沖擊碾壓技術在路基施工中的應用

張海升

(山東恒建工程監理咨詢有限公司，山東濰坊 261000)

沖擊碾壓技術在路基施工中的應用

張海升

(山東恒建工程監理咨詢有限公司，山東濰坊 261000)

本文主要圍繞沖擊碾壓技術的相關原理和實際應用進行分析和研究，對技術所用設備及原理作了介紹，闡述了工藝流程，并以具體工程為例，對沖擊碾壓技術在路基中的應用進行了探討。

沖擊碾壓技術；路基施工；沖擊壓路機

路基為帶狀構造物，常依照一定路線位置修筑，以此做為道路建設基礎。為保證公路建設質量，路基施工通常有嚴格的技術要求，以確保其自身承載力能夠支撐道路自重和行車荷載。這就需要路基具有符合技術標準的強度及穩定性。沖擊碾壓技術是用于路基壓實工作的先進技術之一，它不僅能夠有效提高路基各項指標，同時能夠有效防范工后沉降，當前使用愈加廣泛。

1 沖擊碾壓技術概述

1.1 機械簡介

公路項目建設中，沖擊壓路機多用于路基施工，它不僅具有很好的碾壓作用，實際應用中也具有明顯的沖擊夯實效果。沖擊壓路機由 3部分組成，沖擊輪是其最主要部件，根據牽引方式的不同，沖擊壓路機可分為自行式與拖式兩種。對比傳統壓路機，非圓形沖擊輪是其最明顯的外部特征，為在平穩、低耗中優化壓實效果，沖擊壓路機的沖擊輪多為中心對稱多邊形或弧形，其中以三邊最為常見，本文以三邊型沖擊壓路機為對象，對沖擊碾壓技術的應用進行研究，其效果圖詳見圖1。有些沖擊壓路機，其沖擊輪帶有條狀突出以增大觸地面積，依據沖擊輪數量的不同，沖擊壓路機亦可分為單輪與雙輪兩種。

表1 沖擊壓路機（三邊型）

1.2 技術原理分析

與傳統壓實方法相同，沖擊碾壓技術也以垂直震動的方式來達到夯實路基的目的。沖擊壓實機在行進過程中，在重力勢能、動能及有用功等動力作用下能使沖擊輪碾壓下方的圖顆粒擠密，土顆粒空隙中原有的空氣和水被排出，密度加大進而變得更加密實。此外，沖擊輪作用下土粒內摩阻力增大，原有黏聚力提高，透水性降低，也有利于增強土體強度及水穩性，具體原理如下所示：

圖2 沖擊碾壓技術原理

1.3 技術特點

首先，沖擊碾壓技術低頻高振幅，這是其與傳統碾壓截然相反的技術特點。通常，沖擊壓路機頻率為2擊/s，落距在15cm左右，而沖擊能量和荷載最高則可達到30KJ、3500kN。其次，沖擊能量大且作用效果深。例如25KJ雙輪沖擊壓路機：輪重12t，在行駛速度在12km/h時，其對地面的沖擊力最高可到2500kN，相當于1543kPa。最后，夯實路基效果好且工期短。通常，經壓實碾壓技術作用的路基其壓實度可高達 95%，且強度大、穩定性好，能夠有效降低路基沉降、變形幾率，保證基體整體均勻性。

2 沖擊碾壓技術工藝流程

道路路基建設中，為實現效果最優化，應用沖擊碾壓技術時應注意合理選用設備，靈活設計施工流程，細化施工環節并作細致準備。一般來說，沖擊碾壓技術在路基施工中的應用流程如下：①場地檢測→②測量→③放樣→④填土→⑤穩壓、整平→⑥埋設檢測點→⑦沖擊碾壓→⑧質量檢測。現針對沖擊碾壓技術工藝流程中的幾個重要環節進行詳細介紹。

（1）填土的穩壓與整平環節。填土并穩壓、整平屬路基施工實質性階段，在檢測、放樣工作完成后，通常以已經鋪設的方格網為參照進行填土工作。填筑時，實際填筑寬度應多于設計寬度，以避免壓實過程中，沖擊力造成路基邊側填土移動，影響壓實效果，通常兩側預留寬度≥1m。填土完成后，在進行穩壓與整平前，需對填土進行含水率檢測，具體方法是取填土距表層 20cm位置處的土壤進行檢測，標準單位內含水率≥8%視為達標，可進行沖壓。如含水量未達標，則需進行相應處理，避免影響路基壓實效果。

（2）沖擊碾壓環節。沖擊碾壓路基時，其作用效果不僅同沖壓順序、方法密切相關，同時也會受到沖壓遍數與速度的影響。第一，沖壓順序方面，可借助錯輪回轉法以路基中線為軸進行碾壓，此法的可行性在實際應用中已經得到證實；第二，沖壓速度方面需盡量將速度控制在11km/h左右，上下浮動不得超過1km/h。同時，行進過程中需保持安全距離，以沖擊壓路機與路肩邊緣間的距離為1m為宜。第三，沖壓遍數選擇方面，通常依據填土厚度、壓實度及施工標準來確定，靈活性較強。通常壓路遍數為15～25遍，有時依工程實際適當增減，沖壓遍數以滿足質量要求為宜。此外，為確保路基邊緣部位壓實效果，通常此處壓實次數比路基中心處位置要多。第四，沖壓方法方面，來回錯輪沖壓較為常用，此法要求輪跡不重疊，錯輪間隙寬于20cm，每沖壓5遍做一次方向調整，壓實波峰、錯峰，以保證路基平穩、均勻。對于表層填土松散的路基，沖壓后可以振動壓實方式補壓，直至壓實操作達標為止。

3 沖擊碾壓技術的實際應用

3.1 工程概況

某城區改建公路，該改建工程計劃2014年3月開工，2014年10月竣工。道路全長12.8km，施工工期較緊。道路填筑路基均高約2m，鑒于施工時間緊張，以自然方式沉降路基規定時間內無法達到施工標準，故為提高路基密度，增強其承載力，確保其使用壽命，工程決定以沖擊碾壓技術補壓填筑路基，從而提高路床均勻性，避免工后沉降，保證施工質量。

3.2 沖擊碾壓試驗路段施工

為檢驗以沖擊碾壓技術夯實路基的作用效果，施工前該工程從改建公路中，取100m無涵洞路段進行碾壓試驗。試驗所用沖擊壓路機為雙輪三邊型，型號25KJ。主要實驗操作內容如下：

①清理試驗段路基，清除場地內雜物；②以轉面沖碾方式施工；

③沖碾堅持“先兩邊，后中間”原則；

④試驗場地共沖碾20遍，碾壓15遍后行一次檢驗測量，后繼續5次碾壓。

實驗過程中，針對輪跡較深處，可先做平整處理，然后再行沖壓。如路基表面揚塵，則可適當灑水，但需注意保證填土含水率不超過標準上線。此外，沖壓之后，部分路床頂面可能相對松散或平整度不高，攤鋪路基層前可先鏟除或平整松土，再以常規壓路機壓實。

3.3 試驗結果

試驗段公路碾壓施工完成后，該工程技術人員以《公路工程質量檢驗評定標準》為依據，對試驗路段的路基壓實度進行檢測，并測量其彎沉情況。從填土頂面標高方面來看，經15遍碾壓，其高度平均降低5cm，20遍碾壓之后，其降低高度只在15遍碾壓基礎上多處0.5cm；壓實度方面，15遍碾壓后試驗段路基壓實度提高約0.8個點，20遍碾壓后壓實度變化不大，故工程綜合考慮決定選擇15遍碾壓次數。

此外，沖擊碾壓前，試驗段路基彎沉實測值約為350（0.01mm），碾壓后這一數值降至約115（0.01mm），補強效果明顯，符合施工標準，表明以沖擊碾壓技術在該工程常規路段路基夯實施工中具有可行性。隨后，該工程在試驗標準基礎上以沖擊碾壓技術施工路基，完成了該公路的改建工作。直至現在，該改建公路運營狀況依舊良好，說明了沖擊碾壓技術在路基施工中的應用具有現實意義。

3.4 小結

綜上所述，沖擊碾壓技術在路基施工中的應用具有其獨特的技術優勢，與常規壓實技術相比，其靜壓大、壓實能力強且碾壓過程中不會出現鋸齒形實度曲線，壓實質量好。此外，沖擊壓路機行進速度也高于傳統壓實機，能大大提高工作效率，它的出現是科技進步發展的必然，值得擴寬應用領域，加大推廣使用。

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1007-6344（2015）09-0329-01