南疆麥喀高速公路沖擊碾壓施工工藝

祁 遠

（新疆交通建設（集團）有限責任公司，新疆 烏魯木齊830016）

1 工程背景

南疆麥喀高速公路的地質(zhì)勘探報告顯示：沿主體路線土體均為黏土或低液限粉土，且多為Ⅰ、Ⅱ級非自重濕陷性土，為消除土體的濕陷性，確保路基基底在清除表土后可以壓實得較為充分，均使用換填1m+沖擊壓實的技術。2012年9～10 月，項目部對可以施工的路段近50 000m2進行了沖擊碾壓，達到了設計上要求的“沖擊壓實最小遍數(shù)不得小于20遍，換填1m深度范圍內(nèi)的壓實度在沖擊壓實后≥93%，濕陷系數(shù)≤0.015”的要求，路基的強度和穩(wěn)定性得到提高。

2 沖擊碾壓施工工藝

2.1 施工原理

沖擊壓實機是由牽引裝置及牽引裝置帶動的非圓形壓實輪組成。工作時，沖壓輪在牽引車作用下向前滾動，滾動軌跡為其外廓曲線，動能在沖壓輪著地時釋放，造成沖擊荷載，在輪下的一定面積內(nèi)，能量以震動波為載體在土體中快速傳遞，將深層土顆粒擠密，擠出土體空隙中的氣體與水，從而使土體被擠壓密實。牽引車的正常工作速度越大，沖擊荷載就越大，作用在壓實區(qū)域的能量也就越多，沖碾效果就越好（見圖1）。

圖1 沖擊壓路機作業(yè)原理示意圖

2.2 適用范圍

沖擊碾壓施工方法適用于各類軟土地基，以及經(jīng)過換填風積沙、換填土的各等級公路路基的碾壓，路堤路床的補壓等。

2.3 沖擊碾壓法的優(yōu)點

（1）具有較快的施工速度和較高的施工效率，對于較長、較寬的路基段落，其施工效率更高。

（2）具有較大的作用范圍，壓實效果比傳統(tǒng)的壓實機械更好。兩種機械之間的參數(shù)對比參照表1。

表1 普通壓路機與沖擊壓路機參數(shù)對比

（3）成本較低，較為經(jīng)濟，按沖擊20 遍來計算，價格約為3.2元/m2。

（4）沖擊碾壓法通過控制差異沉降和工后沉降，在增加路基整體強度的同時，保證了公路的施工質(zhì)量。

普通壓路機與沖擊壓路機參數(shù)對比見表1。

2.4 工藝流程及施工要點

2.4.1 工藝流程

施工工藝流程如圖2所示。

（1）施工準備

對需要進行沖擊碾壓的地段，進行清理整平，換填1m 風積沙（虛厚不小于20cm）。然后灑水，并事先采用壓路機碾壓，以達到使用沖壓機的條件。

在無法正常轉(zhuǎn)彎的路段施工時，為達到最好的沖碾效果，使沖擊產(chǎn)生的能量在土體中均勻傳遞，需要修筑轉(zhuǎn)彎道，使沖擊壓路機順利轉(zhuǎn)彎，然后在選定試驗路段探索沖擊工藝，并在施工現(xiàn)場布置規(guī)定數(shù)量的沉降觀測點，由在試驗路段的試驗結果確定最佳沖擊碾壓遍數(shù)。

（2） 測量放樣

為確定沖壓沉降量，需在已整平的路基上放樣，測量沖碾前的高程。

（3）試驗段布置

在沖碾工作段上，檢測斷面需每20m 設置一個試驗段，工作段長度至少為250m，寬度至少為24m。檢測點需在路基的左、右、中3 點分別布置一點，即每個沉降檢測斷面布置3點。

為了在沖擊完成后按照此坐標進行放樣和高程測量，沉降觀測點的坐標需用全站儀測量，并記錄。為確定最佳碾壓遍數(shù)，在沖碾時需每5遍進行一次測量，做好沉降量及壓實度數(shù)據(jù)的記錄，并加以整理和分析。

（4）其余段落施工

施工過程中，實際沖擊次數(shù)可由各個施工段的實際檢測情況進行調(diào)整，沖碾過程的完成與否需依據(jù)之前的測量數(shù)據(jù)最終確定。

2.4.2 沖碾過程

沖擊碾壓時，沖擊機械的工作速率保持為10～15km/h，以擴散分布的形狀進行。具體沖碾路線見圖3與圖4。

圖3 沖擊輪重疊1/2后行駛沖壓示意圖

圖4 壓路機行進示意圖

2.4.3 沖碾注意事項

（1）沖擊碾壓時，沖擊壓路機宜距離路肩外邊緣不小于1m，應用平地機推平起伏過大的工作面后再施工。沖擊時沖壓方向在沖壓5 遍后應改變。

（2）當發(fā)現(xiàn)有可能造成施工場地附近構造物和管線受損的情況時，施工應立即停止。

（3）需有專人在施工過程中負責記錄各項數(shù)據(jù)及施工狀況，并在施工后將資料歸檔備案。

（4）轉(zhuǎn)彎區(qū)域及沖壓邊角不容易被壓實，為達到工程要求，應采用其他方法壓實。

2.4.4 沖擊碾壓次數(shù)

每段路基共沖擊碾壓20 遍，當沖擊碾壓次數(shù)分別達到10、15、20 遍時，在施工前設置好的相同測點處，測量路基壓實度及實際高程。沖擊碾壓的控制指標為最后一遍沉降量小于或等于30mm和壓實度大于93%，若平均沉降量小于或等于30mm，則不需要增強補壓。平地機在沖碾結束后需整平?jīng)_碾路段，再將路基表面用重型壓路機進行碾壓，使其密實平整，然后進行驗收，合格后

方可填筑下層路基。

2.4.5 所需材料與設備

（1）路基填筑材料

路基可采用砂礫石、土石混合填料和黏性土填筑。不應再沖擊碾壓已經(jīng)經(jīng)過水泥改良或摻石灰的路基土方。不能采用沖擊碾壓路基土體為砂性土土質(zhì)處的路段。

（2）機械設備

施工時所需的機械設備與數(shù)量見表2。

表2 工程機械配備

3 試驗路段施工質(zhì)量控制

3.1 試驗路段所需儀器

試驗路段所需土工試驗儀器見表3。

表3 試驗儀器配備

3.2 試驗路段要求的檢測項目與頻數(shù)

試驗路段所需的檢測項目主要有沉降量、壓實度、DN值等，見表4。

表4 試驗段檢測項目

3.2.1 沉降量

應采集至少20 個樣本的數(shù)據(jù)，每沖碾5 遍之后及沖壓前的高程都需被檢測。根據(jù)試驗大綱的圖示要求，宜在地基的沖碾、路基分層壓實、路基路床的補壓中用系有紅色布條的6cm 長的鐵釘作標記以定點。刮平操作時，應注意防止對帶有紅布條鐵釘?shù)臋z測點20cm 范圍內(nèi)的土體進行擾動。

3.2.2 DN值

DCP 可檢測粒徑不小于5mm 的土顆粒含量少于30%時的土體，檢測頻率和壓實度相等，測點需布置6個左右。

3.2.3 壓實度

應有不少于4個的壓實度測量樣本數(shù)，具體位置見表5。

表5 壓實度檢測位置表

4 安全與環(huán)保措施

4.1 安全風險預防

（1）施工前的技術交底應嚴格執(zhí)行，制訂專門用于機械設備的操作規(guī)程和安全手冊。

（2）沖擊碾壓的行駛范圍應提前標出，最大限度地減小路線偏差。

（3）由專人負責機械指揮，隨時提醒，同時施工場地周圍人員應提高警惕，時刻注意安全。

（4）為防止在施工過程中對施工場地周圍結構物造成損傷，結構物處需設立相應的警戒安全標志。

4.2 環(huán)保風險預防

（1）查明實施沖碾范圍內(nèi)的各種構筑物及沖碾范圍地下的各類管線，為確保構筑物安全，在施工前需采取機械改線，在場地開挖隔振溝或者對構筑物進行拆除等措施。

（2）密切觀察施工場地附近的構造物，若有不正常的情況，應立即停止施工。

（3）為減少施工過程中的噪聲與振動，應合理安排工期與施工時間。

5 結論

（1）在處理風積沙路堤與補壓振碾達標路床工程時，使用沖碾技術，路基的整體強度與均勻性能得到較好提高，路面的早期損壞得到避免，路面的服務水平得以提高。

（2）沖碾可以使路基的早期沉降得以加速，令路基的工后沉降得以降低。

（3）沖碾明顯提高了該路段的密實度，經(jīng)沖碾的路段表面變得堅實，與未沖碾路段在暴雨后比較，水流滲入變得困難，不易出現(xiàn)濕陷和行車時輪胎打滑。沖擊碾壓能夠保證路基的壓實質(zhì)量，而且較為經(jīng)濟。

[1] 魏永梁，屈耀輝，陳康.沖擊碾壓在處理某鐵路松軟土地基中的應用[J].巖土工程學報，2011，33（1）：117-121.

[2] 曹沂海.沖擊碾壓技術在公路路基施工中的應用[J].鐵道標準設計，2007（1）：26-28.