高速公路土石混填沖擊碾壓試驗應用分析研究

沈勇

摘 要：利用沖擊碾壓試驗，對土石混填路堤的強度性能進行測試，有利于針對性地提升路基混合體整體的壓實度。本文以京秦高速公路土石混填沖擊碾壓試驗應用為探討主題，通過規范化的試驗流程，測試碾壓前后路基壓實度的變化，以及沖擊碾壓對高填路基沉降量、填料密度帶來的影響。

關鍵詞：土石混填;沖擊碾壓;試驗

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A

0 引言

利用沖擊壓路機，沖擊并碾壓處理地基土，是提高地基土強度性能與壓實度的一種有效方法。近年來，道路工程建設規模日益擴大，道路地基的施工建造面臨著更高的質量要求，運用沖擊碾壓，測試高速公路土石混填路堤的壓實效果，以此確定對路堤結構予以補強加固的方式方法，是全面提升道路路基強度與承載水平的必要路徑。

1 試驗內容

1.1 試驗內容和試驗時間

以目前正在施工中的跨越山區的京秦高速公路工程為例，由于當地存在起伏較大的地形地貌，且山嶺較為陡峻，因而選擇高填方路基、半填半挖路基為主要的路基形式。在實際施工中，涉及到路基回填施工任務的路段較長，因此其整體高度范圍在2～12 m以內（如圖1所示）。測試內容主要是通過對前路基頂面高程、后路基下沉量進行沖擊碾壓，借此獲取相應的數據結果。然后，對前路基密度、被沖擊碾壓后路基的實際密度進行測試。分層填筑路堤且將其予以規范壓實處理后，是開展沖擊碾壓試驗的適宜時間，這也可以為后續的補強加固施工提供便利條件[1]。

1.2 試驗過程

1.2.1 試驗器具

沖擊式壓路機與牽引機是沖擊碾壓試驗中應用到的主要機械設備，通常情況下，檢測人員需結合具體的測試要求，合理把控壓路機的運行速度，確保其保持大小適宜的沖擊勢能。

1.2.2 測點布置

分層填筑路基的施工階段內，當完成一層填料的填筑作業后，檢測人員需準確把握其初始壓實度，保證其滿足標準要求。在確定具體的試驗段后，應選擇適宜的路基，通常情況下，以帶有代表性的斷面為宜，然后參照相應的間隔距離要求，在橫向方向上完成兩點的布設，在縱向方向上，做好三點布設，形成一個兩列三行形式的沉降板觀測點。與此同時，以沖擊碾壓的厚度為基準，確保填料厚度與之保持一致。在每個觀測點的豎向方向上，以半米為基準，布設四層沉降鋼板，主要目的是為了為后續的初次碾壓作業、沖擊碾壓施工提供方便，避免表層位置上，深度較大的土體出現形變現象，鋼板發生水平位移。完成埋設鋼板的施工工作后，施工人員需以上述的六個測點為基準，在其附近的適宜位置上安設同樣數量的測量鋼筋，用以對比和分析。除此以外，再選定代表性的斷面，預先定點，然后搭設六根用于沉降觀測作業的鋼筋，整個過程中總共形成十二個沉降觀測點[2]。

1.2.3 測量方法及測量

完成填料，以及初步碾壓作業后，檢測人員需在試驗段內選擇一個適宜的橫斷面，并設定3個代表點，為開展密度試驗作準備。利用水準儀，對鋼筋打入的初始標高予以準確測量。利用沖擊式壓路機，完成5遍、10遍及20遍沖擊碾壓作業后，再對鋼筋打入的實際標高值進行測量，并獲取各種碾壓遍數下的孔隙率、填料密度等關鍵的數據信息。然后通過對比初始值，進行研究分析。總結與分析測量數據可以得知，其中包括84個沉降數據，以及48個密度與孔隙率數據。通過灌砂法測量碾壓前、碾壓后路基壓實度的變化情況。對路基予以碾壓處理后，利用專用的灌砂儀，對碾壓面下15 cm位置處路基的實際壓實度進行測試，總共包含6個測試點[3]。

2 試驗結果

2.1 碾壓前后壓實度的變化

以碾壓面下方15 cm位置處，設定6個用于試驗壓實度的測試點，完成碾壓作業后，整理檢測碾壓前與碾壓后的數據結果，如表1。

通過對比碾壓前、碾壓后檢測壓實度的數據結果可以發現，路基壓實度整體呈現顯著增大的變化趨勢，最小提高量為6.5%，最大提高量為10%。碾壓前后對比如圖2、3所示。

2.2 沖擊碾壓對高填路基沉降量影響

在沖擊碾壓遍數不同的情況下，測量鋼筋打入的標高，即可得出沖擊碾壓遍數與路基沉降量間的對應關系（如圖4）。通過試驗測試可以得知，當完成對路基5遍、10遍以及20遍的沖擊碾壓處理后，其填料頂面的測點部分會呈現出十分明顯的沉降現象，完成5遍沖壓時，其表面平均沉降量為5.7 cm，完成10遍沖壓后，路基填筑表面平均沉降量為7.4 cm，完成20遍沖壓后，平均沉降量為9.0 cm。除此以外，在逐漸加大沖擊遍數的過程中，盡管同樣沖壓遍數情況下的沉降量依然是變化的，但其整體轉變趨勢呈現日趨放緩的狀態[4]。

2.3 混填路基沖擊碾壓的影響深度

在路基內各層中，埋設有沉降鋼板，測量其標高并得出具體的數據結果后，便可以對沖擊碾壓遍數不同的情況下，每一層填土的實際沉降量進行計算。參照真實準確的數據信息，分析并研究每一分層填筑層上，沉降測量板的沉降情況與沖擊碾壓遍數間的對應關系。在此基礎上，以各測量點為基準，對不同沖擊碾壓遍數下，每一單層填料的分層壓實量進行整理與分析，即可得知，在沖擊碾壓遍數一定的情況下，測量點不同，對應的填料深度也會顯示出不同的沉降量。在逐步增加深度大小的情況下，填料深度點的沉降量普遍呈現逐漸減小的變化趨勢。例如，在完成5遍沖壓后，路基填料頂面達到了4.35的平均沉降量，距離填料頂面50 cm的位置處，測得2.65 cm的沉降量，距離填料頂面100 cm的位置處，測得1.25 cm的沉降量。

在增加沖壓遍數的情況下，測量點沉降量的增大并不是等比例的關系，實際上是體現出逐漸減緩的變化趨勢。由此可得，當沖壓遍數不同時，填方路堤分層填料的實際壓實量具有一種顯著的變化規律，即在不斷增加沖壓遍數的條件下，每一分層填料內的壓實量呈現出逐漸加大的變化趨勢。例如，從5遍的沖壓遍數增加到10遍時，從頂面算起的第二層填料由原本的1.40 cm壓實量，轉變到了2.45 cm的壓實量。且在逐漸加大沖壓遍數的情況下，分層填料壓實量的相對變化量與之并不是同比例增大的對應關系[5]。

2.4 沖擊碾壓對高填路基填料密度影響

完成初次碾壓路基填料的施工后，檢測人員需在整個試驗段內，選擇3個代表性的測量點，用以開展密度試驗，在此過程中，主要涉及到對灌水法的使用。在完成對試驗段沖擊碾壓5遍、10遍以及20遍的測試工作后，檢測人員需再選取3個適宜的代表點，用以進行密度試驗。與此同時，還需要依托于烘干法等室內試驗法，對填料的實際含水量進行測量（如圖5）。

完成換算后，即可對初壓、5遍、10遍、20遍沖壓處理后的填料的干密度的變化情況、孔隙率的變化情況進行推斷。要實現對土石混合填筑路基施工質量的嚴格控制，可以將參照填筑孔隙率變化、壓實沉降差變化作為一種有效方法。在完成對路基填料的20遍沖擊碾壓處理后，按照具體的規范要求實施分層填筑以及平整壓實，扣除沖擊碾壓松動層對碾壓路段帶來的影響后，得出整個碾壓路段產生的沉降量達到7 cm，這說明其使得工后沉降得以大大減少。

3 結論與施工建議

分析與研究最終的測試結果可以發現，由于在高填方路堤的填料施工中，所用的填料內具有較多的石料和土石混合料，因此在完成初壓以及沖壓碾壓作業后，路基得到了較為理想的補強與加固效果。對路基沖擊碾壓的遍數不同，相同填料深度點的沉降量也會隨之發生變化，隨著沖壓遍數的不斷增加，整體沉降量也呈現穩步增大的發展趨勢。因此在使用沖擊式壓路機的過程中，需重視對設備設施運行速度的合理把控，優化沖擊碾壓的試驗效果。

4 結束語

在京秦高速公路土石混填路堤施工中利用沖擊碾壓法，有利于科學有效地補強加固路基基礎，大幅提高整個道路的壓實度，為道路運營提供可靠的安全保障。

參考文獻：

[1]李清華.沖擊式壓路機在高填方路基施工中的應用[J].交通世界，2020（34）：79-80+118.

[2]李彥鵬.建筑工程中地基處理方案分析[J].工程技術研究，2020（22）：223-224.

[3]李洪峰.高速公路施工中沖擊碾壓技術的應用分析[J].建筑技術開發，2020（19）：102-103.

[4]王瑞春，何迎坤，張桂溪.沖擊碾壓聯合水泥攪拌樁處理填土地基試驗與應用研究[J].路基工程，2020（4）：66-72.

[5]李利陽，李文慶.道路路基回填拖式沖擊碾壓施工技術研究[J].施工技術，2020（S1）：1381-1383.