公路工程高填方路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用探究

董 斌

(山西平陽路橋有限公司，山西 臨汾 041000)

0 引言

沖擊碾壓技術(shù)是當前公路工程高填方路基施工的重要技術(shù)，它能夠提高工程整體施工質(zhì)量，特別是有效提升了公路路基部分的整體均勻性和厚實性。目前國內(nèi)許多地區(qū)的公路工程都在實踐施工中應(yīng)用和深入研究該技術(shù)內(nèi)容并取得了一定的應(yīng)用成效。

1 沖擊碾壓技術(shù)的基本原理

在公路工程項目的高填方路基施工中會經(jīng)常運用到?jīng)_擊碾壓技術(shù)，它運用到了沖擊壓路機形狀規(guī)則的沖擊輪，專門針對路基展開全面的加速循環(huán)滾動，一方面實現(xiàn)路面均勻調(diào)整，一方面增加路基厚實效果，屬于典型的路基施工壓實設(shè)備。如果從物理層面看，這種技術(shù)就采用到了能量轉(zhuǎn)換效應(yīng)，基于沖擊輪器件實現(xiàn)重力勢能與瞬態(tài)動能的高效轉(zhuǎn)換，并通過該轉(zhuǎn)換力量實現(xiàn)對高速公路路基的有效碾壓，無論從施工利用率與環(huán)保等等層面都能發(fā)揮最大優(yōu)勢，體現(xiàn)相比于傳統(tǒng)靜態(tài)壓實與振動壓實更大的技術(shù)優(yōu)勢。通常情況下，可利用沖擊碾壓技術(shù)針對路基展開兩次或兩次以上的機械功操作，進而產(chǎn)生充足的低頻率、高振幅沖擊波實現(xiàn)對路面碾壓施工過程的良好優(yōu)化，有效增加路基的基本強度與抗?jié)B能力。

2 公路高填方路基施工中的沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢分析

2.1 路基結(jié)構(gòu)強度與作用均勻性的優(yōu)化

在公路工程高填方路基施工中應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)主要是希望利用到它的3點技術(shù)優(yōu)勢：即對路基結(jié)構(gòu)強度與作用均勻性的優(yōu)化、對路堤沉降率與作用于特殊地質(zhì)地基加固處理的優(yōu)化以及對路基結(jié)構(gòu)強度與均勻性的優(yōu)化。一般情況下在施工中都要對路基結(jié)構(gòu)進行多次碾壓，保證路基本身的平均彈性模量也有所提升，舉例來說，沖擊壓路機在某些施工路段中會實施超過20次以上的沖壓作業(yè)，以保證路基基層壓實度至少增加3%～6%，且同時保證路床的頂面在1 m～2 m范圍內(nèi)，形成同時具有密實度、連續(xù)性和均勻性的路基加固層，如此便可有效提升整個公路路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2 路堤沉降率與作用于特殊地質(zhì)地基的加固處理優(yōu)化

在高填方路基施工中必須有效控制路堤沉降率，而沖擊碾壓技術(shù)就能合理把握這一點，充分考慮到工程施工中所受到的環(huán)境、地形等等問題影響，保證路堤壓實層厚度與填料鋪設(shè)壓實度足夠高，且解決傳統(tǒng)中均勻性偏差這一問題。如果路基結(jié)構(gòu)受到土石材料自重影響而出現(xiàn)變形，則必須有效處理其所形成拉伸應(yīng)變區(qū)和壓縮應(yīng)變區(qū)所造成的沉降差異增量。比如說在高填方路基施工中路堤的沉降量梯度一旦超過0.6%，則需要采用到?jīng)_擊碾壓技術(shù)來解決過度沉降所造成的變形裂縫問題，同時確保路堤的沉降率能夠被有效控制在0.1%～1.25%范圍內(nèi)，避免由于上述差異變化所導(dǎo)致的裂縫病害現(xiàn)象出現(xiàn)甚至嚴重。

2.3 路基結(jié)構(gòu)強度與均勻性的優(yōu)化

如果采用傳統(tǒng)的強夯法也能實現(xiàn)路基結(jié)構(gòu)強度架構(gòu)與均勻化優(yōu)化，但其施工實踐操作環(huán)境復(fù)雜且工程量巨大，容易對施工建設(shè)整體效果產(chǎn)生不良影響，并不具備施工應(yīng)用穩(wěn)定性的良好價值效果。如若采用沖擊碾壓施工技術(shù)則能夠有效降低路基中的濕陷系數(shù)，同時提升路基路面的干密度，保證地基加固質(zhì)量符合施工設(shè)計要求。如果是針對軟土地基展開高填方路堤填筑施工作業(yè)，則需要合理采用沖擊碾壓技術(shù)實施分層碾壓配合常規(guī)施工處理，有效縮短軟基固結(jié)時間，同時提高軟基沉降固結(jié)的整體處理效果[1]。

3 公路高填方路基施工中的沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用策略

如上文所述，公路高填方路基施工中的沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)復(fù)雜，技術(shù)特征鮮明，所以下文也簡單介紹3種比較常見的公路高填方路基施工沖擊碾壓技術(shù)。

3.1 零填挖地段與上路床的沖擊碾壓處理

在公路工程高填方路基地段處理過程中會涉及到大量的路面壓實度設(shè)計問題，所以要轉(zhuǎn)換普通壓實技術(shù)觀念，采用沖擊碾壓技術(shù)處理相關(guān)問題，同時監(jiān)測上路床與零填挖地段的具體處理情況。比如說在采用沖擊碾壓實施壓實度控制過程中，經(jīng)過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)其影響深度范圍在1 m左右，也就是說要有效保證整個路基的各個層次密實度曲線區(qū)域平緩，并確保每一路段的路基深度壓實范圍不能超過1 m深度，確保加固層的密實度均勻，最大限度提升上路床與零填挖地段的整體路基路面施工質(zhì)量效果，且保證大范圍路段路基壓實度基本達到一致。

3.2 高填方補強處理

公路工程的高填方路基施工需要針對沉降現(xiàn)象進行有效處理，具體講就是針對路面結(jié)構(gòu)所存在的下沉開裂問題進行有效補強。具體到實際施工環(huán)節(jié)，就需要采用到振動壓實設(shè)備在每2 m層厚位置展開一次沖擊碾壓實現(xiàn)有效補壓。如此操作能夠最大限度降低施工經(jīng)濟成本，保證施工壓實操作達到最佳效果。

3.3 軟土地基加固處理

普通軟土路基在加固處理前都要展開排水固結(jié)，這種方法應(yīng)該適當配合沖擊碾壓技術(shù)展開，其目的在于加速軟土地基的沉降作用與固結(jié)作用。它主要是利用到了沖擊壓路機面向地面施加的沖擊能量，確保土體受到充分的拉力與壓力作用，保證軟土地基內(nèi)部自由水全部通過塑料排水板被有效排出。一般在高填方的路堤填筑施工作業(yè)中會應(yīng)用到針對地基的沖擊碾壓技術(shù)，可采用分層碾壓作業(yè)配合軟土地基排水固結(jié)，如此可有效提升整體固結(jié)速度，保證高填方軟土地基結(jié)構(gòu)沉降固結(jié)效果的有效優(yōu)化[2]。

4 案例分析

4.1 工程概況

某地區(qū)擁有內(nèi)遂高速公路，目前正在針對它的路基部分進行施工改造，下文結(jié)合它的第7施工路段展開高填方路基施工技術(shù)應(yīng)用分析。該路段就采用到了沖擊碾壓技術(shù)，專門展開路基壓實與補強處置，基本保證路堤每填高5 m碾壓一次。在前期地質(zhì)踏勘中就發(fā)現(xiàn)該公路段的3處以上沉降與穩(wěn)定檢測斷面，需要針對這些沉降段采用到?jīng)_擊碾壓技術(shù)。

4.2 工程高填方施工中的沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用要點

1)施工流程。

首先該路段采用沖擊碾壓技術(shù)對常規(guī)路段進行壓實處理，采用到雙輪規(guī)格為0.8 m寬、兩輪內(nèi)邊距為1.18 m寬的沖擊壓路機進行公路段路基碾壓，且同時設(shè)置沖擊碾壓寬度為4 m，保證每一次沖擊碾壓接觸地面的面積邊緣夾角為45°，且實施夾角土體內(nèi)的分布土碾壓施工，最終形成理論沖擊碾壓間隙，其間隙兩邊邊距各為0.15 m。在第一遍沖擊碾壓過程中，主要將沖擊壓實機向內(nèi)部移動0.2 m，保證首次間隙全部碾壓；第二遍沖擊碾壓則屬于復(fù)壓，合理處理由沖擊壓實機縱向沖擊碾壓所造成的地面路峰谷狀態(tài)。以下為具體的施工流程：

平地機清理、整平?jīng)_壓工作面→埋設(shè)觀測點標志(記錄沖擊碾壓前的沉降標志標高)并記錄→檢測路基含水量(沖擊碾壓前)，保證含水量在±5%范圍→設(shè)置沖擊碾壓前監(jiān)測點(動態(tài)記錄檢測壓實度，檢測位置在路基下20 cm位置)→沖擊壓路機正式開始沖擊碾壓作業(yè)(保持時速在10 km/h～15 km/h，先兩邊、后中間錯輪碾壓)→沖擊碾壓作業(yè)結(jié)束(再次采用平地機整平清理施工路面)[3]。

2)注意要點。

該公路段在利用沖擊壓路機進行慢速沖擊碾壓作業(yè)過程中需要實施錯輪作業(yè)，保證輪機能夠全面覆蓋整個路基表面，并要采用到不同的碾壓參數(shù)實施碾壓，保證壓實效果達到最佳后才算完工。在作業(yè)過程中需要動態(tài)跟蹤記錄碾壓回數(shù)，并根據(jù)標準規(guī)定檢測具體的土石比例和土體含水量、壓實度等等。以下給出第7路段的高填方路基沖擊碾壓作業(yè)壓實度與填料強度相關(guān)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 案例內(nèi)遂高速公路第7路段的高填方路基施工沖擊碾壓作業(yè)相關(guān)參數(shù)

由于該公路段路基高填方路基施工采用到了土石混填填方料，所以它的上路堤為中硬石料攤鋪，下路堤為填筑松鋪，整體的厚度測量結(jié)果為48 cm，填料最大粒徑需控制在35 cm左右。

5 結(jié)語

公路工程高填方路基施工中采用沖擊碾壓技術(shù)擁有它巨大的技術(shù)優(yōu)勢，特別是針對軟土地基的加固固結(jié)具有縮短軟基固結(jié)時間，提升沉降固結(jié)控制效果的技術(shù)作用。且它也能夠保證公路路基施工的低成本與高效率，為公路優(yōu)化建設(shè)與使用壽命周期延長帶來利好。