沖擊碾壓技術在高速公路施工中的應用

覃文武

(廣西壯族自治區航務工程處，廣西 南寧 530021)

0 引言

高速公路不比一般的公路，對荷載要求更高，同時還要保證公路的平整性、穩定性及強度，保證行車的安全。因此，高速公路項目施工上，對施工技術有更高的要求。高速公路實際施工中，為了避免因土壤狀況不佳、填充物料結構不合理等引起的道路沉降變形問題，常常需要借助沖擊碾壓技術，通過有效控制地基沉陷變形，提升路基硬度與均衡性，進而提高高速公路整體質量及延長公路使用壽命。

1 沖擊碾壓技術概述

1.1 工作原理

沖擊碾壓技術結合了沖擊與搓揉工藝，主要借助雙輪滾動以壓實深層次填料，這樣在提高壓路機壓實的同時還可以降低路基沉降[1]。沖擊碾壓施工應用具備高振幅低頻率的壓實設備，借助牽引機械拖動，使得壓實機的壓實輪在行駛過程可以對地面深層土體進行沖擊，通過壓實機將高位勢能轉化為動能，且在滾壓與揉壓作用下，增加影響土石密度與深度，借助連續的作用壓實大面積地基結構，提高公路路基的穩固性。

1.2 技術特征

沖擊碾壓技術同壓路機型號、行駛速度及土質狀況聯系緊密，具體特征表現為：

(1)低頻率高振幅。沖擊碾壓中應用的是沖擊型壓路機，與普通壓路機高頻率低振幅相反，沖擊型壓路機為低頻率高振幅，沖擊力量常常可以達到15～30 kJ。碾壓輪以每秒2次頻率擊打路基，產生低頻率高振幅沖擊力量，且沖擊力可以朝地底深處進行傳播，類似于地震波，這樣可以獲得強夯及震擊的雙重效果[2]。比如，我國海洋局海洋研究部門曾經在高速公路上做過實驗，對公路的石礫土基應用30 N邊形雙輪沖擊碾壓機以每小時13 km的速度碾壓20遍，結果顯示碾壓效果達到超重型擊實功能的標準，部分土壤有效壓實深度達到1.2～1.5 m，展示出強大的技術優勢。

(2)沖擊力強大。壓路過程，壓實機在對地面造成巨大沖擊的同時，還會對地基深度及廣度產生巨大影響，在強大沖擊力作用下，地面以下土體密實度會累積增加，壓實度影響會逐漸擴展到深層土體，被沖擊壓實的土石填料也可以達到理想彈性狀態，這樣克服了傳統振動壓實機造成的路基隱患。

(3)碾壓效率高。沖擊型壓路機在不同類型的路基中都適用，并且通過多次沖擊碾壓了獲得良好壓實度，這樣可顯著提升路基土穩定性，使得路基整體強度得到明顯提高[3]。此外，隨著路基回彈模量的不斷增加，路基承載力也不斷提升，這樣可以顯著改善路基彎沉變形狀態，使得路基壓實度與整體均勻性明顯提高。

2 沖擊碾壓技術在高速公路工程項目中的應用

2.1 做好充分的施工準備工作

高速公路施工中，應用沖擊碾壓技術需要做好充分的準備工作，具體包括以下幾方面。

(1)需要做好施工方案的設計。對于公路路基應用沖擊碾壓進行施工時，除了在長度及寬度上需要給予一定滿足，還需要合理計算撓度。在沖擊碾壓技術應用中，控制與計算施工撓度比較困難，實際施工時可以使用如下公式計算：

f=f1+f2+f3+f4

式中：f1——扣除預應力損失后，預加力產生的上拱度；

f2——梁段自身靜載產生的下撓度；

f3——懸臂施工時臨時施工荷載所產生的下撓度；

f4——混凝土隨著齡期增大的徐變系數參數。

(2)施工前，需要將施工現場清理干凈；根據施工場地的需求，確定合理的施工機械，同時還需要對施工過程中應用到的機械設備進行必要的檢查，保證所有機械設備都能夠具備良好的性能，為施工質量提供保證；需要對施工過程中的相關材料進行檢驗，保證施工材料的質量，材料采購工程中，需要結合工程實際合理采購滿足要求的材料。

(3)對施工路段的地址情況進行有效的檢驗，確定具體的施工參數。正式施工過程中，嚴格依照相關操作標準及施工參數進行相應項目的施工，根據沖擊碾壓要求確定碾壓次數。同時在施工前還需要制定一些應急事件的處理方案，保證沖擊碾壓施工能夠順利進行。

2.2 具體壓實工藝操作

沖擊碾壓技術傾向于借助向土體的深層進行沖擊力擴展的碾壓施工工藝[4]。在高速公路工程中，沖擊碾壓技術特點就是影響深，應用沖擊碾壓機對路基碾壓20遍以上，可以使路基形成大約1 m的均勻加厚層，如此深度可以有效避免路基在后續出現不均勻沉降的情況，大大提高路基的穩定性，延長高速公路的使用壽命。

沖擊碾壓技術壓實上，與傳統的壓路機有一定的差異。壓實過程中，需要按照沖擊量往土體更深層次進行拓展，確定具體的壓實工藝。初壓階段，沖擊壓路機沖擊碾壓的寬度為4 m，雙輪內邊距為1.2 m，在二次壓實過程中，要在第一次壓實前提下，往里面壓實移動0.2 m進行壓實，這樣可以有效地壓實第一遍壓實中產生的間隙。壓實完成后，還需要確定水泥-乳化瀝青半柔性混合料碾壓參數，具體見表1。

結束完沖擊碾壓施工后，需要對路段壓實度、DN值及沉降值進行測定，在路段沉降量測定過程中，可以采取定點測定的方法，對施工表面60 cm、25 cm及15 cm位置壓實度進行檢測[5]。此外，在沖擊碾壓了5次以后做一次檢驗，主要是對壓實度進行測定。對DN值進行測量時，測量過程中需要使用精度1.5 mm水準儀，壓實度測量頻率等同于DN測量頻率。

2.3 沖擊碾壓技術施工需注意的事項

高速公路施工中，應用沖擊碾壓技術需要注意的問題：

(1)選擇合理的機型。當前國內生產制造的沖擊壓路機有非常多的型號，性能也相差很大，如果機械選用不當，會使得施工無法達到預期目的。經多次工程實踐證明，應用25 kJ三邊形雙輪沖擊壓路機對土質路堤進行分層壓實可提高壓實效果[6]。

(2)選擇合適碾壓工藝。若應用雙輪沖擊壓路機，按照通過兩次為碾壓一遍，壓實的寬度為4 m，同時按照前述施工工藝進行作業，單輪沖擊壓路以通過以此輪寬作為壓實計算單元。

(3)因為沖擊壓路機具有高能量壓實功能，與超重型擊實標準擊實功相同，所以需要控制含水量，一般控制土壤稠度在1.1～1.2，這樣可以保證壓實度。

(4)為避免結構物遭受破壞，沖擊碾壓過程中還需要制定相應措施來控制沖擊碾壓的范圍。通常而言，沖擊壓路機輪邊同構造物間需要控制至少1 m的安全距離。橋涵構造物上的填土厚度需要≥2.5 m，明涵構造物上不能進行沖壓，避免損壞。

3 結語

總之，沖擊碾壓技術作為一種全新的公路施工工藝，在現代高速公路工程建設中具有非常高的應用價值。沖擊碾壓技術對提升高速公路的承載力及穩定性有巨大幫助，因此在實際的施工中，相關施工單位應根據施工要求，合理進行沖擊碾壓施工，保證公路整體施工質量，進而使高速公路能夠發揮更高的經濟效益及社會效益。