高速公路施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用分析

殷文杰

（山東省高速路橋養(yǎng)護(hù)有限公司 山東濟(jì)南 250000）

沖擊碾壓能夠有效達(dá)成對(duì)施工路基所在路段軟土地基的加固處理，提高路基的承載能力，保證上層路面施工的穩(wěn)定，確保公路工程使用能夠達(dá)到設(shè)計(jì)年限。高速公路是目前我國公路系統(tǒng)中建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中要求最高的體現(xiàn)，其對(duì)于路基的壓實(shí)度和穩(wěn)定性有非常高的標(biāo)準(zhǔn)。沖擊碾壓技術(shù)可以提升路基質(zhì)量和安全，避免高速公路出現(xiàn)沉降而引發(fā)公路質(zhì)量問題，保證過往車輛的行駛安全。

一、沖擊碾壓技術(shù)在高速公路路基施工中的運(yùn)用效果

通過沖擊碾壓后，公路路基的穩(wěn)定性能夠得到大幅度提升，路基強(qiáng)度也能得到有效加強(qiáng)。同時(shí)，沖擊碾壓能夠使得路基完成效果盡快達(dá)標(biāo)，起到了控制施工工期的目的。

（一）提高路基穩(wěn)定性

沖擊碾壓是使用20KJ的高能量沖擊壓實(shí)設(shè)備，在路基施工完成后在其上方進(jìn)行連續(xù)的沖擊碾壓作業(yè)，通過多次沖擊碾壓施加大量縱向荷載，確保路基材料密實(shí)程度達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，將路基加固層控制在1米至1.5米之間，使路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性達(dá)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行沖擊碾壓過程中，為確保沖擊效果，要使用沖擊壓實(shí)設(shè)備將壓縮波和剪切波構(gòu)成的能量沖擊到地基位置。其中，壓縮波是在進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，其波動(dòng)方向與波正表面相互平行推拉運(yùn)動(dòng)，能夠使得上層粒子出現(xiàn)錯(cuò)位剪切波，其運(yùn)動(dòng)方向與波正表面成正相交做橫移運(yùn)動(dòng)。通過壓縮波和剪切波的長效影響，路基材料中的顆粒受到剪力作用，使材料顆粒物能夠更加密實(shí)，有效提升了路基的緊實(shí)程度、安全性以及穩(wěn)定性，為上層路面施工作業(yè)打好基礎(chǔ)。

（二）降低施工過程后的沉降率

現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境和各類其他因素都會(huì)給沖擊碾壓技術(shù)的實(shí)際使用效果造成不同程度的影響，包括工程所在地的地質(zhì)特點(diǎn)、工程材料性能、路基的填實(shí)高度和均勻程度。由于施工機(jī)械自身就有很大的自重，在施工作業(yè)中機(jī)械設(shè)施的自重和作業(yè)過程會(huì)不斷向路面施加負(fù)載。如果路面下的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，就會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：當(dāng)土層沉降高于6/1000，工后沉降率就會(huì)逼近4/1000，一旦沉降率超過這一數(shù)值，路面會(huì)產(chǎn)生明顯的變形甚至斷裂。對(duì)于高速公路而言，在施工過程中出現(xiàn)路面變形和斷裂是絕對(duì)不允許出現(xiàn)的。經(jīng)過沖擊碾壓之后，高速公路的沉降數(shù)值將會(huì)降低到3‰，在這一數(shù)值范圍內(nèi)，路面出現(xiàn)變形裂縫的幾率會(huì)明顯較低。[1]

二、沖擊碾壓環(huán)節(jié)需要注意的事項(xiàng)

沖擊碾壓是在面對(duì)特殊路徑環(huán)境時(shí)，為了提高地基承載力和穩(wěn)定性，通過特種機(jī)械的運(yùn)力加持來提升改善土壤致密水平。液壓強(qiáng)夯機(jī)是沖擊碾壓工序中必不可少的一個(gè)機(jī)械設(shè)備。對(duì)于沖擊碾壓的實(shí)際效果，液壓強(qiáng)夯機(jī)械的規(guī)格參數(shù)、運(yùn)行速度、運(yùn)行流程都會(huì)構(gòu)成決定性的影響。在進(jìn)行沖擊碾壓工作時(shí)，首先要確保施工機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)能夠滿足施工需求，不會(huì)在正式的施工過程中出現(xiàn)頻繁的故障。根據(jù)沖擊碾壓的相關(guān)技術(shù)規(guī)范規(guī)定，在進(jìn)行沖擊碾壓時(shí)，盡可能一次成型過程中不能相隔太久，以防止土壤分布不均勻影響到整體性沉降。如果機(jī)器設(shè)備不能滿足基本的使用需求，在使用過程中頻繁出現(xiàn)故障，就必然會(huì)在施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)多次中斷，造成過程中相鄰工作面的碾壓時(shí)間間隔較長，導(dǎo)致土質(zhì)分布不均勻，出現(xiàn)后期土質(zhì)沉降不均勻的情況。

在沖擊碾壓機(jī)械運(yùn)行過程中，為保證其能夠按照施工方案和設(shè)計(jì)意圖來進(jìn)行施工作業(yè)，現(xiàn)場應(yīng)提前進(jìn)行工作方向和工作區(qū)域的劃定。在機(jī)械進(jìn)場之前，測量人員需要對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行測量放樣，及時(shí)完成對(duì)于施工機(jī)械設(shè)備行進(jìn)方向、行進(jìn)區(qū)間、行進(jìn)界限等的劃定。同時(shí)，為配合沖擊碾壓機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，施工現(xiàn)場應(yīng)安排專門的指揮人員對(duì)強(qiáng)夯機(jī)械的操作人員進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)的指揮，確保其行駛速度、行駛方向不會(huì)出現(xiàn)偏差。現(xiàn)場管理人員也要定時(shí)對(duì)進(jìn)行中的沖擊碾壓機(jī)械的工作運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行核驗(yàn)檢查。

特別要注意的是，在沖擊碾壓過程中，要設(shè)置重疊區(qū)，防止不同碾壓區(qū)段之間成像度不同。為此，應(yīng)基于當(dāng)前施工現(xiàn)場的空間條件，選擇合適數(shù)量的機(jī)械設(shè)備同步進(jìn)行。沖擊碾壓作業(yè)一方面可以提高工作效率，縮減工期；另一方面也能保證機(jī)械設(shè)備有足夠的重疊區(qū)間，符合施工設(shè)計(jì)需求。[2]

三、沖擊碾壓技術(shù)在高速公路路基施工中的具體應(yīng)用

（一）明確沖擊碾壓技術(shù)的使用范圍

沖擊碾壓技術(shù)對(duì)于待施工段路基的填土厚度、施工材料特性和作業(yè)面積都有相應(yīng)的要求。如果路基填土高度低于1.5米，則不適合使用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)。沖擊碾壓作業(yè)最適合填筑材料為砂性土的施工任務(wù)，并且要求砂性土塑性指數(shù)不能超過12，含水率能夠控制在2%以內(nèi)為最佳。如果作業(yè)面長度超過500米，沖擊碾壓的質(zhì)量和效率就會(huì)大大降低，而且由于跨度過長導(dǎo)致不同區(qū)域接受壓實(shí)的時(shí)間差明顯，整體性會(huì)受到影響。

（二）沖擊碾壓技術(shù)的施工工藝應(yīng)用

1.工藝流程

沖擊碾壓技術(shù)在工作過程中應(yīng)該按照以下流程來完成施工作業(yè)：首先，實(shí)驗(yàn)室人員和測量人員要到現(xiàn)場進(jìn)行地基檢測，檢測對(duì)象主要包括地基填實(shí)高度和地基材料性能。然后，測量放樣確定沖擊碾壓路線和范圍，進(jìn)行填土穩(wěn)壓和整平。埋設(shè)檢測點(diǎn)，在前期準(zhǔn)備工作結(jié)束后進(jìn)行沖擊碾壓，沖擊碾壓過程中要注意沖擊時(shí)常和頻率的控制，作業(yè)完成后對(duì)沖擊碾壓效果進(jìn)行檢測。該流程適用于所有可以進(jìn)行沖擊碾壓施工作業(yè)的工作環(huán)境。在操作時(shí)，操作人員必須嚴(yán)格遵照這一施工流程進(jìn)行，安排指揮人員根據(jù)實(shí)際完成情況和相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行具體指揮，保證操作質(zhì)量和施工達(dá)標(biāo)率，避免出現(xiàn)后期返工的情況。

2.填土及整平

首先在待施工路面鋪設(shè)網(wǎng)格，填土寬度應(yīng)在設(shè)計(jì)圖紙基礎(chǔ)上兩側(cè)各加寬一米，以防止進(jìn)行沖擊碾壓時(shí)邊部的土向兩端移動(dòng)導(dǎo)致邊部地區(qū)土體材料不足，難以承受壓實(shí)作業(yè)。其次，在填平時(shí)要注意含水量的監(jiān)測，每2000平方米填土含水率要高于80%，沖擊碾壓能夠達(dá)到最好的效果。

3.沖擊碾壓

正式開始沖擊碾壓時(shí)，要對(duì)沖擊碾壓的順序方法次數(shù)速度進(jìn)行控制，選擇最適合當(dāng)前路段、結(jié)構(gòu)和材料的方案。這些因素都會(huì)直接影響到最終的沖擊碾壓效果。在沖擊碾壓順序控制上，主要以公路中心線作為中心軸，采取錯(cuò)輪回轉(zhuǎn)法進(jìn)行沖擊碾壓。當(dāng)沖壓設(shè)備與路肩距離超過一米時(shí)，應(yīng)該按每小時(shí)12公里速度勻速前進(jìn)，沖壓次數(shù)主要是由路面松鋪厚度和緊密程度來決定的。在沖壓方法選擇上，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況來決定，可進(jìn)行試壓判斷效果。采用錯(cuò)輪回轉(zhuǎn)法是錯(cuò)輪之間的橫向間距控制在0.25米。縱向每一輪沖壓焦作長度應(yīng)該為輪長的1/6，每經(jīng)過5次沖壓后，要對(duì)沖壓方向進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，按具體的沖壓次數(shù)，以及根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況判斷。如果在沖擊碾壓作業(yè)完成之后，地表土壤仍然處于較為松散的狀態(tài)，就可以再使用壓路機(jī)和其他設(shè)備對(duì)該區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)壓。

4.質(zhì)量檢測

沖擊碾壓的質(zhì)量檢測驗(yàn)收主要是從兩個(gè)方向來著手，分別為厚度和緊實(shí)度。厚度檢測是要求覆蓋到松鋪厚度和壓實(shí)厚度兩個(gè)內(nèi)容，通過定點(diǎn)觀測和抽樣檢測方式對(duì)厚度控制進(jìn)行定量核驗(yàn)。用網(wǎng)格法的方式超平厚度值，最終取平均值作為檢測結(jié)果。密實(shí)檢測主要以0.2米為一層，一般選擇三層來檢查各層的緊實(shí)程度。[3]

沖擊碾壓作業(yè)是當(dāng)前道路施工企業(yè)為滿足高速公路路面壓實(shí)要求所采取的一種重要措施。施工企業(yè)在具體執(zhí)行沖擊碾壓作業(yè)時(shí)，要對(duì)其施工環(huán)境、施工對(duì)象以及施工范圍內(nèi)使用的填土性質(zhì)和其它材料特性進(jìn)行綜合考慮。此外，企業(yè)投入沖擊碾壓技術(shù)時(shí)，還要對(duì)其成本進(jìn)行把控，每平方米填筑工程的沖擊碾壓成本接近0.8元人民幣。施工成本把控在過去的施工過程中往往容易被現(xiàn)場作業(yè)人員和工程管理人員所忽視，但事實(shí)上所有的施工作業(yè)任務(wù)，其目的就是為了獲取足夠的經(jīng)濟(jì)收益，而經(jīng)濟(jì)成本的控制就是確保經(jīng)濟(jì)收益維持在一個(gè)可觀范疇的有效舉措。對(duì)于施工成本控制作業(yè)而言，它是一個(gè)全階段、全流程的連續(xù)的工作內(nèi)容，需要各個(gè)施工環(huán)節(jié)、各個(gè)部門同步進(jìn)行有效的成本管理。只有實(shí)現(xiàn)全生命周期的成本控制，才能夠確保施工成本控制不存在短板。成本控制對(duì)于施工進(jìn)行而言，其最重要的意義就在于它能夠確保各施工階段有足夠的資源得到供應(yīng)。如果成本無法在前期得到控制，那么在施工后期就會(huì)由于資金緊張而造成必要的資源無法及時(shí)或逐量引進(jìn)，影響到后續(xù)的施工節(jié)奏和施工質(zhì)量。

四、結(jié)束語

在當(dāng)前各地區(qū)高速公路建設(shè)項(xiàng)目如火如荼進(jìn)行的大環(huán)境下，對(duì)于高速公路路面質(zhì)量的控制非常重要。如果不能在高速公路路面控制標(biāo)準(zhǔn)上達(dá)成統(tǒng)一，其影響的范圍絕不僅僅是一個(gè)省。在目前的技術(shù)條件下，沖擊碾壓技術(shù)的投入和使用是確保路基路面工程能夠符合現(xiàn)有技術(shù)指標(biāo)的一個(gè)必然投入的步驟。