沖擊碾壓技術在高速公路施工中的應用

米鵬

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

沖擊碾壓技術為一種基于淺地表層基礎新型加固技術，目前在港口、高速公路、機場等軟土路基工程中應用較為廣泛，沖擊碾壓的壓實深度會大于傳統碾壓工藝，同時可以起到縮短工期、節約施工成本的目的。高速公路施工時，往往會遇到土壤性能差、含水量高等問題，容易導致公路產生沉降變形，而沖擊碾壓技術可有效解決此類問題。

1 沖擊碾壓技術特點

沖擊碾壓的工作原理為在碾壓過程中將土層顆粒進行重新排列組合，使得土顆粒互相擠密均勻，并將原土層中的空氣和水排出，通過減少空隙增大密度來形成一個密實的整體，另外加強土層的黏聚力和內摩擦阻力，提高土體的強度和穩定性。同時，土層經沖擊碾壓后水穩性能也得到極大提升。沖擊碾壓和傳統壓實工藝相同，均是采用垂直振動作用來夯實土層，但沖擊碾壓同時具備強夯、靜力碾壓、振動碾壓的特點，借助較大沖擊輪質量和行駛速度來實現土體壓實。沖擊碾壓具有如下技術特點：

（1）低頻率高振幅

沖擊碾壓通常采用低頻率高振幅的方式進行壓實施工，實際施工中會以2次/s的頻率進行沖擊碾壓，對地基進行低頻高幅的沖擊作用。

（2）沖擊力強

沖擊壓實施工時會給地面和深處地基產生巨大沖擊力，持續沖擊作用下土層的密實度不斷增大，與傳統碾壓方式相比壓實性能更好。

（3）碾壓效率高

沖擊碾壓通常適用于不同類型的路基工程中，采用多次沖擊碾壓的方式提高路基壓實度和穩定性，在相同壓實次數下壓實效果更好。

2 工程實踐

2.1 工程概況

北京新機場至德州高速公路京冀界至津石高速段路面工程全長15.442km，主線采用雙向六車道高速公路標準建設,設計速度120km·h-1，整體式路基寬34.5m，分離式路基寬度17m，行車道、硬路肩的標準橫坡為2%。該公路主線段路基大多為填方，其中主線段路基清表1090000m2，挖方170000m3，路基的填方量達到2770000m3。路基填方施工過程中存在多處高填方問題，其落差最大達到10.5m。為了提高公路施工整體質量，應對填筑高度進行嚴格控制，并選用專門的沖擊碾壓設備進行碾壓施工。

2.2 沖擊碾壓機械設備選用

通常采用拖動式沖擊碾壓機，結合機械牽引作用來完成碾壓工作。沖擊碾壓機主要由沖擊輪、連接機械架及機架三部分組成。沖擊輪的沖擊能力與瓣數、重心高度、牽引輪轉速等有關，在牽引車拖動下沖擊輪由低向高轉動，此時緩沖器釋放動能沖擊土壤。

本項目選用夯擊能25KJ且輪寬0.9m的三邊拖地式雙輪沖擊壓路機，將壓路機輪間外寬控制在2.85m左右。正式沖擊碾壓施工前詳細檢測壓路機及連接機架的設備性能與尺寸構造，避免接頭和管路出現開裂或松動。另外，沖擊碾壓施工時還需要配備推土機、灑水車、挖掘機以及平地機等設備。

2.3 材料選定

選用塑性指數小于12的砂性土作為填筑材料，并將填筑材料含水率控制在-4%～2%范圍內，以免含水率過高而導致施工面層存在裂縫或隆起現象，含水率過低而導致施工面層出現揚塵或松散。填筑材料的物理力學性能如表1所示。

表1 填筑材料物理力學性能

2.4 施工放樣

選擇合理方式檢測路基，提高施工可行性，采用全站儀對線路邊緣和中樁控制線進行放樣處理，為后續碾壓施工奠定基礎。施工前確定好導線點和水準點，存在問題時及時進行調整，保證路基碾壓質量。針對直線段，應在路基邊線20m距離進行放樣，合理控制樁號中線，其間距控制在10m左右，并做好數據記錄。

2.5 填土及平整作業

施工放樣完畢后，結合方格填土的方式進行鋪設施工，對回填土填筑高度進行標明，并設計好回填寬度。預留1m的距離沿路基兩側向內進行沖壓處理，避免路基兩側出現凹陷或坍塌。整平路基時應對土壤含水量予以重視，結合施工規范進行操作，直至各項指標滿足規范要求后方可進行沖擊碾壓施工。

2.6 碾壓施工

碾壓施工過程中應控制路基的攤鋪厚度，通常需保持小于1m后再進行碾壓施工。其主要步驟分為初壓、復壓及終壓三個環節。在高溫條件下進行初壓處理，從外向內逐次向中心段進行作業，輪寬重疊控制在約1/3為宜，當碾壓至中心線時可適當進行加速碾壓。完成初壓后及時進行復壓處理，選擇12t鋼筒壓路機進行5遍左右的壓實作業，其輪跡重疊寬度同樣為1/3左右，以不出現輪跡為原則控制碾壓速度。終壓緊跟復壓之后，采用靜壓的方式碾壓2～3遍，以消除路面輪跡。整個碾壓過程中壓路機不得出現轉彎掉頭現象，路面成型后及時檢測路面平整度和壓實度。

2.7 接縫施工

針對半幅施工，當無法使用熱接縫時可相應設置擋板，將接縫邊緣的雜物進行清理，并涂抹一層黏層油，提高其潤滑性。當采用熱接縫時應提前預留一段距離用作控制高程基準面，橫縱向接縫按順序進行碾壓施工，接縫部分進行嚴格操作以確保接縫處混合料的壓實度，提高緊密性和平滑性。

3 質量檢測

本項目采用沖擊碾壓技術進行公路施工，并設定出4種沖擊碾壓次數組合，即5次、10次、15次、20次，碾壓施工完畢后分別測定路基的壓實度以及沉降量變化，其檢測結果如表2所示。研究結果表明，采用沖擊碾壓施工完畢后，路基的壓實度均滿足規范大于93%的要求，滿足施工規范要求，同時路基沉降量也均滿足要求，隨著沖擊碾壓次數的增大，其路基被進一步壓實，路基強度得到有效提升。

表2 沖擊碾壓施工檢測結果

4 結語

沖擊碾壓技術為基于淺地表層基礎新型加固技術，主要將土層顆粒進行重新排列組合，通過減少空隙增大密度來形成一個密實的整體，加強土層的黏聚力和內摩擦阻力，提高土體的強度、穩定性以及水穩性能。本文結合具體工程項目，對沖擊碾壓施工工藝進行探討，結果表明，采用沖擊碾壓技術進一步提升了公路的使用性能和結構強度，同時達到了縮短工期、節約施工成本的目的。