石）方与道面基础施工技术规范》（MH5014-2002）.
[3]王文杰.YZ32系列振动压路机在路基补强的应用[J].建设机械设备与管理，2011（6）：99～101.
[4]金书滨.大吨位压路机碾压大粒径填石路基的动力响应[A].铁道科技与工程报，2016（9）.
收稿日期：2018-8-2
作者简介：贾 斌（1989-），男，助理工程師。
关键词：超重吨位；超大激振力；压路机；补强；压实度
中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0181-02
引 言
近年来随着科技的不断进步，振动压路机的振动系统质量、频率区间、振动幅度越来越大，激振力也随之不断增大。这些技术的革新势必给振动压路机带来深刻影响。超重吨位、超大激振力压路机的问世对降低施工成本、保证填筑质量、提高压实效率有显著效果。因此研究超重吨位、超大激振力振动压路机对填筑体的压实情况有利于指导土石方填筑施工。
1 概 况
成都天府国际机场地基处理及土石方工程（06）标段总填筑量650万m3，总工期365日历天。每个工作区域的土石方填筑施工需待地基处理施工完成后方可开始。实际用于填筑施工的工期只为270日历天，土石方填筑施工工期紧，任务重。为保证在较短的工期内完成所有土石方填筑，且压实度需满足设计及规范要求，填筑体自然沉降小。因此，考虑选用碾压质量好、速度快、对填筑体具有补强效果的压实机械。这样可以把正常碾压与填筑补强施工进行合理的结合，既能保证施工速度，又能有效减小工后沉降量。结合国内的机械发展状况，选用超重吨位、超大激振力的压路机作为土石方填筑的压实机械。建立3个阶段试验模型，收集大量数据进行分析，得出试验数据并在成都天府国际机场得到推广应用。
2 超重吨位、超大激振力压实试验
2.1 试验设计
填筑材料：成都天府国际机场地基处理及土石方工程（06）标段场内土石可分为三大类：①强分化泥质砂岩；②中风化砂质泥岩；③中风化砂岩。
测试内容：动土压力、分层沉降、弹性波（面波法）、地质雷达法（电磁波法）。
检测内容：压实度、含水量，压实沉降量（以下简称：压沉量）。
设计规范要求：航站楼范围按飞行区滑行道、站坪要求（工后沉降≤25cm，差异沉降≤1.8‰，0～4m范围压实度不低于96%、4m以下范围压实度不低于95%），土面区压实度要求不低于90%，边坡稳定影响区压实度不低于93%。
2.2 试验方案
（1）原地面碾压
先对试验选定的原地面进行碾压，其压实度及平整度符合设计及规范要求，保证试验区块位于坚实土层上。试验区块尺寸为100m×15m。
（2）安装第1层传感器
试验区域分5个区块，每一区块尺寸为20m×15m，安装时按要求对传感器、导线及PVC管进行保护，并进行原地面水准高程测量。
（3）第一层填料铺筑
填料虚铺厚度为80cm，最大粒径小于40cm，大于20cm的填料超过30%，填筑过程采用推土机进行平整，不进行碾压。
（4）安装第2层传感器
填料铺筑完成后，反开挖40cm深（设置传感器位置），安装第2层传感器，安装时按要求对传感器、导线及水管进行保护，然后回填并进行水平测量。
（5）沉降监测点测量放样
对试验场地内铺筑的填筑体布设10个检测点，记录坐标及高程。
（6）第一层填筑体碾压与检测
压路机碾压速度设置为2km/h，振动频率设置为28Hz。
振压2遍、3遍、4遍、5遍，分别对以上碾压遍数的填筑体进行动态测试，检测其压实度、面波、地质雷达、沉降量试验数据。碾压完成后，测试填土表面的高程和沉降量，通过地表高程与沉降计的差值，计算填筑层的压缩变形。
（7）第二层填料铺筑
填料虚铺厚度为80cm，填筑料最大粒径小于40cm，大于20cm的填料超过30%，填筑面积为100m×15m。
（8）第二层填筑体碾压与检测
压路机碾压速度设置为2Km/h，振动频率设置为28Hz。分别对振压2遍、3遍、4遍、5遍的碾压面进行动态测试，采集土压力盒数据，检测压实度、面波、地质雷达、沉降量数据。
3 试验结果及分析
3.1 压实度检测
通过灌水法实测在不同碾压遍数情况下的压实度，压实度实测数据见表1所示。
（1）碾压2遍，填料的压实度达到90%以上。
（2）碾压3遍，填料的压实度达到93%以上。
（3）碾压3遍以上，随碾压遍数的增加，压实度总体是增大。
（4）碾压4次，压实度达到了96%以上，且压实度趋于饱和状态，即基本上随着碾压遍数的增加，压实度并未明显增加。
3.2 压实沉降量检测
通过试验检测区块设置的10个监测点，进行原位水准测量，测量出每压实一遍的沉降量。10个监测点的压实沉降量与碾压遍数关系如图1所示。
通过埋设的静力水准计反映碾压遍数与压实沉降量关系，原位水准测量与静力水位测量数据基本吻合。
通过研究碾压遍数与压沉量的关系可得出填筑体碾压4次后压沉量趋于饱和状态，随着碾压遍数的增加，压沉量并未有明显增加；碾压5次后可能出现过压现象，表层甚至松动隆起。
3.3 地质雷达测试
试验区检测采用探地雷达法，查明不同碾压次数情况的压实度或者密度特征，及其横向均一性问题。经本次检测认为：
（1）利用900？赘天线在5个测区检测，测量深度可达2m以上，碾压层结构图像清晰。
（2）结合灌水法的实际测量获得的视密度及电磁波结果可以认为超重吨位、超大激振力压路机碾压3～5遍的效果最佳，在该碾压遍数下，能夠相对达到最佳压实度与最优视密度及经济合理性的统一。 （3）通过理论研究与实际检测，可以得出探地雷达进行压实度检测的有效性较好，能够一定程度上客观的反映不同碾压遍数情况下的压实程度或视密度特征。
3.4 瞬态面波测试
试验区块瞬态面波测填筑体。依据瞬态面波频散特性提取了面波速度值，生成视横波速度值，对频散曲线反演提取了层速度值。对按1.8m间距的观测点生成了面波速度断面图、视横波速度断面图。
依据下述成果资料，对不同区块碾压过程中的变化进行了分析，随着碾压次数增加，总体呈现由低速到高速的变化趋势，填筑体内部速度趋于均匀。
如图2所示，第一层填筑后，随着碾压遍数的增加速度值呈现明显增高的趋势，碾压1～4遍深度0.4m以下速度值均较均匀，碾压5遍后填筑层速度值普遍大于200m/s，未见低速不均匀。
如图3所示，第二层填筑、碾压5遍后，速度值普遍大于200m/s，局部速度值略低，总体均匀。
基于上述瞬态面波测试成果，压路机振动碾压过程中，0.4m以下总体呈现速度升高、趋于均匀的变化规律，浅部0.4m以上变化较大，易出现局部不均匀或浅部低速层，在振动碾压的基础上，辅以静态碾压，保证填筑体的上下均匀性、连续性。图2与图3碾压遍数5遍时的数据可进行对比发现同一部位碾压后对深层1.6m波速仍有提高，超重吨位、超大激振力压路机碾压填筑体时对下层填筑体仍有补强作用。
3.5 土压力盒分析
表2是第一层填料在不同碾压遍数时的动土压力值。从同一个土压力盒测得的动土压力值，在不同碾压遍数时相差较大，这主要有以下原因：①不同碾压遍数时，填料的颗粒形状、级配不相同，造成压路机产生的动土压力在填料中的传递路径不同；②压路机行进的线路不完全相同，不同的遍数，土压力盒相对于钢轮的位置不完全一致，有时位于正中心，有时位于外侧一些。上述两个原因中，第二个原因相对于第一个原因更关键。为方便起见，以各土压力盒测得的平均值进行比较。
表3可以反映出压路机在碾压时的力传递影响深度超过1.6m。
4 结论分析
通过上述试验可以得出影响压实度的主要因素有：松铺厚度、碾压遍数、压实机械的类型和功能及碾压速度等因素。当土石方含水量处于最佳含水（12±2%）状态下宜直接摊铺碾压，采用超重吨位、超大激振力压路机（振动频率设置为28Hz，行走速度设置为2km/h）进行振动碾压；当土石方含水量过大时，要摊铺晾晒，不宜直接进行碾压，否则会出现大面积翻浆；当土质含水量过小时，需进行洒水闷料，不宜直接进行碾压，否则会出现碾压不密实现象；同时填料的松铺厚度也会影响压实度，一般松铺厚度控制在80cm左右，填料粒径控制在40cm以下，对于本场区内的填料碾压4遍时，压实度可达到96%以上。土面区碾压2遍时压实度可达90%以上。
5 结 语
土石方填筑利用超重吨位、超大激振力压路机作为压实机械，每小时可增加碾压面积900m2（填筑厚度80cm，碾压4遍。），从而有效地提高了工作效率。同时还能够保证施工质量，每一层碾压既是对填筑层的压实，也是对填筑体1.6m以下深度的补强，降低了工后沉降过大、不均匀沉降对填筑体造成损害的风险，解决了填筑面积小，转角较多的填筑区域的碾压难度。超重吨位、超大激振力压路机碾压方法简单、操作方便、效率高、碾压质量好、应用前景十分广阔。
参考文献
[1]《民用机场岩土工程设计规范》（MH/T5027-2013）.
[2]《民用机场飞行区土（石）方与道面基础施工技术规范》（MH5014-2002）.
[3]王文杰.YZ32系列振动压路机在路基补强的应用[J].建设机械设备与管理，2011（6）：99～101.
[4]金书滨.大吨位压路机碾压大粒径填石路基的动力响应[A].铁道科技与工程报，2016（9）.
收稿日期：2018-8-2
作者简介：贾 斌（1989-），男，助理工程師。