沖擊壓實(shí)在高填方施工中的應(yīng)用

姚雕

（重慶創(chuàng)發(fā)路橋建設(shè)有限公司　重慶市　永川區(qū)　402160）

沖擊壓實(shí)在高填方施工中的應(yīng)用

姚雕

（重慶創(chuàng)發(fā)路橋建設(shè)有限公司重慶市永川區(qū)402160）

隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展，各種公路橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目越來越多，高填方施工應(yīng)用的也越來越加頻繁。高填方施工作為路基施工的重要方法，其施工質(zhì)量會(huì)直接到路基的穩(wěn)定性，影響公路工程的安全，所以，對(duì)高填方施工進(jìn)行研究十分必要。沖擊壓實(shí)是高填方施工中常用技術(shù)，本文就對(duì)其在高填方施工中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

沖擊壓實(shí)；高填方施工；應(yīng)用

高填方路基是公路工程中常見的路基形式，是指填方總高度在18m（土方）或20m（石方）以上的路基，其施工特點(diǎn)是填方量大、施工復(fù)雜、容易發(fā)生病害等，所以，提高高填方路基施工水平十分重要。沖擊壓實(shí)是當(dāng)前高填方路基施工常用的技術(shù)，與普通振動(dòng)壓實(shí)和傳統(tǒng)靜壓實(shí)技術(shù)相比，其采用的是非圓滾輪，具有壓實(shí)度高、作業(yè)效率高、壓實(shí)深度大等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于高填方路基施工水平提升有著極好的效果。

1　沖擊壓實(shí)的基本原理概述

沖擊壓實(shí)的基本原理是勢能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，利用不規(guī)則滾輪在滾動(dòng)過程中勢能形成的動(dòng)能，給予路基一定的沖擊作用力，使路基中的土粒發(fā)生移動(dòng)，縮小土粒間的縫隙，提高路基的密實(shí)度，保證路基的穩(wěn)定性。

沖擊壓實(shí)使用的不規(guī)則滾輪多是多邊形滾輪，主要有三邊形、四邊形和五邊形幾種（如圖1），以下就以三邊形滾輪為例，對(duì)其實(shí)際作用原理進(jìn)行詳細(xì)闡述[1]：

圖1　沖擊壓實(shí)機(jī)滾輪的主要形狀

在沖擊壓實(shí)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，沖擊滾輪會(huì)在牽引力F作用下，不斷向前方進(jìn)行滾動(dòng)，在這個(gè)滾動(dòng)過程中，當(dāng)O點(diǎn)（滾輪重心）與A點(diǎn)（滾輪接地點(diǎn)）在同一條直線上時(shí)，沖擊滾輪的重心升到最高處[如圖2（a）所示]，在繼續(xù)翻滾過程中，滾輪自身的重力會(huì)圍繞著A點(diǎn)產(chǎn)生沖擊力矩，當(dāng)下一個(gè)滾輪邊與地面發(fā)生接觸時(shí)[圖2（c）所示接地點(diǎn)B]，沖擊力矩達(dá)到最大值，此時(shí)，滾輪在滾動(dòng)過程中形成的勢能在接地瞬間會(huì)轉(zhuǎn)化成沖擊動(dòng)能，給予地面形成強(qiáng)力的沖擊作用，使路基被壓實(shí)。

同時(shí)，在接地點(diǎn)B處，滾輪的重心落到最低處，此時(shí)滾輪會(huì)受到地面給予的反作用力N和阻力R，在加上牽引力F和重心G的作用，滾輪會(huì)進(jìn)入到下一個(gè)沖擊循環(huán)當(dāng)中。

圖2　三邊形沖擊滾輪工作示意圖

在此過程中，沖擊動(dòng)能是由滾輪形成的勢能轉(zhuǎn)化而來的，其值為E=mgΔh，其中，E代表勢能能量，m是滾輪自身的質(zhì)量，g表示重力加速度，h是指滾輪重心變化的高度差[2]。

沖擊壓實(shí)的優(yōu)點(diǎn)在于其壓實(shí)作用并不是單純的沖擊或振夯，還綜合了靜力和揉搓的作用力，具有高幅低頻的特點(diǎn)，在持續(xù)快速的滾動(dòng)過程中，能夠形成較高的沖擊能量，與傳統(tǒng)振動(dòng)壓實(shí)相比，具有更大的壓實(shí)深度，雖然在加固深度上比不上強(qiáng)夯壓實(shí)，但也不會(huì)給土體結(jié)構(gòu)造成強(qiáng)烈破壞，具有較高的施工效率、較低的施工成本。

2　沖擊壓實(shí)的施工工藝流程及注意事項(xiàng)

2.1高填方路基的石方填筑與層厚控制

石方填筑是高填路基沖擊壓實(shí)的基礎(chǔ)，只有填筑施工環(huán)節(jié)質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，才能為沖擊填筑提供良好的條件。在石方填筑環(huán)節(jié)當(dāng)中，最重要的是保證填筑材料的級(jí)配等級(jí)適宜，且要分布合理，通常而言，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，石方填筑采取的是末端施工方法。

末端施工方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以使粒徑較大和較小的石塊分別位于每層的底部和上部，為沖擊壓實(shí)作用力的傳遞提供良好條件，同時(shí)，也避免了沖擊滾輪和牽引機(jī)橡膠輪胎的表面受損問題。

在高填方路基填筑過程中，還要做好每層的層厚控制，以保證壓實(shí)效果的良好。一般而言，在水平地形條件中的高填路基，每層壓實(shí)厚度以100cm為宜；在斜坡地帶的高填路基，每層填筑壓實(shí)以80cm為宜，松鋪系數(shù)多以1.15～1.20左右為佳，在具體填筑過程中，需要以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行合理控制[3]。

2.2高填方路基的基面處理與測量放樣

基面處理也是沖擊壓實(shí)前的重要準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，其具體處理措施有以下幾點(diǎn)：①對(duì)路堤填筑范圍內(nèi)的地面表層進(jìn)行清理，主要清理對(duì)象是腐殖土、草皮和生活垃圾等，清理的深度要達(dá)到100～ 200mm，保重滾輪的沖擊力能直接作用在土質(zhì)地面上。②對(duì)基面進(jìn)行平整處理，使用推土機(jī)粗略平整基面上凹凸不平的區(qū)域，當(dāng)相對(duì)高層高差超過500mm時(shí)，需要進(jìn)行分層夯填處理。③對(duì)路基表面下0.5m深度處土體的含水量進(jìn)行檢測，在其含水量在±2％范圍以內(nèi)時(shí)，才能進(jìn)行沖擊壓實(shí)，如果超過這一范圍，需要通過灑水或晾曬等措施，來對(duì)其含水量進(jìn)行控制。④在沖擊壓實(shí)施工前，還要在路基設(shè)置合適的排水裝置，以保證沖擊壓實(shí)后的路基，依然能夠正常、良好的排水。

測量放樣是沖擊壓實(shí)的重要準(zhǔn)備工作，其基本要點(diǎn)包括以下幾方面：①測量放樣要貫穿于沖擊壓實(shí)的全部路段，根據(jù)提供水準(zhǔn)點(diǎn)和導(dǎo)線點(diǎn)為基礎(chǔ)，在必要的時(shí)候可以適當(dāng)加密控制，且要復(fù)核以確保控制點(diǎn)準(zhǔn)確。②在沖擊壓實(shí)前，要通過恢復(fù)放樣的方法測量路基的邊線，確定其是否達(dá)到?jīng)_擊壓實(shí)的要求。③在表面清理完成后，進(jìn)行表面平整度的復(fù)測，并根據(jù)路基橫斷面設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，完成橫斷面的測量和繪制。④在路基邊坡的邊溝、坡腳和護(hù)坡道等區(qū)域進(jìn)行施工放樣，通過人工開挖或小型機(jī)械設(shè)備施工的方式，來開挖路基邊線，以便于后續(xù)環(huán)節(jié)的施工。

2.3高填方路基的沖擊壓實(shí)與注意事項(xiàng)

在沖擊壓實(shí)施工當(dāng)中，要根據(jù)高填方路基的實(shí)際情況選擇合適的沖擊壓實(shí)設(shè)備，然后在控制好路基基層填筑厚度的基礎(chǔ)上，使用設(shè)備進(jìn)行沖擊壓實(shí)施工，每個(gè)作業(yè)段內(nèi)沖擊壓實(shí)施工的次數(shù)要控制在20次以上，以起到良好的壓實(shí)效果；在完成沖擊壓實(shí)施工之后，還需要使用石屑來填補(bǔ)沖擊壓實(shí)過程中路基出現(xiàn)的不平整區(qū)域，然后灑水壓實(shí)，確保高填方路基整體的平整度[4]。

在高填方路基的沖擊壓實(shí)施工過程中，為保證良好的壓實(shí)效果，需要加強(qiáng)對(duì)以下幾點(diǎn)的注意：

（1）沖擊壓實(shí)設(shè)備要保持相對(duì)較高的速度，有效提高沖擊滾輪的勢能，使其轉(zhuǎn)化為更大的沖擊動(dòng)能，增大沖擊作用力，提高單次壓實(shí)的效果，加快沖擊壓實(shí)工作效率。同時(shí)，盡可能延長單次沖擊壓實(shí)路段的長度，減少?zèng)_擊壓實(shí)設(shè)備掉頭次數(shù)，從而有效提供碾壓的效率，防止出現(xiàn)過多的接頭，保持高填方路基的完整性和壓實(shí)密度的均勻性。

（2）在沖擊壓實(shí)過程中，不同地段的地質(zhì)條件有著很大差異，在相同的沖擊壓實(shí)作用力下，難免會(huì)壓實(shí)深度差異的發(fā)生，導(dǎo)致路基表面平整度受到影響，形成路基表面凹凸不平的情況，對(duì)此，需要在配備相應(yīng)的刮平機(jī)，隨時(shí)對(duì)出現(xiàn)的不平整情況進(jìn)行整平，保證沖擊壓實(shí)效果的良好。

（3）在沖擊壓實(shí)過程中，不同的沖擊壓實(shí)設(shè)備其作業(yè)工藝也有所差別，比如雙輪沖擊壓路機(jī)，其施工是以兩次通過為一遍，也就是說路基壓實(shí)寬度的一個(gè)單位是4m，而單輪沖擊壓路機(jī)一個(gè)單位是一次通過的輪寬。

（4）在沖擊壓實(shí)施工中，路基表面0.5下的含水量也是需要重視的重點(diǎn)內(nèi)容，由于沖擊壓路機(jī)會(huì)形成較大的壓實(shí)功，此功的傳遞僅會(huì)在小于最佳含水量土體中有效傳遞，如果含水量大于最佳含水量，那么在壓實(shí)功作用力下，會(huì)使路基發(fā)生翻漿、彈簧等現(xiàn)象，極大的影響高填方路基的沖擊壓實(shí)效果。一般而言，最佳含水量是在2個(gè)百分點(diǎn)以下。

（5）雖然過大的含水量會(huì)給路基沖擊壓實(shí)造成不良影響，但如果過于干燥，也會(huì)使路基壓實(shí)出現(xiàn)表面砂化的問題，給作用力的向下傳遞造成干擾。因此，當(dāng)路基表面過于干燥時(shí)，還應(yīng)該采取灑水、拌和的方法，來保證沖擊壓實(shí)過程的順利，保證壓實(shí)效果[5]。

（6）對(duì)沖擊壓實(shí)使用范圍進(jìn)行適當(dāng)控制，以防止在沖擊壓實(shí)過程中給路基結(jié)構(gòu)造成破壞，一般而言，在暗板涵厚度低于2.5m、距離結(jié)構(gòu)物小于5m時(shí)，應(yīng)禁止使用沖擊壓實(shí)施工。

（7）對(duì)沖擊壓實(shí)效果進(jìn)行檢測。常用的檢測方法是沉降檢測，通過設(shè)置合適的檢測點(diǎn)，確定沉降值在可控范圍之內(nèi)，當(dāng)沉降過大時(shí)，需要進(jìn)行專門的記錄，并分析其發(fā)生原因。同時(shí)，還需要對(duì)其外觀進(jìn)行檢查，路基沖擊壓實(shí)后表面要足夠平坦，有清晰、條理的橫向輪跡，在縱向上波谷和波峰間要等距。

3　結(jié)語

隨著我國城市化的快速發(fā)展，公路工程等的建設(shè)不斷擴(kuò)大，對(duì)于高填方路基的施工質(zhì)量提出了更高要求。沖擊壓實(shí)作為高填方施工常用的技術(shù)手段之一，對(duì)于高填方施工的穩(wěn)定、安全有著極大的影響，所以，深入了解沖擊壓實(shí)的作用原理，掌握沖擊壓實(shí)使用的工藝要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，對(duì)于提高高填方施工質(zhì)量、保證公路工程安全有著重要意義。

[1]王純鳴.沖擊壓實(shí)技術(shù)在高填方填土路基施工中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010，11：229～231.

[2]葉曉斌.沖擊壓實(shí)技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用[J].科技傳播，2011，17：161～162.

[3]陽鑫.探討沖擊壓實(shí)技術(shù)在高填石路基施工中的應(yīng)用[J].中外建筑，2015，02：117～118.

[4]謝建立.沖擊壓實(shí)技術(shù)在高填方路基施工中的應(yīng)用[J].交通世界（運(yùn)輸·車輛），2013，12：196～197.

[5]胡偉.沖擊壓實(shí)技術(shù)在高填石路基施工中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2013，10：50～51.

U416.1

A

1673-0038（2015）29-0308-02

2015-7-6

姚雕（1988-），男，本科，主要從事路橋施工工作。