淺析沖擊壓實技術在路基工程中的應用

曹志欣

摘要：本文分析了沖擊壓實機理和特點，并經過調研總結得知沖擊壓實技術具有減少路基工后沉降、提高路基整體強度及加固軟弱地基的作用。采用沖擊壓實技術，加速了巖土工程壓實技術的發展，為解決路基質量隱患問題提供了一種新思路。

關鍵詞：沖擊壓實；技術；路基工程；應用

一、沖擊壓實技術的發展

沖擊壓實技術是一種用非圓形、大功率、連續滾動沖擊壓實路面、路基的技術，于20世紀50年代由南非Aubrey Berrange公司提出，但成為一種成熟的可供實用的非圓滾動沖擊壓實機則是在20世紀70～80年代，上世紀90年代開始向全球推廣。1995年由南非藍派公司將這種壓實設備傳入我國，它具有運行速度快，施工工序少、工期短、成本低，應用范圍廣等優點，能夠提高路基強度、穩定性和均勻性，防止不均勻沉陷而造成的路面損壞。沖擊壓實過程中，壓實輪的勢能和動能周期性轉化為集中的沖擊能作用于地面，達到連續破碎和壓實路面的目的，并可將破碎后的碎塊直接壓入地基，從而縮短路面維修工期，大幅度降低工程費用。目前主要應用領域是：（1）高路堤、路床、填挖交界路基的沖擊與增強補壓；（2）高填方路堤的分層沖壓；（3）濕陷性黃土等軟弱地基、路塹的沖壓處理；（4）舊砂石路面、舊瀝青路面的沖擊碾壓與加寬部分的增強補壓；（5）舊水泥混凝土路面的沖擊破碎碾壓等。

二、沖擊壓實原理和特點

路基壓實的目的是為減小土壤間的間隙，增加密實度，提高抗壓強度和穩定性，使之具有一定的承載能力。壓路機所使用的沖擊壓實技術是一種用非圓形、大功率、連續滾動沖擊壓實路面、路基的技術。沖擊式壓路機的壓實深度可隨碾壓變數的增加而明顯遞增，這是由于多邊形凸塊碾輪低頻滾動沖擊所產生的巨大集中沖擊能量，具有地震波傳播特性的緣故。隨著土體密實度增加，其影響深度也逐漸增加，適用于壓實黏性土、非黏性土和碎石路面的壓實，同時對土的含水率不十分敏感。

沖擊壓實選擇沖擊式壓實機，與壓實輪相配合，牽引機在行駛中，壓實輪滾動形成集中沖擊能，輔助揉壓、滾壓等綜合性作用，讓土石顆粒發生剪切、變形與位移，向土體深層傳播沖擊波，進而得到壓實。沖擊壓實技術的特定是地面影響較深，通常為3m，速度較快，通常為13～14km/h，具有較高的壓實質量。利用沖擊式壓實機進行沖擊、輾壓，可降低公路路基的沉降量，改善由于不均勻沉降導致道路病害，提升路基均勻性、整體強度，針對路基內部缺陷、地基暴露問題，防止隱患，可提高施工質量。

三、沖擊壓實技術在路基工程中的應用

在公路工程路基的施工過程中，如果使用沖擊壓實技術，不僅可以增強路基工程的均勻性以及密實度，還可以加速軟基的沉降固結；路基施工中使用沖擊壓實技術，還可以加速軟土地基的沉降與加固，從而加速軟基沉降固結，解決在路基施工中軟基囤結的問題。當公路需要升級改建時，就必須要提高路基的質量，確保路基的壓實標準，采用沖擊碾壓技術，不僅減少挖路面、路基的麻煩，還能直接在舊路上用沖擊壓路機進行沖碾施工，使路基達到質量要求，沖擊壓實技術還可使地基土表面厚度固結，加快舊路改造中的施工進度，保證工程質量。沖擊壓實技術在路基工程中的應用主要有兩種情況。

1、特殊土地地基的加固處理

對于濕陷性黃土地基，通常選擇強夯法進行沖擊壓實，例如某高速公路的路基為濕陷性黃土地基，選擇25kJ三邊形的沖擊壓路機沖輾地表面，待40遍后，120 mm的土基壓實度平均為92.5%，由原來黃土干密度1.40 mg/cm3，提高至1.73g/cm3，濕陷系數從0.453降低至0.0021，完全消除濕陷性。土基1m內彈性模量>80 MPa，技術指標完全滿足地基加固要求。對于軟土地基處理，采用沖擊壓實，可加速沉降和加固，待輾壓至34遍，空隙水壓力從11.13kPa提高至16.832kPa，通過監測得知，沖擊壓實技術使用沖擊壓機，對地面產生沖擊能，土體受到壓與拉的作用，軟土的自由水通過塑料排水版從地表排除，從而提高土體密實度，加快軟基沉降、固結。若需填筑路堤，選擇沖壓壓路機進行分層輾壓，在施工時刻加快軟基固結速度，便于軟基沉降、固結。

2、加快舊路改造施工

當公路需要升級，進行舊路改造時，需加強路基質量，達到新路壓實等級。常規做法是將路面、路床、路堤開挖，并重新回填，再分層壓實，以滿足規定壓實度，而水泥路面、瀝青路面需進行翻挖、清除。采用沖擊壓實技術，要適當開挖路基、路面，并在原路面的基礎上實施沖輾施工，直到路基質量達到相應的技術性能指標為止。采用沖擊壓實技術，可節約公路材料，保護環境，確保工程質量，縮短公路改建工期。某公路在改建時，由砂石路面低等級公路提升至二級公路，選擇25kJ雙輪沖擊壓路機，對舊路進行直接沖輾，待試驗段完工后，再指導全線施工。

四、沖擊壓實技術的施工

1、施工工序

場地放樣→場地清理→場地周邊防護→碾壓前密實度、高程測量、記錄→灑水車灑水、平地機刮平、壓路機靜壓（場地長度不<100m）→沖擊碾壓3遍（時速>12km/h）→平地機刮平，灑水均勻，壓路機靜壓→沖擊碾壓5～8遍（時速>12km/h）→平地機刮平，壓路機靜壓→沖擊碾壓累計至20遍→平地機刮平、壓路機靜壓處理→20cm、70cm、90cm、120cm深度密實度檢測及高程測量→符合設計值進入下道工序。

2、施工方法

（1）檢驗。對路基進行沖擊壓實之前，首先進行檢驗，檢查平整度與壓實度是否符合標準，給予高程檢測。

（2）測點布置。根據每20m一個橫斷面要求，每個橫斷面進行3個測點設置，分別設置在路基中線、右邊線1m處、左邊線1m處，在進行沖擊壓實前，測量每測點壓實度、高程。

（3）壓實方法。例如：采用的沖擊壓路機為雙輪、三邊形沖擊壓路機，兩輪外部寬度300cm，輪寬92cm，輪隙120cm，采用壓路機沖擊壓實一次的壓實寬度2m，一個輪寬沖擊壓實一個來回，沖壓寬度為4m，第二次單輪從兩輪內部通過，沖壓間隙雙邊的理論值為0.12m，第二遍向內移動0.2m后，可全部壓實第一遍間隙，第三遍恢復至第一遍位置進行沖擊壓實，循環至最終遍數，有利于沖擊點的均勻漫步，提高沖壓效果。

（4）驗收。碾壓結束后質檢工程師即帶領試驗人員和測量人員對路基碾壓進行隨機抽樣檢查，試驗人員主要對檢測點進行壓實度檢測，測量人員要對路基監測點碾壓后沉降高程、平整度等項目進行檢測，若有不合格的部分立即進行補壓或采用其他有效措施，直到達到合格為止，經自檢及監理抽檢合格后方可進行下層的回填。沖積碾壓完成后，用平地機整平施工沖擊碾壓路段，然后采用振動壓路機將路基表面碾壓密實平整。若表土干燥，應適量灑水，以保證壓實效果。

五、結語

沖擊壓實技術作為路基壓時的重要補強手段，從機械設備的選擇，沖擊碾壓的遍數，到沖擊壓路機的合理行走速率，沖擊碾壓后的處理，后續的質量檢查等環節，都必須嚴格按照標準操作。沖擊碾壓法采用的是一種新型壓實設備，目前還沒有一套成熟的理論和設計計算方法，用沖擊碾壓法處理地基時，一定要根據現場的地質條件和工程的使用要求，正確選用各個施工參數，才能達到有效而經濟的目的。在路基工程施工時，采用沖擊碾壓法進行地基處理是切實可行的，能高深度壓實原地基。

參考文獻：

[1]王霞.公路路基施工中沖擊壓實技術的應用[J].科技傳播，2011，（14）.

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