高速公路路基施工沖擊碾壓技術的應用

朱炳科

(江蘇省交通工程集團有限公司，江蘇 鎮江 212000)

0 引 言

路基作為道路結構重要的組成部分主要承受了來自路面的荷載。由于路基壓實度不合格而造成的車轍、凍脹等病害而引起的道路破壞不勝枚舉，給出行安全留下了隱患。路基的壓實誤差較大、壓實不均勻、壓實度偏低是造成路面破壞的主要原因，這也就對公路路基的施工技術提出了更高的要求。沖擊碾壓技術作為一種新興的路基壓實技術，能夠顯著提高路基的強度、穩定性、降低工后沉降，在目前的工程中應用越來越廣泛。

1 公路路基壓實概述

行車荷載能夠使得路基產生彈性應變，應變雖然較小，但是對于松散的路基在荷載作用下就很難保持原來的狀態，路基的穩定性和強度就會受到影響，進而產生形變。而以上的情況則可以在施工的過程中采取措施來得到減緩或者消除。施工的過程就是對土壤破壞重塑的一個過程，破壞土壤原有的自然形態，然后通過外力作用進行重新的壓實，進而滿足設計要求。對路基土的壓實主要分為靜壓、振動、沖擊三種形式，其作用方式如圖1所示。

圖1 黃土路基壓實的三種形式

1.1 機械碾壓法

機械碾壓法是最為常見的一種路基壓實方法，主要是用壓路機、平碾等各種重型設備在路表面反復開動通過重力作用將松散的土體壓實，同時在碾壓的過程中向其中摻入生石灰等來提高路基的強度。確保道路在運營過程中不會因為行車荷載而導致路基路面出現較大的下沉，同時通過碾壓還增加了土體的不透水效果，提高了路基的穩定性。機械碾壓法主要通過的是靜壓作用，靜壓作用主要應用的是羊足壓路機和光滑輪壓路機，通過對路基土施加不同大小的靜壓力對進行壓實作用，該壓實機理主要是布辛尼斯克理論。

1.2 沖擊碾壓法

沖擊碾壓技術是目前新興的一種路基加固技術，該技術在公路、機場、港口等工程中都得到了廣泛的應用。沖擊壓實則主要是采用的重錘，重錘通過低頻率高幅度的沖擊方式來產生較大的力來對土體進行壓實，通過沖擊的壓實方式能夠使壓力波達到更深的層次，可以得到最大程度的壓實。應用沖擊碾壓的工藝進行施工其加固深度能夠得到明顯的提升，而且通過實際的工程可以發現應用該方法能夠顯著節約施工的成本并且縮短施工的工期，提高施工效率。

沖擊碾壓在其一方面能夠使得土顆粒進行重新的分布組合，孔隙減小，孔隙之中原有的水和空氣能夠排出，同時也增大了土體的密度，使得土顆粒之間彼此擠密，土體形成一個密實的整體，增強了土體的強度以及穩定性。另外一個角度，土體由于被壓密使得其透水性會得到明顯的降低，而且毛細作用也會減弱，水穩性得到顯著的提升。沖擊碾壓技術主要是通過垂直振動來對土體進行壓密，具有較大的沖擊輪質量以及較快的行駛速度，沖擊碾壓技術同時具有靜力碾壓、振動碾壓以及強夯的特點。

1.3 振動碾壓法

振動碾壓法通過振動器產生了高頻率的振動，該振動會傳遞給路基，路基土受到振動的影響，也會出現接近自身固有頻率的振動，降低了顆粒之間的摩擦力作用，促使小顆粒填充至大顆粒之間的孔隙中，進而增大了土體的密實度。在進行振動碾壓的過程中，振動輪會對土體產生反復的沖擊力，壓實材料也被一次次的沖擊波而壓密，沖擊波在進入土體之后還會朝著縱深方向進行擴散與傳播。振動碾壓技術在壓實機理方面與強夯法有相似之處，振動的壓實方式主要是通過振動機產生高頻率、低振幅的壓力波于土壤的表面，由于壓力波的作用，使得土顆粒在時時刻刻中處于運動的狀態，土顆粒之間的摩擦阻力所有減小，土顆粒發生重排，進而使得土體進行壓實。振動壓實法是基于振動原理提出的壓實方法。

2 沖擊碾壓技術在路基施工中的應用探討

2.1 沖擊碾壓技術在路基施工中的應用價值

(1)能夠提高公路路基的穩定性

沖擊碾壓技術的壓實機和壓實輪具有巨大的能量，通過對公路路基進行多次反復的沖擊碾壓，使得路基材料的密度增大，形成了較厚的加固層，能夠實現對路基的加固，使路基更具有穩定性。通過沖擊式的碾壓能夠將沖擊力在路基材料中由上而下的進行全面的傳播，使路基材料發生變形，增大其密度，使路基更加穩定。

(2)減少工后沉降的發生

在進行路基施工的過程中，由于不同區域路基所處的地形環境以及路基材料有所差異，因而會出現不同程度的工后沉降。當工后沉降超過某一限度時就會使道路出現變形以及裂縫，影響道路行駛的安全性能。然而通過應用沖擊碾壓技術能夠降低高速公路工后沉降，進而減少高速公路出現裂縫和變形的情況，確保高速公路的安全使用。

(3)加快舊路改造施工

沖擊碾壓技術目前也常應用于道路的改建工程中，道路在改建時需要提高路基的質量，滿足新路等級的壓實標準。對于傳統的工藝就是對路面、路床、路堤進行開挖，之后再回填壓實。然后采用沖擊碾壓技術則不需要在對路面和路基進行開挖，能夠直接對原路面進行沖擊碾壓施工，一方面能夠使路基的質量達到要求，另一方面還能有效利用舊路面，節約筑路材料，加快工程進度。

2.2 沖擊碾壓技術在高速公路路基施工中的應用

(1)前期準備工作

在對路基進行沖擊碾壓施工之前，需要提前進行一些前期的準備工作。首先是對路基表面的檢查和清理，確保路基表面能夠符合沖擊碾壓的條件，清除表面的雜物，保證其整潔和工整。另外就是要測量路基的含水量，如果路基的含水量超過了沖擊碾壓的標準，則需要施工人員通過有效措施來降低路基含水量，如果含水量低于沖擊碾壓的標準，則應當進行水分補給作業，確保在進行沖擊碾壓時含水量能夠符合要求。然后需要精確的選取沖擊碾壓的沉降點，在選取的位置設置標志。另外在進行碾壓之前還需要對路基的壓實度進行檢測，最后還要檢察路基的平整度，如果平整度未能達到相關的要求，則需要施工人員根據平整度的要求進行平整作業，使得在沖擊碾壓過程中，平整度能夠達到要求。

(2)地基檢測與測量放樣技術

在進行路基施工的過程中，應當采用合適的檢測方法來對土體性質以及路基材料進行檢測。在路基檢測中也有很多相關的規定對路基材料的各項參數進行檢測，確保路基材料能夠滿足道路建設和沖擊碾壓的標準。在目前的檢測中，對于路基材料含水量和干密度主要采用擊實試驗的方法，壓實度檢測主要采用灌砂法。在施工中，由于當地環境以及氣候條件的影響，因此在進行地基測量放樣時一定需要按照相關的規定以及標準進行，同時還要對測量點進行定期的檢查，確保各項數據的準確性。

(3)路基填土與整平技術

在完成了路基的檢測以及測量放樣工作，之后應當對路基進行填土和整平。填土和整平工作能夠直接影響路基的穩定性和路基材料的壓實性。填土和整平作業進行方格網的鋪設，在沖擊碾壓的過程中，路基受到了壓實沖擊力會出現位移的現象，也由此加大了沖擊碾壓的難度。

(4)沖擊碾壓技術

在進行沖擊碾壓的過程中，需要綜合的考慮碾壓的方法、速度、次數等方面。路基碾壓施工時可以采用錯輪回轉法進行沖擊碾壓，碾壓的速度要充分的考慮到路基所在區域的地形環境、含水量、路基材料性質等，將沖擊碾壓的速度控制在合適的范圍之內，碾壓的過程應當保持勻速，確保壓實機和壓實輪與路邊能夠保持安全距離。然后根據公路路基土的性質以及壓實的程度確定出碾壓的次數，最后還要保證沖擊碾壓的平穩性，盡可能的避免出現碾壓不均衡的現象。

3 結 語

綜上所述，沖擊碾壓技術具有頻率低、振幅大、能量大、尺度深、壓實程度更高的特點，能夠有效的保證高速公路路基的穩定性和施工的質量，加快了工程的進度，降低了施工成本，提升了公路工程的經濟效益。