沖擊壓實技術在粗粒土基施工中的應用分析

劉玉磊

(哈爾濱鐵道職業技術學院)

粒徑大于0.075 mm 的顆粒含量大于總質量50%的土稱之為粗粒土，它主要是由土、石料、礫石等組成的土石混合體，隨著其中石料及礫石的含量不同，碾壓成板體后的路基所表現出的壓實指標也不同。而其中影響其壓實度的主要因素就是石方的含量，石方的增加會使路基土填料結構從懸浮密實型的結構組成轉為骨架空隙型的結構組成，這些增加的空隙會使路基的壓實變得越來越困難。沖擊壓實技術的出現很好的解決了土石混合體的壓實問題，是的用土石混合體作填料的路基壓實度得到了有效的保障。

1 沖擊壓實技術

沖擊壓實技術是以沖擊和揉搓兩種作用相結合的方式對土體進行沖擊壓實的方法。其常用的形式是做成三角形的凸輪，在牽引機的作用下，其凸輪棱角的抬起與落下會對地面產生一個沖擊力，從而很大程度的提高了壓實的能量，能夠起到很好的壓實效果。

沖擊壓實技術的優越性很明顯，(1)能高深度壓實原地基。對于那些原地基土質不好及填土粒徑較大的工程，采用沖擊式壓路機碾壓時，其最大壓實深度可達1 m 以上，最小壓實深度也能達到70 cm;(2)在舊路的改擴建工程中，沖擊壓實技術還可以對原有路面進行直接破碎并壓實;其次，沖擊壓實技術可以對石方路基進行壓實。沖擊壓路機的沖擊動能作用于石方路基的填層上時，巨大的沖擊波能大大的提高石方粗顆粒之間的嵌鎖作用，最大程度的減少路基的不均勻沉降;(3)高效的實現填方壓實。如今在修建高速公路時經常會遇到十幾米的填方路段，使用這種沖擊壓路機，會最大程度的提高每層土的壓實厚度，大大的提高工作效率;(4)能夠適當放寬含水量的要求。對含水量的放寬，能夠很大程度的減少一些干性土的加水量問題。

2 粗粒土的壓實機理

粗粒土作為填料的路基的壓實特性與單純一種土作為路基填料的壓實特性有著很大的區別，粗粒土往往是由碎石、卵礫石等粗糙的散體材料組成，且其占的比重也較大，而碎石、卵礫等材料本身較因為比堅硬導致的不可壓縮性，使得粗粒土中的粗顆粒大多呈單粒狀排列，粗顆粒之間不能夠有效的連接，只能以簡單接觸和咬合等方式共同存在。同時，伴隨著壓實過程，會有大量的粗顆粒因為壓實時的沖擊力而破碎，從而導致粗粒土中的粒徑組成在不斷變化，所以，對于一些以粗粒土作為路基回填材料的道路，其道路路基的壓實過程實際上是一種動態穩定的過程，是粗顆粒在不斷克服顆粒間的阻力后，大小顆粒重新排列、相互靠近更加靠近、孔隙不斷減少、密度逐漸增加的一種過程。

3 粗顆粒土路基施工中存在的問題

目前，粗粒土等土石混合體的路基填料多是天然砂礫、風化碎石及爆破石料后的殘余土方，其成分組成變化較大，大多數粗粒土是很難能滿足規范要求的技術標準，加之其中的細顆粒含量一般都比較少，都是以粗顆粒為主，大量的粗顆粒之間的接觸特別容易松動，很不利于嵌擠形成穩定的結構，如果在趕上溝谷等復雜的地質地段，會使路基很難處于穩定狀態，公路的正常使用會受到影響，且會留下很大的安全隱患。所以說，用粗粒土作為路基填料的道路，路基的壓實質量的好壞會對整個道路工程質量的好壞產生至關重要的影響。

工程中，要對粗粒土路基的壓實及施工工藝嚴格控制，并且要采用能夠提供足夠的壓實能的機械，要保障石料、礫料等粗顆粒之間能夠有效的嵌擠接觸，使粗顆粒之間能夠產生足夠的摩擦力，要把粗顆粒之間的空隙充分填充，減少這種土質混合料的孔隙比，從而達到提高路基土的密實度，提高路基土的整體強度和穩定性。但是，我們在一方面為提高壓實度的同時，還要特別注意施工中的施工工藝對壓實質量的影響。下面提出幾點粗粒土路基施工中應該注意的問題。

(1)粗顆粒土的顆粒粒徑一般情況下都比較大，所以造成這種路基填料的結構組成的不均勻性、易離析等現象。不同的結構組成，其填筑路基時的壓實密度、物理性質、力學性能都會有不同程度的差別，所以，應針對不同結構組成的粗粒土填料，制定出不同的施工方案和壓實方案，以避免盲目施工。

(2)在粗顆粒的碾壓過程中，會有不同數量的粗顆粒被壓碎，這樣就會導致原有的粒徑組成發生不斷的變化，這種變化對路基的密實度、強度及整體穩定性都會產生或多或少的影響。因此，要了解粗顆粒材料破碎時的破碎特性，避免由于石料的破碎導致路基的壓實不足。

(3)由于粗顆粒土的透水性一般較好，在雨水的沖擊作用下會導致其中細顆粒土的流失，從而發聲路基的不均勻沉降。所以，對用粗顆粒土作路基填料的道路，路基應采取必要的防護措施來保護路基的整體穩定。

4 工程實踐

勉縣至寧強高速公路是國道主干線二連浩特至河口公路的重要組成部分，路線穿越秦巴山脈腹地。沿線地質條件復雜，路基填料較差，施工中路基的壓實度均滿足規定要求，檢驗合格，但是由于路基填料顆粒較大，且強度及CBR 值也及其不均勻，在正常碾壓合格后還存在不均勻沉降的安全隱患。為了提高路基工程質量，使路基的壓實度真正滿足要求，工程根據不同路段的填料種類情況進行調查研究后，提出了沿線填方路段路基壓實度在滿足規范要求基礎上的沖擊式壓路機補充碾壓的方案。

項目采用功率165 kW 的裝載機，沖擊勢能(20 kJ)，工作質量12 t，沖擊力200 ～250 t，工作速度10 ～12 km/h，沖擊輪寬度2 ×800 mm 的沖擊式壓路機(型號為YTC－20)，對路基進行補充沖擊碾壓。沖擊碾壓三遍，并且分別觀察其沉降量，發現，第一次補壓的沉降量較大，而隨著沖壓到第三遍，路基的沉降數值已經大大減少，說明，通過沖擊補充碾壓后，原有土質較差或用粗顆粒回填的路基已經達到密實。

5 結 論

綜上所述，在道路的修建中，對以粗粒土作為填料的路基，施工中存在的主要問題是粗顆粒土的壓實問題，而要想能夠取得滿足規范要求的壓實度，就要充分掌握路基填料的性質及結構組成，選擇恰當的施工機械、制定詳細的施工工藝。

［1］陳維 特殊路基施工關鍵技術研究.，長安大學，2004.

［2］楊世基.沖擊壓實技術在路基施工中的應用［J］.1999.

［3］譚文英.壓實度檢測若干問題的探討［J］.中南公路工程，2003，(9).

［4］莫錦德.高速公路路基粗粒土填筑施工技術［J］.西部探礦工程，2002.