沖擊碾壓技術在公路路基施工中的應用

作者簡介：

胡振山（1980—），碩士，高級工程師，研究方向：公路工程。

摘要：文章依托實際工程，探究沖擊碾壓施工技術在實際應用中的使用效果，并與其他壓實方式進行比較對照。試驗結果表明，沖擊碾壓技術相較于其他技術，壓應力與壓實度增加得最快，可減少路面施工時間，對提升公路路基施工效率具有明顯的效果。

關鍵詞：高速公路;路基施工;沖擊碾壓;質量控制

中國分類號：U416.1+1A190703

0 引言

由于交通荷載的日益增加，公路會因為土質、含水率等因素變化出現沉降等現象。因此保證路基在修建過程中具有足夠的穩(wěn)定性及承載力，使其能承受路面?zhèn)鱽淼男熊嚭奢d具有十分重要的意義。沖擊碾壓技術是在牽引車的帶動下利用沖擊輪對路面進行夯擊碾壓，對提升公路路基的抗壓性具有明顯效果。本文依托實際工程，通過選擇不同的壓實方式及碾壓頻率，探究沖擊碾壓施工技術在不同因素作用下對路基處理的實際效果，為推動沖擊碾壓技術在公路路基施工中的使用有實際意義。

1 工程概況

某高速公路全長178.6 km，采用路基寬度為28 m、設計車速為120 km/h的技術標準。該高速公路修建路段底基層主要是粉質黏土，特點是結構松軟、壓縮性較高、空隙較大。由于沖擊碾壓技術作為一種新型的淺地表層加固技術，通過沖擊輪的夯擊，使其處理效果明顯大于傳統的振動平板夯實。本文采用沖擊碾壓技術對路基進行處理，同時在與試驗場地較近的區(qū)域選擇了振動壓實法進行對照試驗。

2 沖擊碾壓技術施工流程

2.1 施工原理

沖擊碾壓技術能夠給路基處理帶來良好的效果，隨著沖擊壓路機的行駛，牽引車帶動具有較大質量的沖擊輪垂直下落，重復夯擊碾壓土體，使土顆粒重新組合，彼此擠緊，使土壤原有空隙中的水、空氣等被擠出，土質孔隙減小，達到密度增大的目的。同時，伴隨著內摩擦力與粘聚力增大，原有土體強度增強，穩(wěn)定[JP+2]性上升[1]。沖擊碾壓施工技術在施工中具有振動碾壓、強夯的特點，相較于其他路基壓實處理技術，效率更高，土質碾壓后穩(wěn)定性更好，在路基處理的施工中具有獨特的優(yōu)勢。

2.2 瓣狀凸輪的形狀選擇

目前常見的沖擊輪有三瓣、四瓣、五瓣三種多用瓣狀凸輪，工作時沖擊輪運動到凸形圓弧與地面觸碰點和沖擊輪軸心在同一條垂直線上時，沖擊輪升到最高點，此時，形成的重力沖擊輪下降，在重力的作用下對地面進行碾壓，并利用牽引車的帶動重復碾壓[2]。根據場地實際檢測數據，本路段選擇三瓣沖擊輪對路面進行碾壓沖擊，每條路段需來回碾壓約60遍才具有碾壓效果。

2.3 施工準備

試驗前需要對場地內雜草進行清除，然后按照工程實際狀況要求對場地進行整平，并均勻地在場地上灑水，為路面碾壓沖擊做準備。同時在道路兩側布設沉降標，確認各沉降標所處位置，添加標準點。根據設計驗證各標點的中心線，以保證碾壓過程中對路面壓實效果變化可通過沉降標位置變化直觀顯示。

此外，需要在與該路基相距不遠處設置對照路段，并對對照路段進行整平、灑水等相同步驟，保證所選對照路段所處土質、含水率等相差較小，并排除其他因素的干擾。

2.4 路面碾壓標準（表1）

采用全斷面、水平分層填筑的方式對施工路段路基進行填筑，待路基填料填筑完成后再進行碾壓，盡量保證各層的填筑厚度一致。沖擊碾壓設備在碾壓的過程中，行進速度需保持穩(wěn)定，約為12～15 km/h，以確保足夠的沖擊力使路面每一點均能夠被碾壓夯擊。在沖擊壓路機碾壓路基過程中，每10次碾壓結束后灑水一次。

2.5 不同壓實方式對路面的實際效果

本試驗采用振動碾壓機械設備與沖擊碾壓機械設備對路基進行處理，通過不同壓實機械設備對路基進行處理，探究沖擊碾壓施工方式的實際效果，且兩條路基的土質、地貌及所經歷的氣候因素大致相同。所得壓實數據檢測如表2所示。

當采用沖擊碾壓施工與振動碾壓施工兩種不同方式對路基進行處理時，分別對這兩種不同碾壓方式每碾壓20次后的路面平整度進行檢測，通過平整度評價路基處理后的道路使用性能。具體檢測數據如表3所示。

如圖1所示，當采用沖擊碾壓施工技術處理路基時，在碾壓過程中相較于振動碾壓技術路面平整度較高。同時，當使用沖擊碾壓設備進行碾壓時，牽引車以12～15 km/h對路基進行碾壓時，當壓實遍數<40次時，路基沉降量較大，難以達到穩(wěn)定的效果，當壓實次數>60次時，路面沉降量變化不大，因此沖壓遍數達到60次時最為合適。對圖1振動碾壓施工關系圖進行擬合分析，y=-6x+24.667，R2=0.871。同時，上述施工數據表明，沖擊碾壓施工技術相較于振動碾壓施工技術所需要的碾壓遍數少，路面沉降趨于穩(wěn)定時所需要的施工時間更短，效率更高。

2.6 行駛速度對路面的實際效果

除了探究不同壓實方式對于實際施工效果的影響，牽引設備的不同行駛速度也會使沖擊輪對于路基的沖擊及碾壓產生不同效果[3]。為了使路基的每一點均能被沖擊到，并完成0～150 cm深度范圍內的土體物理指標，本文在試驗路段A采用行駛速度為5～8 km/h，在試驗路段B采用行駛速度為8～12 km/h，在試驗路段C采用行駛速度為12～15 km/h，在試驗路段D采用行駛速度為15～18 km/h，以研究不同速度對于路面壓實效果的影響。檢測結果具體如表4所示。

如圖2所示，相較于其他牽引速度，當速度維持在12～15 km/h時，牽引車帶動沖擊輪對路基的壓實效果最好，60次碾壓便能使路基碾壓趨于穩(wěn)定，此時沖擊輪的工作效率最高。

3 質量控制

（1）用推土機對場地進行大致推平，再用平地機進行精平。整平過程是由路中向兩側緩慢推進，來回多次，以保證整平后的路面平整度更好。對于路基范圍內>5 cm的土質應進行打碎，以免影響夯實碾壓效果。及時清除路基范圍內的雜草、樹根、草皮等雜物，以免影響路基的穩(wěn)定性及承載力。

（2）碾壓時盡量保證在沖擊式壓路機沖擊路面的過程中，每完成10次碾壓便灑水一次，并確保車輛處于穩(wěn)定的行駛速度帶動沖擊輪對路基進行夯實碾壓。碾壓時由兩側至路中進行碾壓，確保每一遍碾壓區(qū)域略有重疊，并保證碾壓接頭必須重疊，橫向接頭一般重疊0.4～0.6 m，縱向接頭一般重疊1.0～1.5 m，以免發(fā)生局部區(qū)域未碾壓或碾壓不到位的情況。

（3）試驗前需要對碾壓路段土壤進行取樣和試驗，得到土壤的壓實度、干密度、含水率、彈性模量等基本數據，為確定碾壓遍數、選擇沖擊輪瓣葉提供數據支撐，減少實驗的探索過程，節(jié)省資金。

（4）及時考慮環(huán)境、氣候等因素。雖然環(huán)境因素與氣候因素不可控，但在施工過程中可盡量避免環(huán)境氣候對施工的影響。在施工前應提前關注天氣情況，避免在施工過程中出現下雨等天氣，影響路基壓實效果。

（5）及時對設備進行維修及養(yǎng)護。由于需要多臺設備長時間運行，試驗過程中需要預留設備養(yǎng)護的時間，延長設備的使用壽命。

4 結語

沖擊碾壓施工技術在公路修建過程中，可快速高效地對路基進行整平壓實，對提高路基承載力及穩(wěn)定性具有明顯的效果。同時，相較于其他壓實機械，采用沖擊壓路機可提升壓實速率，保證工程質量。本文依托實際工程，采用對照試驗的方式探究沖擊碾壓施工對路基的實際效果。結果表明：相較于其他的壓實方式，沖擊碾壓施工的壓實效果更加明顯，在保證壓實質量的前提下，可有效提升壓實速率，減少壓實遍數，節(jié)約壓實施工時間。

參考文獻：

[1]張 沖，劉 鋼，趙明志，等.成宜高速某淺層軟土上路堤填筑的穩(wěn)定性分析[J].中外公路，2021，41（2）：19-25.

[2]許 飛.公路軟土路基加固處理及沉降分析[D].合肥：安徽建筑大學，2020.

[3]王 林.高速公路軟土路基加寬工程施工技術研究[D].西安：長安大學，2019.

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