高速公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)分析
——以惠清高速公路項目為例

廣東冠粵路橋有限公司，廣東 廣州 510000

路基作為高速公路施工的基礎(chǔ)，是施工的核心內(nèi)容，對高速公路施工項目的質(zhì)量起著決定性作用。在路基施工的實際過程中，碾壓施工是必不可少的施工環(huán)節(jié)，是夯實路基結(jié)構(gòu)、提升路基承載力和結(jié)構(gòu)強度的重要施工工序。在碾壓施工的實際過程中，通常需要以滾、碾、揉、壓等方式，來強化路基結(jié)構(gòu)的密度，降低路基變形、移動等情況的發(fā)生概率。

1 工程概況及工程量具體內(nèi)容

惠清高速公路起點位于惠州市龍門縣龍華鎮(zhèn)，直達清遠市清新區(qū)太和鎮(zhèn)，地處廣東省中部地區(qū)，全長125.28km。該高速公路以雙向6車道為設(shè)計標準，全線包含5個交通樞紐、10個收費站。惠清高速公路第11標段施工任務(wù)包含有路基工程、路面工程以及橋梁建筑工程等。在第11標段項目中，路基工程的整個里程為K111+800～K124+000，長度約為12.2km；路面工程及綠化工程的整個里程為K97+500～K140+220，長度約為41.889km。該標段路面為瀝青路面，設(shè)計時速為100km。該標段有2處互通立交；10座大中橋，總計長度為2015.9m；1座隧道，長度為1524m；其他構(gòu)造物工程等。其工程量具體內(nèi)容如下所述。

（1）路基工程：土石方開挖為819.6萬m3，填方為590.1萬m3以及相關(guān)的排水工程。

（2）橋涵工程：①共有6座大橋，總長1723m。瓦錫田大橋，總長330.6m；毛細坪大橋，總長180.6m；隔上大橋，總長306.4m；黃花河大橋，總長176.8m；G106跨線橋，總長200.6m；石角河大橋，總長528m。同時還有匝道橋施工，具體包括升平互通B匝道橋，總長421.6m；升平互通C匝道橋，總長275.1m；升平互通D匝道1號橋，總長176.8m；升平互通D匝道2號橋，總長190.6m；升平互通D匝道3號橋，總長236.4m；升平互通G匝道1號橋，總長130.6m；升平互通G匝道2號橋，總長200.6m；暖水一橋，總長205.6m；三門互通A匝道1號橋，總長126.4m；三門互通A匝道3號橋，總長448m。②該工程有5座中小橋，總長286.1m。硅石廠中橋，總長30.6m；汕湛高速跨線橋，總長55.5m；上旭中橋，總長36.4m；三門互通立交主線橋，總長67.2m；三門互通A2匝道橋，總長96.4m。橋梁主要工程數(shù)量為樁基576根、預(yù)應(yīng)力砼40m T梁377片、預(yù)應(yīng)力砼30m小箱梁194片、預(yù)應(yīng)力砼25m小箱梁422片、現(xiàn)澆連續(xù)箱梁825.2m（最大跨徑35m）。另外，還有39座涵洞，包括38座蓋板涵和1座圓管涵。

（3）隧道工程：1座高山頂隧道，全長1524m，為雙向隧道，左洞長1527m，右洞長1521m。

（4）交叉工程：2處互通立交，分別是升平樞紐互通立交和三門互通立交。

（5）綠化及環(huán)境保護工程：噴播植草達94.4萬m2，人工種植喬木8704棵，灌木27299株。

（6）交通安全設(shè)施工程：混凝土護欄長6826.7m，波形護欄長178m。

（7）機電工程：工程相關(guān)附屬機電工程項目。

（8）路面工程：瀝青混凝土路面長42.72km，4.5cm厚GAC-16C上面層為6.4907萬m3，5.5cm厚GAC-20C中面層為7.8937萬m3，8cm厚GAC-25下面層為8.3424萬m3；高山頂隧道瀝青混凝土路面3cm厚SM-10上面層為0.1134萬m3。

（9）附屬房建工程：1處服務(wù)區(qū)（湯塘服務(wù)區(qū)）、1處集中居住區(qū)（三門互通集中住宿區(qū)），建筑面積為3933.4m2。

在惠清高速公路的實際施工中，路基施工是其施工的核心內(nèi)容，而路基施工質(zhì)量的管控更是施工管理的重點內(nèi)容。由于惠清高速公路路基施工寬度為33.50m，施工難度和施工規(guī)模都較大，并且路基延伸長度涵蓋了軟土路基施工結(jié)構(gòu)和隧道路基工程等特殊施工環(huán)境，更是增加了惠清高速公路路基的施工難度。

2 路基施工難點

根據(jù)惠清高速公路路基施工的實際情況，施工單位對該工程中路基施工的難點問題進行了匯總，并以此為基礎(chǔ)制訂了路基施工方案，保證路基施工的整體質(zhì)量和施工安全。

（1）軟土路基施工難點。在惠清高速公路路基施工項目的流溪河橋段施工中，施工位置處于流溪河旁，受長期河水流動和地下水流動侵蝕，該路基施工段的結(jié)構(gòu)較為松軟，承載力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對較低，增加了該施工路段路基的施工難度。一旦沒有處理好軟土地基，就會導(dǎo)致路基的結(jié)構(gòu)密度、承載能力以及穩(wěn)定性都難以達到公路施工的質(zhì)量要求，使高速公路路面結(jié)構(gòu)在受力情況下出現(xiàn)不均勻沉降、斷裂等情況[1]。

（2）隧道路基施工難點。在惠清高速公路路基施工中，第11標段還涉及隧道工程，該隧道長度為1524m。在隧道施工段的路基施工中，由于隧道內(nèi)施工高度的限制及特殊施工條件，極大程度上增加了隧道施工的難度，施工設(shè)施的運轉(zhuǎn)也會受到一定程度的限制。

3 路基施工質(zhì)量控制

為了進一步提升惠清高速公路路基施工的整體質(zhì)量，施工單位必須根據(jù)該項目路基施工的實際情況，對路基施工質(zhì)量問題進行風(fēng)險評估。經(jīng)過對比分析其他同體量或者工程施工環(huán)境相對接近的高速公路路基施工項目所存在的現(xiàn)實問題，如青藏高速公路的下沉問題、昆玉高速公路路基沉降問題以及深圳沿江高速公路出現(xiàn)的路面斷裂下沉問題，得出其主要原因是在路基施工的過程中碾壓施工不徹底、碾壓質(zhì)量達不到施工要求等，而且不同碾壓遍數(shù)也會對路基沉降量值產(chǎn)生直接影響，如表1所示。因此，在惠清高速公路的施工中，需要注重對路基施工中相關(guān)病害問題的處理，以提升路基施工質(zhì)量，避免惠清高速出現(xiàn)路基下沉、開裂等問題。

沉降量值計算公式如下：

式中：S為沉降量值，mm；ω為離心轉(zhuǎn)子的角速度，rad/s；r為沖擊式壓路機碾壓輪表面到旋轉(zhuǎn)中心的距離，mm；V為沉降速度，mm/s。

在高速公路的路基碾壓施工中，需要根據(jù)工程質(zhì)量的實際需求，選擇科學(xué)的碾壓遍數(shù)。對此，施工單位經(jīng)過對惠清高速公路項目的實際情況及路基施工的環(huán)境進行分析，擬采用沖擊碾壓技術(shù)進行碾壓施工，以保證該工程路基碾壓的質(zhì)量，避免因為路基施工問題給后期高速公路的運營與維護造成不利影響。

4 路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

沖擊碾壓技術(shù)是采用沖擊式壓路機對路基進行碾壓施工，是當(dāng)前高速公路路基碾壓施工中應(yīng)用較為廣泛的施工技術(shù)，沖擊式壓路機如圖1所示。在實際施工中，施工技術(shù)人員通過使用沖擊式壓路機和壓實輪，對路基施工材料進行反復(fù)的揉壓作業(yè)，以此促進路基施工材料的固定與壓實[2]。

圖1 沖擊式壓路機

根據(jù)對沖擊碾壓施工技術(shù)實際應(yīng)用的效果進行研究發(fā)現(xiàn)，沖擊碾壓技術(shù)具備三個方面的技術(shù)特征。

（1）低頻、高振。與傳統(tǒng)高速公路工程路基施工中常用的振動式壓路機相比，沖擊式壓路機具有低頻、高振的特性，其全面提升了路基碾壓施工過程中壓路機沖擊波的傳播性。現(xiàn)階段我國沖擊式壓路機在路基施工中使用時，能夠達到3000kN的沖擊荷載，沖擊頻率為2次/s，具有較低頻率的沖擊波和較大的振幅，能夠使路基材料和路基結(jié)構(gòu)層在聯(lián)合沖擊力的作用被高質(zhì)量壓實，并且保證路基壓實的均衡性[3]。

（2）壓實深度高。與傳統(tǒng)振動式壓路機相比，沖擊式壓路機在進行路基壓實施工時，具有更高的碾壓深度和更大的沖擊力。這就能夠進一步提升高速公路路基碾壓施工的整體質(zhì)量，實現(xiàn)對深層路基結(jié)構(gòu)的壓實，強化路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（3）壓實密度高。在沖擊式壓路機碾壓作業(yè)的過程中，能夠通過沖擊力、碾壓力、滾動力的共同作用，將路基結(jié)構(gòu)內(nèi)的空氣擠壓出去，實現(xiàn)路基結(jié)構(gòu)中土體材料的位移、變形與固定，全面提升路基結(jié)構(gòu)的密度，強化路基的穩(wěn)定性[4]。

將沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用于惠清高速公路路基施工，對該項目路基施工有著重要意義。首先，能夠提升路基施工的整體質(zhì)量。惠清高速公路作為廣東省公路規(guī)劃的重點內(nèi)容，其施工質(zhì)量要求嚴格。尤其是惠清高速公路路基施工中面臨復(fù)雜的施工情況，更需要使用沖擊式碾壓技術(shù)，通過其低頻、高振以及壓實深度高的基本技術(shù)特征，全面提升該項目路基施工的質(zhì)量。其次，能夠提升路基施工的整體效率。相較于其他路基碾壓施工技術(shù)，沖擊碾壓技術(shù)具有更好的碾壓深度和壓實度效果，在實際使用過程中，能夠通過高效的壓實作業(yè)，提升路基碾壓的施工效率，從而保證工程如期交付使用。最后，能夠降低路基施工的成本損耗。施工成本控制是高速公路施工的重要任務(wù)，在保證施工質(zhì)量的前提下，要通過施工技術(shù)的優(yōu)化來降低施工過程中的經(jīng)濟成本、人力資源以及時間成本等[5]。沖擊式壓路機在惠清高速公路路基施工中的應(yīng)用具有高質(zhì)量的壓實效果，能夠提升施工效率，減少路基施工中人力、時間、成本等方面的投入，以此實現(xiàn)對施工損耗的控制。

5 路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的具體應(yīng)用

沖擊碾壓技術(shù)在惠清高速公路路基施工全過程中的施工應(yīng)用包含了5個環(huán)節(jié)，具體施工流程如圖2所示。

圖2 沖擊碾壓施工流程

（1）施工準備。惠清高速公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)使用的準備工作包含四個方面：①路基清理。高速公路路基碾壓施工的首要準備工作就是對路基構(gòu)筑平面進行清理，避免雜物影響路基碾壓施工的質(zhì)量[6]。在實際的清理過程中，施工人員必須嚴格檢查路基構(gòu)筑面及相關(guān)碾壓施工位置，清理施工殘余料、天然雜物以及植被等，為路基碾壓施工創(chuàng)造清潔的構(gòu)筑面。②含水量檢查。路基含水量作為決定路基碾壓施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在路基碾壓施工的準備階段，就需要對路基結(jié)構(gòu)的含水量進行嚴格檢查。要保證路基的含水量符合工程設(shè)計標準和我國高速公路施工技術(shù)規(guī)范，一旦發(fā)現(xiàn)路基含水量超出要求標準，立即分析含水量超標的原因，并采用科學(xué)的處理方法，降低路基含水量，為碾壓施工創(chuàng)造施工條件。③選取沉降觀測點。路基沉降觀測是路基碾壓施工中保證其施工質(zhì)量的主要措施。在實際施工中，施工人員需要對選擇的碾壓施工沉降觀測點的壓實度情況進行檢驗，并實時記錄、保存檢驗數(shù)據(jù)，便于后期公路驗收工作的開展。在惠清高速公路路基沖擊碾壓施工中，所選擇的沉降觀測點位于路基表層下20cm處，能夠有效觀測路基碾壓施工的沉降情況。④路基表層處理。在一些路基碾壓施工段，路基表層并不平整，存在凸起石塊，施工人員需要利用相關(guān)機械設(shè)備，對路基表層進行壓平處理。如果碾壓施工前路基結(jié)構(gòu)層含水量較低，還需要在碾壓前進行灑水處理。

（2）地基檢測與測量放樣。地基檢測與測量放樣是高速公路路基碾壓施工開始前的重要作業(yè)流程，是保證路基碾壓施工質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)[7]。在實際過程中，地基檢測是通過科學(xué)化的檢測方式對路基施工材料和地基土進行檢測，分析地基施工材料和地基土的技術(shù)參數(shù)是否能夠滿足地基施工的質(zhì)量需求，并保證地基土滿足高速公路路基建設(shè)的承重要求。在惠清高速公路路基施工中，施工技術(shù)人員通過擊實試驗分析了路基填筑材料的最佳含水量和最大干密度等相關(guān)參數(shù)，并采用灌砂法分析了路基表層達到密實度要求的碾壓次數(shù)，而測量放樣是沖擊壓實試驗以及控制軸線與碾壓場地邊線的作業(yè)流程。

（3）路基填土與整平。在實際工程的路基施工中，經(jīng)過上述的相關(guān)試驗和準備工作后，需要開展路基填土與整平作業(yè)，這是路基施工的重點內(nèi)容，也是影響路基碾壓施工質(zhì)量和路基壓實度的關(guān)鍵因素。在惠清高速公路路基施工的填土與整平施工中，施工人員鋪設(shè)了方格網(wǎng)，防止沖擊式壓路機碾壓作業(yè)導(dǎo)致路基土在沖擊和壓力作用下向兩側(cè)發(fā)生位移的情況。而且在惠清高速公路路基施工的整平施工過程中，施工人員對路基表層結(jié)構(gòu)下方20cm處的路基土進行了含水量檢測，避免路基土含水率小于8%時對路基碾壓施工造成影響。

（4）沖擊碾壓作業(yè)。在實際施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用效果會受到多方面的技術(shù)影響，包括方法、碾壓速度與次數(shù)以及碾壓作業(yè)流程等。為了發(fā)揮沖擊碾壓技術(shù)在惠清高速公路路基施工中的應(yīng)用效果，文章對沖擊碾壓作業(yè)的具體方式進行了研究。①根據(jù)惠清高速公路路基施工的情況和沖擊碾壓技術(shù)的實際要求，將該項目的中心線作為對稱軸，采用錯輪回轉(zhuǎn)法開展碾壓作業(yè)。②綜合惠清高速公路施工的環(huán)境、路基含水量以及填土的性質(zhì)，將沖擊式壓路機的碾壓速度控制在10～12km/h，保證沖擊式壓路機的勻速前進，并與路肩邊緣保持1m的安全作業(yè)距離。③根據(jù)該項目對路基壓實度的實際要求和松土厚度參數(shù)，將沖擊碾壓的施工次數(shù)定為25次，以保證路基壓實度能夠達到惠清高速公路施工設(shè)計的相關(guān)質(zhì)量參數(shù)要求。④為了充分保證路基碾壓施工中沖擊碾壓作業(yè)的平穩(wěn)性和均衡性，避免沖擊式壓路機不同輪跡之間重疊，施工作業(yè)中將縱向沖壓交錯確定為1/6周長，橫向間隙控制為20cm，并在進行5次沖擊壓實操作后，調(diào)轉(zhuǎn)壓實方向，實現(xiàn)對路基碾壓錯峰和波峰的碾壓，以保證碾壓作業(yè)的整體質(zhì)量。

（5）質(zhì)量檢測。質(zhì)量檢測是路基碾壓施工的最后環(huán)節(jié)，也是保證路基碾壓施工質(zhì)量能夠達到施工要求標準的必然途徑。在惠清高速公路路基沖擊碾壓作業(yè)完成后，質(zhì)量檢測人員從路基的厚度和壓實度兩個方面對路基的沖擊碾壓質(zhì)量進行了檢驗。在實際檢驗中，厚度檢測從松鋪和壓實兩個方面進行了定點觀測抽樣測量，壓實度檢驗中采用了灌砂法，每個斷面選取了5處位置作為檢測點，保證了壓實度檢測的準確性。

6 路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用要點

施工技術(shù)人員對沖擊碾壓技術(shù)在惠清高速公路路基碾壓施工應(yīng)用中的技術(shù)要點進行了匯總，以期為行業(yè)發(fā)展提供參考指導(dǎo)，推動我國高速公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。

（1）技術(shù)交底。在高速公路路基施工的沖擊碾壓施工中，技術(shù)交底是必要流程之一，技術(shù)總工需要向施工管理人員、技術(shù)人員以及施工人員等進行全面的技術(shù)交底，包括施工圖紙、施工方式以及施工細節(jié)內(nèi)容等，以保證沖擊碾壓的整體效果和施工質(zhì)量，避免施工人員對施工圖紙理解不足而導(dǎo)致施工中出現(xiàn)碾壓次數(shù)不足、施工條件控制不足等情況，保障路基施工的整體質(zhì)量。

（2）路基端部、邊部沖擊碾壓。在路基碾壓施工中，路基端部和邊部的碾壓是施工重點，直接關(guān)系到路基碾壓的整體質(zhì)量[8]。經(jīng)過惠清高速公路路基施工沖擊碾壓技術(shù)的實際應(yīng)用，得出路基端部和邊部沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用要點內(nèi)容如下：在路基端部沖擊碾壓作業(yè)中，要對橋涵、橋臺等進行有效壓實，挖除斷面以外部分，與臺背回填一起施工，用沖擊式壓路機采取分層壓實的方式振壓，直至壓實度符合要求。路基邊部碾壓一般比其他部分多沖壓3～5遍。

（3）路基含水量控制。經(jīng)過惠清高速公路路基沖擊碾壓施工的研究發(fā)現(xiàn)，路基表面及其內(nèi)部5cm范圍內(nèi)的含水量會對沖擊式壓路機的作業(yè)效果產(chǎn)生直接影響。因此在路基沖擊碾壓技術(shù)的實際應(yīng)用中，需要注重對路基表面及其內(nèi)部5cm范圍內(nèi)的含水量進行檢測，保證路基含水量為最佳狀態(tài)，避免雨后路基含水量較高時進行沖擊碾壓施工作業(yè)。

7 工程驗收評價

該合同段在施工過程中認真履行合同，按照投標承諾組織施工管理，建立較為完善的自檢質(zhì)量保證體系，嚴格按照設(shè)計和設(shè)計變更圖紙施工，嚴格執(zhí)行路基、路面、橋涵、隧道工程施工技術(shù)規(guī)范和標準，落實施工質(zhì)量管理措施，與業(yè)主、監(jiān)理緊密配合，制訂較為嚴謹?shù)氖┕そM織計劃，落實進度管理措施，按計劃完成該合同段路基、路面、橋涵、隧道工程的施工任務(wù)。通過對該合同段施工過程的管理及完工后交工檢測和內(nèi)業(yè)資料的審核，各分項工程合格率為100%。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTG F80/1—2004），該合同段工程質(zhì)量交工驗收評分為98.8分，工程質(zhì)量等級評定為合格。具體施工評價內(nèi)容如下：

（1）路基土石方工程。路基填筑材料符合施工技術(shù)要求，路基的主要控制指標為壓實度、彎沉以及幾何尺寸等符合設(shè)計要求，路基邊坡直順，未出現(xiàn)明顯虧坡現(xiàn)象。

（2）排水工程。結(jié)合實際地形地貌施工，隧道、橋涵、路基工程排水與沿線自然溝渠形成比較完善的綜合排水系統(tǒng)，設(shè)施較為完善，排水效果明顯，現(xiàn)澆及預(yù)制排水溝和邊溝混凝土強度滿足設(shè)計要求，施工工藝基本滿足施工技術(shù)規(guī)范要求，表面平整、線性直順，斷面尺寸、流水面縱坡基本滿足設(shè)計要求。

（3）防護工程。防護工程采用人字形骨架、錨桿、錨索格子梁以及植草等生態(tài)防護形式，格子梁斷面尺寸、混凝土強度符合設(shè)計要求，錯桿、錨索抗拔力滿足設(shè)計要求，植被綠化覆蓋率高，施工工藝滿足施工技術(shù)規(guī)范要求，防護效果良好。

8 結(jié)束語

綜上所述，沖擊碾壓施工技術(shù)在路基施工中應(yīng)用具有多方面優(yōu)勢，能夠提升路基碾壓施工的整體質(zhì)量。在實際施工中，需要把握其施工流程及施工技術(shù)要點，尤其是要科學(xué)控制路基含水量，使其保持最佳狀態(tài)進行路基沖擊碾壓施工，并要在碾壓作業(yè)完成后進行壓實度與厚度的檢驗，以充分保證路基碾壓施工的整體質(zhì)量。