沖擊碾壓技術在高速公路施工中的應用

伏騰飛

（新疆交通建設集團有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830016）

1 沖擊碾壓技術的應用原理

沖擊碾壓是指采取強大沖擊力對土體進行沖擊壓實，以使土體內部空氣和水分能夠被擠出，同時在強大沖擊力作用之下土體顆粒會進行重新的排列，內部較小的顆粒會被擠進大顆粒縫隙里，形成二次沉降，從而提高土體的密實度，最終達到減少路基工后沉降和提升路基承載力的目的。

沖擊碾壓是在非圓形的壓實輪沿地面壓實作業之時，壓實輪的質心通過上下的交替變化，在動能與勢能的聯合作用下，對土石材料予以不停的搓揉、靜壓和周期性連續沖擊，以便形成夯實沖擊波，所以具有地震波的傳播特性，沖擊力向土層深處擴散。沖擊壓路機技術特性決定了它的壓實工藝與一般的壓路機有所不同，因為它通常不會實行一部分重疊碾壓或者壓半輪的施工方式，而是運用沖擊力不斷向土層深處傳播的特性，最終提出的一種全新施工工藝和沖擊碾壓方法。

2 沖擊碾壓技術在高速公路施工中的應用效果

2.1 路基工后沉降率減小

在室內模型試驗與現場路堤的沉降量試驗下，觀測路基達到規定的壓實度，結果表明它的工后沉降率為0.4%左右，使用沖擊碾壓施工技術后的高填方路堤的工后沉降率大約為0.1%～0.15%，結果表明沖擊碾壓技術能夠很好地杜防由于差異變形而造成的裂縫情況產生，從而將土石高填方路堤變形的病害問題解決。

2.2 路基均勻性與整體強度得以提高

運用沖擊壓路機實行分層沖擊碾壓高路堤以及補壓振碾已經達標的路床工程，能夠使路基均勻性與整體性強度得以提高，以此來避免路面的早期損壞，從而延長路面的使用壽命。

2.3 舊路改造施工速度加快

當對舊路進行改造的時候，一定要使路基質量得到提升，以便符合新路等級壓實的標準。通常情況下會采用開挖路床或路堤和路面的形式，從而實行再一次的回填分層壓實，以滿足規定達到的壓實度。在改造舊路時，通常狀況下需要對水泥或瀝青路面予以清除、翻挖和破碎，但如果采取沖擊碾壓技術便不用開挖路基與路面，可以直接在原路面之上運用沖擊壓路機進行沖擊碾壓施工作業，同時確保路基滿足質量要求，讓舊路面可以得到極好的使用。使用此種工藝能夠極大的節省筑路材料，同時也對保護環境、確保工程的質量以及加快改造公路進度有幫助。

舊路的改造需加寬修建新地基，特別是將二級公路變為高速公路時，運用沖擊碾壓技術可以使新老路得以結合，從而將變形裂縫的問題解決。對路基與坡腳外1m范圍之內的地基加寬，要先對地基進行沖擊碾壓。如果地基是特殊土構成的，就需將沖擊碾壓及相關技術處理結合起來，以此實現對地基的加固。在對新加寬路基進行分層的壓實道路床以后，需對新路床與新老路相結合的部位進行沖擊碾壓的檢驗性補壓。再根據路基的具體完成情況，在必要時于路床內加鋪土工格柵，這樣處理以后就可以很好的規避由于新老路相結合而形成沉降變形裂縫。

3 沖擊碾壓技術在高速公路施工中的具體應用

3.1 對特殊土實行地基加固處理

采取強夯法對濕陷性的黃土地基予以處理沖擊，采取壓路機進行施工。在軟土地基上運用沖擊碾壓可以起到加速沉降與加固的作用，當碾壓達到33遍時，會使孔隙水壓力由11.274kPa轉變成16.766kPa。實驗監測結果表明，在沖擊壓路機施加沖擊壓力給地面之后，土體會在拉壓作用下，使軟土自由水通過塑料排水板排除地表之后，讓土地密實度得以提升，與此同時，軟基沉降固結也在加速。如果在軟基上填筑路堤，采取沖擊壓路機進行分層碾壓，不但能夠在施工過程中加快軟基固結速度，并且也對軟基沉降固結有利。

在地基土稠度為0.5～1.0時，需對其實行加固處理，可以選擇沖擊碾壓和水穩定性比較好的粗粒材料墊層相結合的方式予以綜合加固。此時墊層厚度要根據稠度來確定：在稠度為0.9～1.0時，墊層的厚度為20cm；當稠度在0.75～0.9時，墊層的厚度為30cm；當稠度在0.5～0.75時，墊層厚度是50cm。采取沖擊壓路機對粗粒料墊層實行碾壓20～30遍之后，能夠使地基的土表面部分的厚度得以固結，同時與水穩定性比較好的粗粒材料一起形成加固地基或路床。

3.2 控制沖擊碾壓質量

要對高速公路施工中的沖擊碾壓進行外觀鑒定，從而確保碾壓之后路面是密實、平整的。如果出現局部較大沉降，要及時登記，并且，在施工過程中確保路面橫向輪有序清晰，縱向波谷和波峰之間距離相同。在沖擊碾壓完成1～2周之后，監理工程師、承包人要對公路路基壓實度和平整度進行檢測，從而確保路基在進行沖擊碾壓之后能具備足夠的密實度和平整度，假如在檢查中發現問題，要立刻采取措施，以免留下安全隱患。

3.3 沖擊碾壓技術的運用實例

以鄭州西南的繞城高速公路為例，對該路段采取路基沖壓試驗。該路段共100m，是粘性土質，試驗樁號是K6＋560～K6＋660。

3.3.1 布置觀測點

在100m的試驗路段之上布置8個壓實度觀測點，在布設有兩個壓實度觀測點斷面上，分別布設4個觀測點，布設觀測點位置分別為：距路基中心線大約5m各1點、距離路基中心線大約10m各1點。下沉量采用水準儀依照10m×10m的網格進行抄平，接著算出平均值，以此算出碾壓前后的相對高程。

3.3.2 測試結果

碾壓前的沉降量平均值為0；碾壓10遍之后的沉降量平均值是5.5；碾壓20遍之后的沉降量是8.0。隨著碾壓次數的增多壓實度也在不斷的增大。

3.3.3 結果分析

伴隨沖擊碾壓的次數不斷增多，填方路基的頂面下沉量不斷增加，在0～10遍時其平均下沉量為5.5cm，0～20遍時下沉量是8.0cm，在沖擊碾壓10遍之前下沉很明顯，在10～20遍之間時，其沉量就明顯減緩。通過路基頂面的下沉量測試結果可知，在沖擊碾壓到達20遍之時，就能形成密實并且均勻的硬層。

因為沖擊壓實機會在沖擊碾壓過程中形成較大水平力，以致在路基表面形成不規則的波浪，與此同時，在水平力的作用下，使得表面土壤的結構被破壞，形成了2～5cm厚的松散浮土層，所以壓實度處于20%之內的檢測必須將松散土層鏟除。

當沖擊碾壓的次數超過20之后，40cm以內的壓實度都超過了97%，路基內部各層壓實度都有所提升，并且在40cm的層面力達到并超過了相關規定要求。與此同時，也會使深層壓實度有明顯提升，這說明在碾壓以后路基的均勻性有了提升，并在一定的深度范圍之內形成了穩定、均勻、密實的“殼體”，使路基整體的承載力和強度都有所提升，從而規避了工后沉降現象的產生。

4 運用沖擊碾壓技術需注意的事項

4.1 機型選用

國內現在制造沖擊壓路機的廠家共有12個，包含20個型號，而且種類特別多，一旦選擇不當，就很難到達預期效果。對路床和路堤實行檢驗性補壓以及對土石和填石混填路堤實行分層壓實，應該采取25kJ三邊形的雙輪沖擊壓路機。在對土質路堤進行分層壓實與水泥路面改建時，需采取25kJ五邊形的雙輪沖擊壓路機。

4.2 沖擊碾壓施工工藝的正確使用

雙輪沖擊壓路機要依照通過2次作為1遍，壓實寬度為4m的計算單元，同時按照施工工藝實行作業。對單輪的沖擊壓路機來說，會以通過1次輪寬作壓實計算單位。

4.3 對較寬含水量范圍的沖擊碾壓的正確理解

由于沖擊壓路機擁有高能量壓實的功能，因此，需按照土塑性指數的大小把粘稠度的范圍控制在1.1～1.2以內，否則80～100cm的土層沖壓極易造成彈簧土的形成，致使土層不能被壓密實。

4.4 對安全距離進行控制

構造物和沖擊壓路機的輪邊通常需要有大約1m的距離，同時在橋涵構造物之上的填土厚度不可少于2.5m。在使用沖擊壓路機進行補壓振碾時，如果達標的路床工程的平均沉降量比3cm小，就不適宜實行再一次沖擊碾壓。

5 結語

運用沖擊碾壓技術可以減小路堤工后沉降率，使路基的整體強度和均勻性得到提高，因此要對公路施工中的沖擊碾壓技術進行嚴格的施工質量控制，根據設計要求和規范來施工，同時總結以往公路工程中沖擊碾壓技術出現的問題，針對施工中的技術要點，制定合理科學的施工方式，從而提高沖擊碾壓的施工效果。對于公路的建設者來說，也要以提高公路的綜合性能和使用壽命作為總目標，以推動我國公路建設快速、健康的發展。

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