公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用探析

文 / 承德周道路橋有限公司 梁大壯

沖擊碾壓技術(shù)為一種基于淺地表層基礎(chǔ)的新型加固技術(shù)，目前在港口、高速公路、機場等軟土路基工程中應(yīng)用較為廣泛，沖擊碾壓的壓實深度會大于傳統(tǒng)碾壓工藝，同時可以起到縮短工期、節(jié)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(dǎo)致公路產(chǎn)生沉降變形，而沖擊碾壓技術(shù)可有效解決此類問題。

公路結(jié)構(gòu)沖擊碾壓技術(shù)概述

在我國公路路基施工中，沖擊碾壓技術(shù)是一項非常重要的施工技術(shù)，發(fā)揮著重要的作用。在公路路基施工中采用沖擊碾壓技術(shù)時，施工技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)公路路基施工的要求選擇施工設(shè)備，主要包括沖擊壓實輪和沖擊壓實機，并利用上述施工機械設(shè)備對高速公路路基施工材料進行連續(xù)碾壓，從而促進公路路基施工材料的變形和加固。其中，沖擊壓實技術(shù)的主要工作原理是：沖擊壓實輪和壓實機在工作過程中會產(chǎn)生勢能。根據(jù)物理原理，勢能轉(zhuǎn)化為動能，對公路路基施工材料產(chǎn)生一定的沖擊力，此外，公路路基施工材料間隙中的空氣在沖擊壓實輪和壓實機的碾壓壓力下被擠壓排出，以提高公路路基施工材料的融合度和密度，促進路基材料的一定變形，切實加強公路路基施工材料。

公路工程沖擊碾壓工藝的工作原理及其優(yōu)點

公路建設(shè)沖擊碾壓技術(shù)原理

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(nèi)摩擦阻力，提高土體的強度和穩(wěn)定性。同時，土層經(jīng)沖擊碾壓后水穩(wěn)性能也得到極大提升。沖擊碾壓和傳統(tǒng)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(zhì)量和行駛速度來實現(xiàn)土體壓實。

沖擊軋制技術(shù)的優(yōu)勢

沖擊碾壓具有如下技術(shù)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(chǎn)生巨大沖擊力，持續(xù)沖擊作用下土層的密實度不斷增大，與傳統(tǒng)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在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(wěn)定性，在相同壓實次數(shù)下壓實效果更好。

減少施工過程中路基沉降

路基方案應(yīng)在現(xiàn)場進行檢查和監(jiān)測。如果路基滿足設(shè)計要求，工后沉降率一般在0.4%左右，靠近邊坡的路基段相對較高。如果路基和填料厚度不均勻或未壓實，則表現(xiàn)為圍巖變形，導(dǎo)致路基分叉。路基沉降坡度為0.6%時可能出現(xiàn)裂縫。采用沖擊碾壓技術(shù)進行路基施工時，沉降可控制在0.1%～0.15%，避免因地層差異而產(chǎn)生裂縫。

確保路基的貫入度

在應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)之前，必須檢查0～30cm 范圍內(nèi)的含水量，以確保碾壓接近最佳含水量，從而確定沖擊碾壓的效果。如果路基含水量較低，應(yīng)在沖擊前對0～30cm 范圍內(nèi)的路面進行噴涂。如果在高填方路段、路基不同部分和高路基下部使用額外的碾壓密度，則沖擊密度取決于初始密度和所需密度。

公路路基工程中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用范圍

高填方補強處理

高填方路基施工過程中，易發(fā)生較大的工后沉降，甚至引起路面陷落和開裂。用于高填方路基施工時，在采用振動壓實機的同時，還可配以沖擊碾壓措施，每隔1.5～2 m補壓一次，然后更好地統(tǒng)籌經(jīng)濟性和地基處理作用，并能很好地統(tǒng)籌地基處理經(jīng)濟性和作用。

鋪床和零填挖場所的處理

高速公路路基施工中，路床、零填方與路面之間距離較近，壓實度的要求高，因而沖擊碾壓技能的優(yōu)勢非常明顯，能夠有效地改善路基的壓實作用，獲得杰出的承載力，削減路面病害的發(fā)生，目前已在高等級公路上廣泛使用。

軟基加固處理

軟土地基在公路工程中是非常常見的，沖擊碾壓技能能使軟土內(nèi)部發(fā)生受拉力、壓力力，使軟基自在排水，加快軟基沉降和固結(jié)。高速公路路基施工中，部分軟土路段排水處治時，會出現(xiàn)沖擊碾壓設(shè)備難以安放的情況，為此，在軟土處理完成后，路堤填筑時進行沖擊碾壓，得到良好的沉降固結(jié)作用。

舊路改造處理

舊路改擴建公路工程中，新舊路基處理不當(dāng)，很簡單發(fā)生不均勻沉降問題。針對這一點，將路基路面的處理使用沖擊碾壓技能，提高夯實的程度，在后期的沉降操控方面取得更好的作用，延長公路的使用壽命。

沖擊碾壓技術(shù)在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用

沖擊碾壓機械設(shè)備選用

通常采用拖動式?jīng)_擊碾壓機，結(jié)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(shù)、重心高度、牽引輪轉(zhuǎn)速等有關(guān)，在牽引車拖動下沖擊輪由低向高轉(zhuǎn)動，此時緩沖器釋放動能沖擊土壤。

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?jīng)_擊碾壓施工前詳細(xì)檢測壓路機及連接機架的設(shè)備性能與尺寸構(gòu)造，避免接頭和管路出現(xiàn)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(shè)備。

測量放樣

測量放線過程中首先要對控制線、沖碾地面線進行明確，根據(jù)設(shè)計要求中的壓實度、沉降量初步確定沖擊碾壓參數(shù)，比如可在施工前選擇一個時間段進行施工，通過對實驗段施工情況及效果進行分析總結(jié)后，確定最終沖擊碾壓的次數(shù)及沖擊能力等相關(guān)參數(shù)，并同時制定質(zhì)量檢驗方式以及標(biāo)準(zhǔn)。在施工的過程中，要注意根據(jù)路基填土沖壓工程路段的具體情況確定施工長度，如果路基填土重壓工程路段長度為100 米，則需要每隔20 米設(shè)置一個檢測斷面，還要在每一個沉降探測斷面上設(shè)置監(jiān)測點，每個點上都要做上標(biāo)志，并埋設(shè)上鋼筋頭。對路基土壤中的一些腐殖土、草皮等要及時處理干凈，為了更好滿足施工需求要求將路基土壤處理深度達(dá)到一米到兩米之間，施工人員可以采用推土機對路面進行整平，這樣能夠有效提高路基的平整性，如果路基坑與路面高程差超過5 米，則需要采用分層夯填的方式進行整平。一般情況下對路基50 厘米以下的土體中含水量進行檢測時，其結(jié)果與最佳含水量范圍之間的誤差不得超過±2%。

填土整平施工

施工放樣完畢后，結(jié)合方格填土的方式進行鋪設(shè)施工，對回填土填筑高度進行標(biāo)明，并設(shè)計好回填寬度。預(yù)留1m 的距離沿路基兩側(cè)向內(nèi)進行沖壓處理，避免路基兩側(cè)出現(xiàn)凹陷或坍塌。整平路基時應(yīng)對土壤含水量予以重視，結(jié)合施工規(guī)范進行操作，直至各項指標(biāo)滿足規(guī)范要求后方可進行沖擊碾壓施工。

填土及平整作業(yè)

施工放樣完畢后，應(yīng)結(jié)合方格填土的方式進行鋪設(shè)施工，對回填土填筑高度進行標(biāo)明，并設(shè)計好回填寬度。預(yù)留1m 的距離沿路基兩側(cè)向內(nèi)進行沖壓處理，避免路基兩側(cè)出現(xiàn)凹陷或坍塌。整平路基時應(yīng)對土壤含水量予以重視，結(jié)合施工規(guī)范進行操作，直至各項指標(biāo)滿足規(guī)范要求后方可進行沖擊碾壓施工。

沖擊碾壓施工

碾壓施工過程中應(yīng)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(fù)壓及終壓三個環(huán)節(jié)。在高溫條件下進行初壓處理，從外向內(nèi)逐次向中心段進行作業(yè)，輪寬重疊控制在約1/3 為宜，當(dāng)碾壓至中心線時可適當(dāng)進行加速碾壓。完成初壓后及時進行復(fù)壓處理，選擇12t 鋼筒壓路機進行5 遍左右的壓實作業(yè)，其輪跡重疊寬度同樣為1/3 左右，以不出現(xiàn)輪跡為原則控制碾壓速度。終壓緊跟復(fù)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(xiàn)轉(zhuǎn)彎掉頭現(xiàn)象，路面成型后及時檢測路面平整度和壓實度。

接縫施工

針對半幅施工，當(dāng)無法使用熱接縫時可相應(yīng)設(shè)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(dāng)采用熱接縫時應(yīng)提前預(yù)留一段距離用作控制高程基準(zhǔn)面，橫縱向接縫按順序進行碾壓施工，接縫部分進行嚴(yán)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。

公路施工中的數(shù)據(jù)記錄和測點

公路施工完畢后，施工技能人員應(yīng)立即對路面進行檢測，防止發(fā)生安全事故。取樣和定點測驗程序通常用于滿足一般質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。它能夠捕獲測量點的高度數(shù)據(jù)，并對測量值進行歸納分析。假如截面上半部分的厚度超過30 cm，則碾壓后的地上將變松。因此，可運用適當(dāng)?shù)墓ぞ唛_挖地上上部，以提高深層路基的壓實度。

質(zhì)量檢測

項目采用沖擊碾壓技術(shù)進行公路施工，并設(shè)定出4種沖擊碾壓次數(shù)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。研究結(jié)果表明，采用沖擊碾壓施工完畢后，路基的壓實度均滿足規(guī)范大于93%的要求，滿足施工規(guī)范要求，同時路基沉降量也均滿足要求，隨著沖擊碾壓次數(shù)的增大，其路基被進一步壓實，路基強度得到有效提升。

結(jié)語

沖擊碾壓技術(shù)對高速公路現(xiàn)代化具有重要意義，在高速公路建設(shè)中具有明顯的優(yōu)勢。它可以提高高速公路的整體質(zhì)量，增加公路運輸?shù)姆€(wěn)定性。因此，有必要在施工過程中按照相關(guān)施工控制規(guī)范進行施工，以確保技術(shù)效果，提高施工效率，確保公路建設(shè)的良好效益。