高填路堤沖擊碾壓補強壓實施工技術

姚 鋼

（中鐵十九局集團第三工程有限公司，遼寧沈陽 110136）

1 工程概況

綏芬河至滿洲里國家高速公路海拉爾至滿洲里段公路，起點順接牙海高速海拉爾北互通處，終于滿洲里新公路口岸，主線總長188.680 km，其中新建段長21.389 km，改建段長167.291 km。主要控制點為海拉爾北互通、巴彥庫仁鎮、呼和諾爾、西烏珠爾蘇木、扎賚諾爾，滿洲里新公路口岸。設計速度100 km/h，全線采用雙向四車道高速公路標準建設，改建段路基寬度整體式斷面采用24 m，分離式路基采用單幅12 m，新建段采用整體式26 m。荷載等級利用橋涵采用原技術標準，新建橋涵采用公路I 級。

輔道（國道301 線恢復工程）起自海拉爾東互通，止于滿洲里東，路線全長226.399 km，其中新建132.157 km，改建61.357 km，利用32.885 km，分段采用一級、二級、三級公路標準建設；嵯崗連接線25.626 km，采用三級公路標準建設，設計速度40 km/h，路基寬度8.5 m。項目建設過程中部分路基發生不均勻沉降，為有效解決沉降問題，擬采用沖擊碾壓工藝進行壓實處理，以確保工程施工質量。

2 沖擊碾壓工作原理及特點

2.1 工作原理

沖擊式壓實機械主要分為2 部分，即牽引機和壓實輪，其中壓實輪多采取非圓截面形。其施工流程可分為3 個步驟：揉壓→碾壓→沖擊。不同步驟工作原理如下：

（1）揉壓。壓實過程中，牽引機會帶動壓實輪展開工作，壓實輪會從輪廓曲線的最小半徑開始運行，之后逐漸增大半徑，在整個過程中，壓實輪和地面的接觸面積越來越小，地面給予壓實輪的支持力越來越大，整個過程地面施加的支持力大于壓實輪本身的重力。

（2）碾壓。當壓實輪的運動半徑到達最大值時，會在某一瞬間，地面施加的支持力等于壓實輪本身的重力，該過程產生的動能為壓實輪平動動能和轉動動能的總和。

（3）沖擊。壓實輪繼續滾至下一輪輪廓曲線的最小半徑位置，對沖擊輪進行受力分析，發現其垂直方向的加速度大于重力加速度，壓實輪會沖擊地面土體，加速路基填料的結構發生變化。

正是由于不斷重復“揉壓→碾壓→沖擊”步驟，使得地表土體中的水和空氣加速排放，同時加速土體內部細微顆粒移向粗顆粒間隙，最終起到路基土體壓實的作用[1-3]。

2.2 沖擊碾壓的特點

對比于傳統的壓路機，沖擊壓路機的生產效率高于原來的5 倍左右；沖擊壓路機的行進速度是原來的10 倍左右，大約為15 km/h。沖擊壓路機的出現，在一定程度上提升了工程進度，加強了工程質量。需要注意的是，沖擊壓路機在具體工作時，要合理控制其運行速度，過快會導致其和地面的接觸時長過短，達不到壓實效果；過慢會造成沖擊能不夠。

對比于傳統的壓路機，沖擊壓路機壓實的影響深度為原來的4 倍左右，具體壓實影響深度大概為3 m，有效影響深度為1.8 m。此外，沖擊壓路機的沖擊力大致為4100 kN，正因為沖擊壓路機的高沖擊力影響，使得被壓實過后的路基沉降量大幅度減小。

沖擊壓路機對路基土體中的含水量要求較為寬泛，傳統壓路機要求路基土體的含水量和最佳含水量之間的誤差≤2%，則沖擊壓路機要求的含水量和最佳含水量之間的差距≤5%。

3 沖擊碾壓補強壓實施工工藝

3.1 施工準備

確定好需要展開沖擊碾壓的路段，對路段進行整理打掃，保障沖擊壓路機能夠均勻有效地施加最大沖擊力，實現最佳的沖擊碾壓效果；對于不能進行轉彎的路段，要對其進行改造修建，為沖擊壓路機轉彎行進提供道路基礎。要全方位了解沖擊壓路機，熟悉沖擊壓輪機的各項參數指標，方便后期順利操作。利用白灰布點在施工現場進行設計，或者借助全站儀測量實際坐標，在確定好一系列參數之后進行沖擊技術研究，計算出最佳的沖擊碾壓次數。

3.2 測量放樣

在已經規整干凈的路基地段實施放樣檢測，精確測量出沖擊碾壓之前的地段標高，方便后期測量并計算出沖擊碾壓后的路基沉降量。

3.3 試驗段布置

不管是地基沖擊碾壓，還是路基分層實施沖擊碾壓，都要求工作地段的碾壓寬度＞25 m，長度＞255 m，并且要求間隔20 m布置1 個檢測斷面，各檢測斷面會設置3 個測點，依次在路基地段的中間、左邊和右邊，其中左右兩測點距離路基邊緣約1 m。利用全站儀設備準確測量沉降點的地坐標，并詳細記錄，后期沖擊碾壓結束之后，可依據該地坐標計算標高。每沖擊碾壓5 遍，就需要進行1 次壓實度和沉降量測量，準確記錄之后進行數據分析，進一步計算出最佳的碾壓次數。

3.4 其余施工段

其余施工段可按照試驗段的施工技術實施沖擊碾壓，并且在實際操作過程中，依據不同地段的特征，對沖擊碾壓次數進行調整，最后依據地段的檢測數據信息，確定是否繼續進行沖擊碾壓。

3.5 具體沖擊碾壓過程

具體沖擊碾壓時，沖擊壓路機會順著路基邊緣開始工作，當行駛至該路線終點后繼續反向駛向起點，注意沖擊壓輪機行駛全程和路線的中心線相平行，在牽引機的作用下，會使得壓實輪的輪跡相互重疊約1/2，以此來確保弧形輪的中間位置被沖擊碾壓充分，重復操作，直至沖擊壓路機抵達路基邊緣的另一側，整個沖擊碾壓過程如圖1 所示。

圖1 沖擊碾壓示意

沖擊壓輪機的壓實輪為弧形結構，完成1遍沖擊碾壓后，會存在局部路基沒有碾壓的現象，因此，會繼續展開第2 遍、第3 遍、第4 遍等，當沖擊碾壓次數到達5 遍時，工作人員會對碾壓地段的壓實度、沉降量、含水量、最大干密度以及孔隙比進行檢測分析。若檢測出的地表土體含水量低于最佳含水量，需要立即使用推土機、平地機將路基地段規整，并進行灑水操作，灑水至地表土體含水量等于或者高于最佳含水量時即可停止，之后可繼續展開沖擊碾壓。

當路基地段的沖擊碾壓次數分別為5、10、15、20…時，要全面檢測壓實路基的壓實度、最大干密度以及孔隙比，并進行詳細記錄。沖擊碾壓時，若沖擊力過大造成輪跡過深，會對后期的壓實工作帶來困難，要采取推土機對其進行平整，之后繼續進行沖擊碾壓；若路基表面塵土飄揚，會對施工人員造成影響，可采取均勻灑水的方式有效預防。

沖擊碾壓操作結束之后，要借助重型鋼輪壓路機對路基進行壓實，加速路基的密實規整，同樣出現路基表面干燥的情況，可及時灑水進行處理，要保障沖擊碾壓的壓實效果達到最佳。對于高填路堤要展開補強壓實操作，可設計沖擊碾壓次數為20 遍。

3.6 質量檢測及控制措施

（1）沉降量。在檢測沉降量時，會依據設計布置的沉降觀測點進行測量，實際沖擊碾壓之前利用水平儀準確測定沉降標高，等沖擊碾壓10 遍后，會對沉降觀測點進行第1 次標高測量；繼續等至20 遍時，測量第2 次標高。

（2）壓實度。在路基各檢測斷面處設置2 個檢測點，在距離路基中心軸線約2/3 處左右各設置1 點。經過10 遍沖擊碾壓后，進行壓實度測量；之后20 遍沖擊碾壓結束后，再次實施壓實度測量。

（3）設備。項目主要使用到三邊形沖擊壓路機，為了進一步加強路基質量，需要對相關設備進行全方位管理，具體為：①成立專門的管理部門，并布置需要負責的機械設備，自進場放置至后期維護，都需要管理部門全程監督；②制定詳細的設備臺賬，記錄設備參數和使用流程，確保設備的長期使用；③盡量派遣經驗豐富的專業人員展開操作，避免操作不當造成設備故障；④定期進行維修保養。

4 結束語

針對公路的高填路堤施工工程，使用沖擊碾壓技術能夠高效地預防各類路基病害問題，同時能夠深度加強路基質量，提升路基的密實程度。政府聯合施工單位必須要規范沖擊碾壓技術的施工工藝，繼續全方位探索沖擊碾壓技術，通過不斷優化和更新，提升沖擊碾壓的工作效率，加強公路路基質量，縮短公路建設工期，促進公路工程建筑事業的可持續發展。