公路工程路基路面壓實技術

李建偉

摘要：由于我國經濟的快速發展，高速公路里程增長速度加快。隨著交通事業的發展，公路施工材料價格也隨之上漲。為了節約成本，大量新型的路基施工材料被應用于路基路面的施工當中去。隨著新材料的應用，原有的路基路面壓實技術以經不能滿足現有工程要求。而沖擊碾壓技術因為其獨特的工程力學性質直接決定了在路基路面施工過程中的關鍵作用。本文根據對現有的公路路基路面壓實技術的研究分析并結合實際工作經驗，對沖擊壓實技術在公路工程方面的應用進行了相應的研究與改進。主要研究內容有以下幾個方面：1）研究分析了現有路基路面壓實技術中存在的主要工程性問題，以及導致這些缺陷的主要原因。2）結合理論分析與常年實際工作經驗總結，對沖擊壓實技術在路基路面方面的應用進行了相應的研究。3）針對沖擊壓實碾壓技術的應用，對原有的沖擊壓實技術進行了一定的技術改進，使之更加適應公路路基路面的壓實。

關鍵詞：路基路面；壓實技術；公路工程；理論分析；技術研究；沖擊碾壓

中圖分類號U4 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2015）12-0068-02

1.概述

隨著我國經濟的快速發展，公路作為經濟發展的主要動脈這些年來迅猛發展。但是由于路基路面材料的價格逐年上漲，大量的新材料被應用與公路工程中，而原有的壓實技術已經不能滿足現有的工程要求，成為了限制公路工程發展的一大瓶頸。沖擊碾壓技術由于其獨特的工程特性在路基路面壓實方面可以在一定程度上有效的解決這類問題。

沖擊壓實技術由于其在工程上的獨特力學特性，導致了沖擊壓實技術在進行壓實擠密施工中的普遍使用。沖擊壓實技術的大規模使用是源自于南非工程師對沖擊壓實方法進行改進。隨著九十年代我國高速公路建設浪潮的發生，沖擊壓實技術在我國得到了普遍應用。我國在九十年代，對于沖擊壓實技術也進行了相應的改進，使之更加適應我國的地質情況與施工條件。隨著研究與發展，沖擊壓實技術在天然基礎中的應用逐漸成熟，并成為現在主要的地基處理技術之一。

2.沖擊壓實技術主要技術特性研究

沖擊壓實技術主要依靠沖擊壓路機進行。沖擊壓路機根據其驅動方式主要分為自行式與拖曳式。由于不同種類的壓實機械會直接導致在編制壓實方案時產生較大的差異。所以對于沖擊壓實技術的主要技術要點要進行重點研究。

2.1沖擊壓實技術理論研究與分析

沖擊壓實技術主要依靠壓實機械的沖擊力對土壤或者壓實對象產生壓實作用。根據對沖擊壓實技術的理論研究，對于沖擊壓實技術中的壓實作用，我們得到了以下幾點結論。

1）動態沖擊勢能：由于沖擊壓實機械在行進過程中，沖擊輪會以一定的速度對下部待壓實部位產生一定的沖擊勢能。所以根據力學計算我們可以得到在壓實過程中速度越大，動態沖擊勢能也就越大。

2）靜態能量：靜態能量由壓實機械的自身重量提供。壓實機械通過自身重力對下方壓實部位進行相應的擠壓作用，從而達到壓實效果。根據力學計算，當壓實機械質量越大，壓實效果也就越好。

根據對于沖擊壓實技術的理論研究與力學計算，我們關于沖擊壓實技術可以得到以下幾點其他壓實技術所沒有的技術優點。

（1）壓實深度大：由于沖擊壓實技術對于待壓實部位的壓實效果主要來自于低頻大幅度的沖擊波。所以壓實機械會產生能量較大的沖擊波，這樣的沖擊波在一定程度上具有地震波的傳播性質，這樣獨特的工程力學性質直接導致了沖擊壓實技術具有其他壓實技術所不具備的力學傳播性能。

（2）松鋪厚度較大：由于沖擊壓實技術在壓實深度上的獨特優點，決定了在采用沖擊壓實技術時，可以增大松鋪厚度。即便是較大的松鋪厚度也可以受到足夠的壓實作用，滿足后期的力學要求。

（3）沖擊力較大：根據實際工作經驗總結可以基本上得到，沖擊壓實過程中產生的沖擊力為沖擊壓實機械自重的25倍。所以沖擊壓實機械借助自身自重可以提供較大的壓實力。

（4）壓實范圍廣，受土質影響小：由于在壓實過程中，待壓部位自身的性質會直接決定壓實效果。但是由于沖擊壓實的強力沖擊作用，對于大多數的待壓材料，均可以有效得到壓實。

2.2沖擊壓實技術適用性以及關鍵影響因素研究

根據常年工作經驗總結，并結合對沖擊壓實技術的理論分析，我們可以得到影響沖擊碾壓效果的主要因素有以下幾點。

1）沖擊壓實速度：沖擊壓實速度直接決定了沖擊壓實機械對下層待壓部位的沖擊壓實勢能。

2）碾壓遍數：合理的沖擊壓實遍數可以有效的節約施工成本，并可以在較低的成本下取得較好的壓實效果。

3）沖擊壓實能量大小：根據對于常年經驗總結可以得到，沖擊壓實能量越大，待壓部位的壓實效果越好。

沖擊壓實技術雖然具有較好的壓實效果與工程可行性，但是由于其獨特的力學性質，在一定程度上限制了沖擊壓實技術的可行性。針對這一問題，結合常年工作經驗可以得到以下幾點結論。

1）壓實機械類型決定了壓實技術的可行性，其中三邊形的壓實機械適用于除了舊水泥路面的其他絕大部分路基路面工程。

2）四邊形以及五邊形可以使用絕大部分的路基路面工程的壓實作業，且尤其適合舊水泥路面的壓實。但是這種沖擊碾壓技術由于其自身缺陷，對于其他路基路面的壓實效果較差。

3.沖擊壓實技術在路基路面壓實過程中試驗驗證

本次試驗采用相應的數據模擬技術以及有限元分析技術，對現有的沖擊壓實技術模擬在路基路面壓實過程中的壓實機理進行相應的計算機模擬，并結合模擬結果對該技術進行相應的改進。

3.1沖擊壓實技術試驗與驗證

針對某一公路施工中的路基路面技術進行相應的數理分析，運用有限元分析軟件進行相應的模擬與分析。根據計算機分析結果得到了以下幾點結論。

1）根據軟件模擬結果，隨著深度增加，壓實度逐漸增加，在達到待壓部位中部時，壓實度達到最大值。但是隨著深度的進一步增加，壓實度會相應的逐漸降低，但是當壓實深度達到最大值時，相應的壓實度會隨之降低到最低值。

2）根據計算機對于不同壓實遍數下的壓實度的成長規律的分析結果，可以認為，在前二十遍的壓實過程中，壓實度增加速度逐步增大，隨著壓實遍數的增加，壓實度逐步降低。壓實度在壓實遍數達到三十遍時達到峰值。

3）利用計算機對沖擊壓實的適宜壓實厚度進行相應的分析與研究可以得到最佳壓實度。當松鋪厚度達到60cm時，壓實度會較大，但是水分的流失較快。當松鋪厚度達到100cm時，壓實度降低至最小值。根據計算結果可以認為在松鋪厚度達到80cm時，整個單項工程造價最為經濟合理。

3.2沖擊壓實技術的改進研究

根據對于有限元分析結果進行相應的判斷，并結合具體實際施工經驗，對于現有的沖擊壓實技術進行相應的改進。具體改進措施如下。

1）在進行相應的沖擊壓實施工時，將下層構筑物的松鋪厚度控制在80cm左右，這樣的松鋪厚度可以在有效的保證壓實度的同時，可以有效的降低相應的施工成本。

2）為了保證采用沖擊壓實可以取得較好的壓實效果，在采用沖擊壓實技術施工時，壓實遍數宜控制在三十遍，但是在施工過程中，可以根據不同的地質情況進行相應的改進，但是上下幅值不宜超過5遍。根據具體施工條件，壓實遍數上下浮動宜為20%～30%。

3）為了保證沖擊壓實的實際壓實效果，對于待壓部位的中下層要作為重點施工質量控制要點進行質量控制，由于待壓部位的下部區域較低的壓實度，可以直接將下部作為關鍵點進行控制。

4.結論

本文根據對沖擊壓實技術進行相應的技術理論分析與試驗驗證，對沖擊壓實技術在公路路基路面施工方面提供了相應的技術改進與建議。并利用試驗驗證與計算機模擬相結合的方法對改進結果進行驗證。針對今后的路基路面壓實施工，提出了相應有效的工程建議。