沖擊式壓路機在路基壓實施工中的應用探討

李鑫，李寧

（中交路橋華北工程有限公司，北京101100）

1 引言

在新時期背景下，沖擊壓實技術的出現對提高公路施工質量有非常重要的作用。在實際工作中，沖擊式壓路機具有穿透力強和影響深度大的特點，在高填方公路路基施工期間，使用傳統的靜碾壓路機無法有效處理高填方路基的不均勻形變問題，還很容易造成路面的下沉、塌陷和開裂現象。但是在應用沖擊式壓路機后，這些風險因素都能夠很好地規避，大大提升了工程質量與施工的安全性。

2 工程概況

國道335 線黃百段公路位于內蒙古自治區包頭市，該路段起點樁號為K5+500，終點樁號為K84+916，該路段總長度為79.416km。全合同段路基土石方工程共挖掘土方約6.6×105m3，而路基填方約為1.92×106m3，線路需穿行耕地、草地、林地等不同地貌，由于項目建設有效工期較短，為提升路基的強度和耐久性，降低路基沉降量，在本次工程中，選用三邊形雙輪沖擊式壓路機進行路基壓實工作，提高路基壓實度。

3 沖擊式壓路機介紹

沖擊壓實技術具有連續滾動沖擊、非圓形和大功率的特點，在20 世紀由南非Aubrey Berrange 公司研發，隨著時間的推移，20 世紀90 年代，該技術開始被大范圍推廣。自1995 年，沖擊式壓路機正式引入我國，相比傳統的壓路機，該設備最大的特征是具有非圓形的沖擊輪外形，這種設計方式可以使壓路機行駛更為平穩，而且能耗較低。外形設計包括三邊形、四邊形和五邊形，沖擊輪可以有1 個也可以有2 個，分別稱為單輪沖擊式壓路機和雙輪沖擊式壓路機，常見的牽引方式有2種：拖式和自行式。沖擊式壓路機的動力來源分為3 個方面：沖擊輪轉動的動能、沖擊輪重心位置提升所蓄的勢能和沖擊輪在滾動時克服土體發生形變所產生的功。

4 沖擊式壓路機施工工藝

采用沖擊式壓路機進行作業的過程中，要注意以下要點：

1）保證路基填筑的長度大于300m，而且填筑材料的含水量要滿足要求，然后利用振動壓路機進行分層壓實，沖擊碾壓的范圍外側要進行加寬，寬度約為1～1.5m，而且沖擊碾壓的轉彎處要在距離橋臺等構筑物的30m 范圍內，之后在此基礎上完成坡腳界線樁的放樣工作。如果由于受限無法進行加寬，可以使用振動壓路機將路堤邊緣處2～3m 范圍內進行分層壓實。

2）在路基壓實過程中，應選擇合適的牽引車，確保其功率與沖擊式壓路機的噸位、型號等參數相匹配，保障壓路機的前進速度在10km/h 以上。另外，如果建設場地的寬度大于壓路機的轉彎半徑的4 倍以上，需要將場地沿著道路中心線一分為二，壓路機的具體行駛路線如圖1 所示[1]。

圖1 施工場地寬度大于壓路機轉彎半徑4 倍時的行駛路線

3）在沖擊碾壓過程中，應采用錯輪的方式，即2 個輪之間的輪跡不發生重疊，而且橫向位置留有26cm 的間隙。

4）如果工作面波動幅度較大，需要馬上停止碾壓工作，使用平地機對工作面進行修整。另外，如果施工場地揚塵較為嚴重，可適當灑水，如果土壤中水含量比較低，可以在施工前一天進行灑水將土壤潤濕。

5）如果出現彈簧土的情況，同樣要停止施工，及時采取有效措施進行處理，確保無誤后方可繼續進行。常見的處理方式包括摻灰和換填。

5 沖擊式壓路機的應用分析

為了獲得較好的沖擊效果，應合理確定沖擊碾壓次數，選擇具有代表性的路段進行高填方試驗分析。

5.1 準備工作

沖擊碾壓前，需要對施工路段的填筑層次、高度等參數信息進行統計，還要對已經用于填筑的土的物理性能試驗結果進行分析研究，如最大干密度、顆粒粒徑以及天然含水量等。采用測量儀器在路基上布置測點，之后用白灰進行標記。本項目試驗路段選擇在主線K32+000～K33+000 段，該段所用填土為含細黏土砂，該物質最大干密度為2.04g/cm3，塑性指數為5.0，最佳含水量為8.4%。之后選擇2 個斷面布置測點，測點數量為6 個。使用水準儀對測點的高程進行測量，并做好數據記錄工作，再利用灌砂法對布置測點的壓實度進行檢測，同樣做好記錄工作。需要特別注意的是，壓實度的測點要避免與高程點重疊。

5.2 沖碾過程

首先，沖擊式壓路機要先從路基一側的邊緣向中心行駛，行駛到中點位置后沿著道路中心方向朝起點行使，到達起點后轉動方向沿著路基邊側行使。另外，牽引車在行駛過程中需要注意的是，前進方向要和沖擊式壓路機行駛方向一致，而且要與其壓實輪的輪跡重疊，重疊寬度要在1/3 輪寬以上，確保弧形輪中間位置可以被碾壓到，根據這種方式，循環往復。沖擊式壓路機的輪跡達到路基另一側邊緣后，此時已經完成第一次沖碾。由于壓實輪弧形的結構特征，第一次沖擊碾壓結束后，仍然有一部分路基沒有被碾壓到，所以，為了將所有工作面進行沖碾，需要開始第二遍、第三遍……第五遍沖碾時，基本將所有工作面沖碾完成，這時可以停止沖碾操作，進行下一步路基的高程檢測和壓實度檢測。其次，恢復所有測點，保障準確率，同時對其高程進行測量，并對第五次沖碾時的高程數據進行記錄。因為路基上層土體經過沖碾后已經較為松散，因此，檢測其壓實度時，要挖掘一定厚度的土體，確保檢測結果真實有效，之后使用常規的檢測方式進行測量，并對第五遍沖碾時路基的壓實度情況進行記錄[2]。最后，完成沖碾工作的最后環節，反復沖碾10 遍、15 遍、20 遍和25 遍，并將沖碾后的壓實度和高程進行整理分析，繪制成表格，為日后分析工作提供數據參考。具體情況如表1 所示。

表1 沖碾5 遍、10 遍、15 遍、20 遍、25 遍的壓實度和高程數據

從表1 可以發現，使用沖擊式壓路機對路基路面進行沖碾后可以有效降低沉降量，而且可以提高整體的壓實度。當沖碾20 遍以后，路基沖碾效果已經比較顯著，因此，在針對路基路面進行沖碾時，沖碾次數不得少于20 次。

5.3 沖碾注意事項

剛剛完成沖碾的路段可能存在土狀松散和路面凹凸不平的情況，需要對路面進行二次處理，使用光輪壓路機進行碾壓，完工后要對其碾壓效果進行檢查，確保合格后方可進行下一步操作。需要注意的是，如果填土高度小于2m 或者靠近結構物臺北2m 范圍內的結構物頂端不可進行沖碾。在沖碾過程中，始終保持測點的水平位置不變，同時要保證測點位置的固定。

5.4 沖擊碾壓所應用的儀器和設備

對路基路面進行沖碾時，所采用的機械設備包括：沖擊式壓路機、平地機和壓路機的等。另外，常用的實驗儀器包括：灌砂法實驗儀器和水準儀等。

6 結語

總而言之，針對高填方路段路基進行沖擊碾壓時，沖碾20遍可以達到最為理想的沖碾效果，而且補壓效果也是最為顯著的。另外，應用沖擊式壓路機對公路工程路基路面進行沖碾補壓施工，能夠降低沉降量，還可以提高路基的壓實度，從而減少路基自然沉降的時間，有效規避路基的形變情況，這些都可以為新路基和老路基的有效結合奠定堅實基礎，為公路工程的質量安全提供重要保障。