沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用

伏騰飛

（新疆交通建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830016）

1 沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用原理

沖擊碾壓是指采取強(qiáng)大沖擊力對(duì)土體進(jìn)行沖擊壓實(shí)，以使土體內(nèi)部空氣和水分能夠被擠出，同時(shí)在強(qiáng)大沖擊力作用之下土體顆粒會(huì)進(jìn)行重新的排列，內(nèi)部較小的顆粒會(huì)被擠進(jìn)大顆粒縫隙里，形成二次沉降，從而提高土體的密實(shí)度，最終達(dá)到減少路基工后沉降和提升路基承載力的目的。

沖擊碾壓是在非圓形的壓實(shí)輪沿地面壓實(shí)作業(yè)之時(shí)，壓實(shí)輪的質(zhì)心通過(guò)上下的交替變化，在動(dòng)能與勢(shì)能的聯(lián)合作用下，對(duì)土石材料予以不停的搓揉、靜壓和周期性連續(xù)沖擊，以便形成夯實(shí)沖擊波，所以具有地震波的傳播特性，沖擊力向土層深處擴(kuò)散。沖擊壓路機(jī)技術(shù)特性決定了它的壓實(shí)工藝與一般的壓路機(jī)有所不同，因?yàn)樗ǔ２粫?huì)實(shí)行一部分重疊碾壓或者壓半輪的施工方式，而是運(yùn)用沖擊力不斷向土層深處傳播的特性，最終提出的一種全新施工工藝和沖擊碾壓方法。

2 沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用效果

2.1 路基工后沉降率減小

在室內(nèi)模型試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)路堤的沉降量試驗(yàn)下，觀測(cè)路基達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，結(jié)果表明它的工后沉降率為0.4%左右，使用沖擊碾壓施工技術(shù)后的高填方路堤的工后沉降率大約為0.1%～0.15%，結(jié)果表明沖擊碾壓技術(shù)能夠很好地杜防由于差異變形而造成的裂縫情況產(chǎn)生，從而將土石高填方路堤變形的病害問(wèn)題解決。

2.2 路基均勻性與整體強(qiáng)度得以提高

運(yùn)用沖擊壓路機(jī)實(shí)行分層沖擊碾壓高路堤以及補(bǔ)壓振碾已經(jīng)達(dá)標(biāo)的路床工程，能夠使路基均勻性與整體性強(qiáng)度得以提高，以此來(lái)避免路面的早期損壞，從而延長(zhǎng)路面的使用壽命。

2.3 舊路改造施工速度加快

當(dāng)對(duì)舊路進(jìn)行改造的時(shí)候，一定要使路基質(zhì)量得到提升，以便符合新路等級(jí)壓實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下會(huì)采用開(kāi)挖路床或路堤和路面的形式，從而實(shí)行再一次的回填分層壓實(shí)，以滿(mǎn)足規(guī)定達(dá)到的壓實(shí)度。在改造舊路時(shí)，通常狀況下需要對(duì)水泥或?yàn)r青路面予以清除、翻挖和破碎，但如果采取沖擊碾壓技術(shù)便不用開(kāi)挖路基與路面，可以直接在原路面之上運(yùn)用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行沖擊碾壓施工作業(yè)，同時(shí)確保路基滿(mǎn)足質(zhì)量要求，讓舊路面可以得到極好的使用。使用此種工藝能夠極大的節(jié)省筑路材料，同時(shí)也對(duì)保護(hù)環(huán)境、確保工程的質(zhì)量以及加快改造公路進(jìn)度有幫助。

舊路的改造需加寬修建新地基，特別是將二級(jí)公路變?yōu)楦咚俟窌r(shí)，運(yùn)用沖擊碾壓技術(shù)可以使新老路得以結(jié)合，從而將變形裂縫的問(wèn)題解決。對(duì)路基與坡腳外1m范圍之內(nèi)的地基加寬，要先對(duì)地基進(jìn)行沖擊碾壓。如果地基是特殊土構(gòu)成的，就需將沖擊碾壓及相關(guān)技術(shù)處理結(jié)合起來(lái)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)地基的加固。在對(duì)新加寬路基進(jìn)行分層的壓實(shí)道路床以后，需對(duì)新路床與新老路相結(jié)合的部位進(jìn)行沖擊碾壓的檢驗(yàn)性補(bǔ)壓。再根據(jù)路基的具體完成情況，在必要時(shí)于路床內(nèi)加鋪土工格柵，這樣處理以后就可以很好的規(guī)避由于新老路相結(jié)合而形成沉降變形裂縫。

3 沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的具體應(yīng)用

3.1 對(duì)特殊土實(shí)行地基加固處理

采取強(qiáng)夯法對(duì)濕陷性的黃土地基予以處理沖擊，采取壓路機(jī)進(jìn)行施工。在軟土地基上運(yùn)用沖擊碾壓可以起到加速沉降與加固的作用，當(dāng)碾壓達(dá)到33遍時(shí)，會(huì)使孔隙水壓力由11.274kPa轉(zhuǎn)變成16.766kPa。實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在沖擊壓路機(jī)施加沖擊壓力給地面之后，土體會(huì)在拉壓作用下，使軟土自由水通過(guò)塑料排水板排除地表之后，讓土地密實(shí)度得以提升，與此同時(shí)，軟基沉降固結(jié)也在加速。如果在軟基上填筑路堤，采取沖擊壓路機(jī)進(jìn)行分層碾壓，不但能夠在施工過(guò)程中加快軟基固結(jié)速度，并且也對(duì)軟基沉降固結(jié)有利。

在地基土稠度為0.5～1.0時(shí)，需對(duì)其實(shí)行加固處理，可以選擇沖擊碾壓和水穩(wěn)定性比較好的粗粒材料墊層相結(jié)合的方式予以綜合加固。此時(shí)墊層厚度要根據(jù)稠度來(lái)確定：在稠度為0.9～1.0時(shí)，墊層的厚度為20cm；當(dāng)稠度在0.75～0.9時(shí)，墊層的厚度為30cm；當(dāng)稠度在0.5～0.75時(shí)，墊層厚度是50cm。采取沖擊壓路機(jī)對(duì)粗粒料墊層實(shí)行碾壓20～30遍之后，能夠使地基的土表面部分的厚度得以固結(jié)，同時(shí)與水穩(wěn)定性比較好的粗粒材料一起形成加固地基或路床。

3.2 控制沖擊碾壓質(zhì)量

要對(duì)高速公路施工中的沖擊碾壓進(jìn)行外觀鑒定，從而確保碾壓之后路面是密實(shí)、平整的。如果出現(xiàn)局部較大沉降，要及時(shí)登記，并且，在施工過(guò)程中確保路面橫向輪有序清晰，縱向波谷和波峰之間距離相同。在沖擊碾壓完成1～2周之后，監(jiān)理工程師、承包人要對(duì)公路路基壓實(shí)度和平整度進(jìn)行檢測(cè)，從而確保路基在進(jìn)行沖擊碾壓之后能具備足夠的密實(shí)度和平整度，假如在檢查中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要立刻采取措施，以免留下安全隱患。

3.3 沖擊碾壓技術(shù)的運(yùn)用實(shí)例

以鄭州西南的繞城高速公路為例，對(duì)該路段采取路基沖壓試驗(yàn)。該路段共100m，是粘性土質(zhì)，試驗(yàn)樁號(hào)是K6＋560～K6＋660。

3.3.1 布置觀測(cè)點(diǎn)

在100m的試驗(yàn)路段之上布置8個(gè)壓實(shí)度觀測(cè)點(diǎn)，在布設(shè)有兩個(gè)壓實(shí)度觀測(cè)點(diǎn)斷面上，分別布設(shè)4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)位置分別為：距路基中心線大約5m各1點(diǎn)、距離路基中心線大約10m各1點(diǎn)。下沉量采用水準(zhǔn)儀依照10m×10m的網(wǎng)格進(jìn)行抄平，接著算出平均值，以此算出碾壓前后的相對(duì)高程。

3.3.2 測(cè)試結(jié)果

碾壓前的沉降量平均值為0；碾壓10遍之后的沉降量平均值是5.5；碾壓20遍之后的沉降量是8.0。隨著碾壓次數(shù)的增多壓實(shí)度也在不斷的增大。

3.3.3 結(jié)果分析

伴隨沖擊碾壓的次數(shù)不斷增多，填方路基的頂面下沉量不斷增加，在0～10遍時(shí)其平均下沉量為5.5cm，0～20遍時(shí)下沉量是8.0cm，在沖擊碾壓10遍之前下沉很明顯，在10～20遍之間時(shí)，其沉量就明顯減緩。通過(guò)路基頂面的下沉量測(cè)試結(jié)果可知，在沖擊碾壓到達(dá)20遍之時(shí)，就能形成密實(shí)并且均勻的硬層。

因?yàn)闆_擊壓實(shí)機(jī)會(huì)在沖擊碾壓過(guò)程中形成較大水平力，以致在路基表面形成不規(guī)則的波浪，與此同時(shí)，在水平力的作用下，使得表面土壤的結(jié)構(gòu)被破壞，形成了2～5cm厚的松散浮土層，所以壓實(shí)度處于20%之內(nèi)的檢測(cè)必須將松散土層鏟除。

當(dāng)沖擊碾壓的次數(shù)超過(guò)20之后，40cm以?xún)?nèi)的壓實(shí)度都超過(guò)了97%，路基內(nèi)部各層壓實(shí)度都有所提升，并且在40cm的層面力達(dá)到并超過(guò)了相關(guān)規(guī)定要求。與此同時(shí)，也會(huì)使深層壓實(shí)度有明顯提升，這說(shuō)明在碾壓以后路基的均勻性有了提升，并在一定的深度范圍之內(nèi)形成了穩(wěn)定、均勻、密實(shí)的“殼體”，使路基整體的承載力和強(qiáng)度都有所提升，從而規(guī)避了工后沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4 運(yùn)用沖擊碾壓技術(shù)需注意的事項(xiàng)

4.1 機(jī)型選用

國(guó)內(nèi)現(xiàn)在制造沖擊壓路機(jī)的廠家共有12個(gè)，包含20個(gè)型號(hào)，而且種類(lèi)特別多，一旦選擇不當(dāng)，就很難到達(dá)預(yù)期效果。對(duì)路床和路堤實(shí)行檢驗(yàn)性補(bǔ)壓以及對(duì)土石和填石混填路堤實(shí)行分層壓實(shí)，應(yīng)該采取25kJ三邊形的雙輪沖擊壓路機(jī)。在對(duì)土質(zhì)路堤進(jìn)行分層壓實(shí)與水泥路面改建時(shí)，需采取25kJ五邊形的雙輪沖擊壓路機(jī)。

4.2 沖擊碾壓施工工藝的正確使用

雙輪沖擊壓路機(jī)要依照通過(guò)2次作為1遍，壓實(shí)寬度為4m的計(jì)算單元，同時(shí)按照施工工藝實(shí)行作業(yè)。對(duì)單輪的沖擊壓路機(jī)來(lái)說(shuō)，會(huì)以通過(guò)1次輪寬作壓實(shí)計(jì)算單位。

4.3 對(duì)較寬含水量范圍的沖擊碾壓的正確理解

由于沖擊壓路機(jī)擁有高能量壓實(shí)的功能，因此，需按照土塑性指數(shù)的大小把粘稠度的范圍控制在1.1～1.2以?xún)?nèi)，否則80～100cm的土層沖壓極易造成彈簧土的形成，致使土層不能被壓密實(shí)。

4.4 對(duì)安全距離進(jìn)行控制

構(gòu)造物和沖擊壓路機(jī)的輪邊通常需要有大約1m的距離，同時(shí)在橋涵構(gòu)造物之上的填土厚度不可少于2.5m。在使用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)壓振碾時(shí)，如果達(dá)標(biāo)的路床工程的平均沉降量比3cm小，就不適宜實(shí)行再一次沖擊碾壓。

5 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用沖擊碾壓技術(shù)可以減小路堤工后沉降率，使路基的整體強(qiáng)度和均勻性得到提高，因此要對(duì)公路施工中的沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和規(guī)范來(lái)施工，同時(shí)總結(jié)以往公路工程中沖擊碾壓技術(shù)出現(xiàn)的問(wèn)題，針對(duì)施工中的技術(shù)要點(diǎn)，制定合理科學(xué)的施工方式，從而提高沖擊碾壓的施工效果。對(duì)于公路的建設(shè)者來(lái)說(shuō)，也要以提高公路的綜合性能和使用壽命作為總目標(biāo)，以推動(dòng)我國(guó)公路建設(shè)快速、健康的發(fā)展。

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