沖擊碾壓補強技術在公路高液限土路基填筑中的應用

閆廣聚

（邯鄲市交通運輸局公路工程一處，河北 邯鄲 056001）

1 工程案例

某高速公路，濟南至廣州段，整條線路主干道雙向四條行車道，設計行車速度100km/h。整條線路設計路基寬度30m。建設方要求抓緊施工減少工期，所以施工關鍵在于監控路基的總體沉降，降低施工完成后的沉降發生。施工中使用三邊形沖擊壓路機來完成路基施工成型后的沖擊碾壓工作，從而提高了路基的壓實效果，使路基的整體強度得到提高，保證了施工完成后路基的整體穩定性。

2 沖擊碾壓的特點

公路填筑施工時，沖擊壓實的機器是借助三邊車輪發出的沖擊力來完成填充材料的壓實。在進行填料時，沖擊壓實的機器能夠自己前進，也能夠在牽引車的牽引之下前行，通常狀況下能確定沖擊壓路機器的工作效能。沖擊壓路機器，更改了過去的壓路方法，其速度控制在10km/h左右，沖擊碾壓2次，可以抵得上低頻振動機器對于路基的作業，沖擊波可以傳播到土層里面，和地震波的傳播相同[1]。伴隨著壓路次數的增多，壓實的效果也會更好，使用高性能的沖擊壓路機器來施工，可使土層的滲透性降低，給填方和碾壓帶來較好的基礎。

3 沖擊碾壓施工技術方案及檢測結果

3.1 試驗的主要目的

通過對已經成型的土方進行沖擊壓實試驗，有效降低了路基出現沉降的情況，提高了公路的使用年限。在施工前，首先要根據填筑路基土質的基本情況，選取若干個不同的路基進行沖擊壓實試驗，通過壓實試驗確定沉降量、沖擊次數、壓實度關系，選取良好的施工工藝、機械組合和質量檢測標準[2]。在試驗的過程中，要對下面幾個指標進行明確：

（1）保證控制指標、檢測方法、質量管理措施的合理性和可行性；

（2）選擇合理的施工工藝和機械組合；

（3）確定沉降量和碾壓次數之間的關系；

（4）確定壓實度和碾壓次數之間的關系。

3.2 試驗結果

隨著沖擊碾壓次數的不斷增加，路基頂面的下沉量也逐漸增加，0～10遍的平均下沉量為5.6cm，0～20遍的平均下沉量為8.1cm。在前10次進行沖擊前，下沉量非常明顯；在進行10～20遍沖擊時，下沉量就明顯降低。通過對頂面的下沉量進行檢測，在沖擊20次左右時即可形成密實、均勻的加固硬層，因為施工三邊沖擊壓路機進行碾壓時，有比較大的水平力產生，路基表面出現不同的規則波，在受到水平力的作用下，會對表面的土層造成破壞，形成厚度為2.1～5.1cm的浮土層，因此壓實厚度在0～21cm時，檢測時要將松散土層除去。在沖壓20次以后，壓實度的平均值超過了97.3%，路基內部所有土層的厚度也有了大大的提高，并且超出規定的要求，極大地提升了路基深層的壓實度，形成了均勻、穩定、密實的殼體，提高了路基的承載能力和強度，避免了工后沉降的出現。

3.3 設施的選擇

沖擊壓路機關鍵的設施就是沖擊壓實機器、裝備三邊形的壓實車輪。車輪的質量可以達到十噸以上，壓實的力量很大，沖擊的勢能很強。還有其他用于輔助功能的機器，例如平整地面的平地機、灑水用的車輛、光輪壓路的機器等。

3.4 路段的挑選

沖擊壓路機壓路的長度為200m左右，路基規劃寬度為30m左右。首先使用普通的壓實機器來進行分層碾壓，依據高速公路的路基施工標準來施工。路基碾壓施工完成后，經檢驗合格，在該路段區間的橫截面左、右和中間使用帶有彩色布條的大號鐵釘來固定在路基上面，鐵釘的上面和路基要保持平衡。在進行沖擊碾壓之前要測算好鐵釘的高度，按照規劃來挖坑，使用灌砂的辦法檢查路基是否壓實，具體路線見圖1。

圖1 沖擊碾壓路線布置圖

3.5 注意事項

（1）沖擊壓路機器的沖擊能量巨大，機器的壓實邊緣和路肩的邊緣要有1m左右的間距，避免破壞路肩。

（2）機器在工作時遇到阻礙物就要掉頭，有效距離為5m左右，管涵和拱涵之上的填方一般都大于3m，這樣才可以對路床實施壓實操作。

（3）作業很多次后，地面會有波浪形的波動，如果波浪形比較大就會出現跳車的情況，制約機器的速度，還會影響壓實效果。因此在壓路時要隨時整理路面，依據實際情況隨時灑水，防止路表層的粉塵化，制約能量傳導給內部[3]。車輛轉彎時，應每次調整轉彎路線，使沖擊凸輪落點不致重復前次落點，以減少波浪現象。

4 沖擊碾壓對路基的補強作用

4.1 效果分析

沖擊碾壓6次以后，壓實度可以提升2%；沖擊碾壓21次以后，壓實度可以提升0.5%。累積壓實度提升4%，取得的效果十分顯著。沖擊碾壓每增加5次，壓實度就分別提升1.5%、1%、0.9%、0.5%。沖擊碾壓與壓實度的關系如圖2所示。

圖2 沖擊碾壓與壓實度間的關聯

4.2 有效影響深度

機器以每小時十多米的速度壓路，這樣沖擊碾壓每秒就會出現2次，和低頻大振幅沖擊壓實路面一樣，可以按照周期的規律壓實路面，出現大頻率的沖擊波傳導給地下深層，擁有地震的傳播性質，沖擊碾壓的次數越多壓實的深度越強。依據監測探查的結果，可知沖擊碾壓的影響力度可以達到1.5m左右，沖擊碾壓的成效會伴隨著壓層的深度增加而相對減少。

4.3 降低路堤的工后下降概率

經過對施工場地沉降度的檢測，路基在滿足設計需要壓實度時，施工完成的沉降概率大約在1%范圍之內。然而沖擊碾壓機器施工時，機器以非圓形輪順著地面對材料實施連貫的不間斷施工，就會出現很強的沖擊波長，這樣的沖擊波可以出現超重型擊實的性能，增加深層土壤的密實度，致使原已壓實的路床繼續沉降6cm左右，能較好地避免差異變形所引發的裂縫，這也是解決土石高填方路堤變形病害的有效技術措施。

4.4 提升整體強度

高性能的沖擊碾壓機器壓路20次，伴隨著沖擊碾壓的次數不斷增多，會使路基從上而下增強壓實的密度，在1.5m的范圍內可以提升4%左右，構成比較均勻的碾壓加固層面。因為沖擊碾壓發生在路床的表層，完成了路基補壓的需要，這樣連貫的不間斷的沖擊碾壓可以使路基的表面更加均勻穩定。經過沖擊碾壓過后的路床十分平整，可以很好地提升路基的整體性能，大大降低了路基過早損壞的可能，使路面的使用周期增強，提升路面的服務標準[4]。沖擊碾壓后的路基可以得到較好的壓實效果，有利于路床的穩固，對于今后的使用帶來較好的穩定性。這樣還可以提升路床的整體強度，延長使用時間，較好地保養路床，有效地提升路床的質量。

5 結語

在公路施工過程中，使用沖擊碾壓的方法可以快速地對路基和路堤進行補強，提高路基的均勻性和整體強度，降低施工后路基的差異沉降，有效保證路堤的穩定性。同時在提高路基質量、降低施工工期、提高路面使用年限方面也有非常重要的作用，在碾壓次數不斷增加的情況下，壓實效果逐漸增加，壓實深度逐漸降低。在施工過程中，要根據具體的施工情況確定具體的碾壓次數，以保證工程施工質量。

[1]曹深東.路基整修措施探討[J].技術與市場，2011（11）：112-113.

[2]郭溫生.高速公路路基施工工藝與治理控制的分析[J].2007（12）：123-124.

[3]張璐琰.沖擊碾壓原理及其在黃土路基施工中的應用[J].建材技術與應用，2009（2）：84-85.

[4]劉小力，劉其園.路基補強中的沖擊碾壓施工實驗[J].人民長江，2009（12）：281-282.