沖擊碾壓施工技術在濕陷性黃土路基處理中的應用

許光

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司第四分公司，石家莊 052160）

1 引言

高速公路建設項目中，路基工程施工質量需嚴格控制，否則會影響整個公路的施工質量，處理公路路基時，需綜合考慮地質巖性、氣候條件、交通流量等因素[1]。 現階段，高速公路路基施工過程中常會遇到濕陷性黃土， 由于黃土為典型性的非飽和欠壓土狀堆積物，孔隙多且質地疏松，在外界荷載作用下容易產生侵蝕、剝落甚至坍塌，給高速公路路基建設帶來較大的困難。 目前，針對濕陷性黃土路基采取的加固措施較多，相較于常規的強夯法、灰土擠密樁、換填法等，沖擊碾壓技術加固效果更加顯著，結合沖擊壓路機的沖擊、揉搓、碾壓等綜合作用，可有效消除黃土的濕陷性，提高土體密實性，進而提高路基承載能力和結構強度[2]。

2 工程概況

某高速公路建設項目全線長100.184 km， 路基寬度為26.5 m，全線橋隧比為56.4%，該高速公路位于山區，以丘陵地貌為主，地勢為東南高、西北低。 該高速公路的第五合同段存在典型的濕陷性黃土，主要為風積粉質液限土，濕陷性突出。 據地質探勘及試驗檢測可得，該路段濕陷性黃土干密度在1.30～1.45 g/cm3， 壓縮模量最高為6.6 MPs， 孔隙比在0.880～1.064，黏聚力和摩擦角分別為40 kPa、22.6°，其濕陷等級具體見表1。為改善濕陷性黃土工程特性，提高路基整體穩定性和結構強度，本項目擬采用沖擊碾壓技術進行路基加固處理。

表1 濕陷等級

3 沖擊碾壓施工技術工程特性分析

沖擊碾壓技術是一種針對濕陷性黃土路基的加固處理技術，路基施工應用時可達到節約施工成本、縮短工期的作用[3]。主要原理是利用沖擊碾壓機，將土層顆粒進行充分碾壓，土層顆粒內部各粒徑組成料互相持續均勻擠密， 從而實現重新排列組合，此時內部多余的空氣與水分會逐漸被擠壓出去，可有效降低土層內部空隙率，加大土層的密實性，形成新的且完整的土體，同時加大土層的黏聚力和內摩阻力，提升路基的結構強度和穩定性，水穩定性也有效增強。

沖擊碾壓施工的主要技術特征具體如下。

3.1 沖擊力強

路基采用沖擊碾壓技術施工時， 機械設備會針對路基土層產生一定的沖擊力，外加行車荷載的同步作業，會持續加強沖擊作用效果[4]，因此，相比于其他碾壓作業，沖擊碾壓施工技術的壓實效果更加明顯。

3.2 低頻率高振幅

一般情況下，沖擊碾壓施工主要發揮其低頻率、高振幅的優勢進行碾壓作業，頻率為2 次/s，可實現高幅度的沖擊作用。

3.3 碾壓效率高

沖擊碾壓施工技術適用范圍廣， 適用于各種類型的路基碾壓， 通過多次持續的沖擊碾壓原理增強路基土的穩定性和壓實度[5]。

4 沖擊碾壓施工技術要點分析

4.1 設備及材料設計

本項目濕陷性黃土路基施工主要選用沖擊壓路機， 輪寬0.9 m，夯擊能可達24 kJ。 施工之前，需對壓路機的各項指標、零件、參數等進行調試安裝，確保可正常投入施工使用[6]。 在取土場選取3 個區域進行取樣試驗， 且每個區域按照兩個平行試驗展開，路基填料選用砂土，其物理力學性能見表2，所選用的填料需嚴格通過性能檢測，要求其壓碎值、含水率、級配粒徑、整潔度等均需要滿足施工要求，并做好必要的防塵防潮措施，以提高后續沖擊碾壓施工質量。

表2 填筑材料物理力學性能

4.2 施工放樣

選用全站儀就現場中樁控制線和邊緣線進行施工放樣，并定位測量出導線點和水準點，若存在偏移問題，需及時予以修正。 在直線路段處應于路基邊線20 m 處進行放樣施工，并合理控制樁中線，間距控制在10 m 以內。

4.3 填土及平整作業

現場需嚴格按照設計規范要求開啟一系列測量放樣施工作業，完畢且經檢測合格后，根據現場實際情況選取填土予以填補，填土尺寸應與測量放樣標準相符，以確定出填筑寬度和高度[7]。 第一步應在路基外側1 m 范圍之內開啟施工，再持續向內展開， 以免兩側失穩凹陷。 整平完后及時檢測實際含水量，為后續作業奠定扎實基礎。

4.4 碾壓施工

按照設定的攤鋪厚度開啟濕陷性黃土沖擊碾壓施工，確保厚度不大于1 m。 沖擊碾壓施工步驟主要分為初壓、復壓以及終壓3 個階段，初壓應在高溫環境下展開，施工順序為由外向內，輪寬重疊控制在1/3 左右為宜，到達中心線時可結合實際情況增大碾壓速度。 復壓主要采用鋼輪壓路機，進行5 遍左右的碾壓，輪跡寬度仍為1/3，碾壓速度嚴格控制，確保不存在多余輪跡痕。 最終的終壓施工選擇靜壓的方式，以消除剩余明顯輪跡。 沖擊碾壓施工中，現場技術人員及時對平整度和壓實度進行檢測。

4.5 接縫施工

接縫施工需配合擋板進行展開， 提前將接縫處存在的碎石、雜物清除，隨后再內壁上均勻涂抹一層粘層油，可有效提高接縫施工效率和質量。 接縫施工完畢后施工單位將結果及時報于監理單位，要求依據充分，簽字齊全[8]。

4.6 安全注意事項

1）沖擊碾壓的正式施工之前，現場的施工人員需要系統排查一遍所用沖擊式壓路機的各項性能指標參數是否滿足施工需求，另外，摸排現場施工區域范圍內所有的地下構筑物（管道、電線等），結合實際情況確定項目施工中的沖擊范圍，同時合理規劃碾壓場區的結構物間距、寬度以及長度等指標。

2）進行沖擊碾壓施工之前，施工單位應在適當位置加設相關字符的標識標牌，監管出入人員及車輛，防止影響正常施工，避免產生安全事故。 提前進行機械設備技術交底培訓，各沖擊式壓路機配備2 名以上操作人員，并確保持證上崗。 現場要定期進行灑水清潔，避免粉塵、煙霧過重，影響施工人員身體健康。

3）提前設計好沖擊碾壓行進路線，行進過程需保持持續、均勻，要求壓路機到達盡頭后方可調頭，中間不得中斷，實時監控路面的壓實度大小，并詳細記錄碾壓時間、壓實度實際值等。 沖擊碾壓施作時需保證路基邊緣寬度不小于1 m，確保路肩平整度滿足規范要求。

綜上所述，沖擊碾壓施工全過程需做好質量把控，當現場土體含水量低或灰塵較多時， 需提前采取灑水的方式進行處理，避免出現沖擊能過低或偏大等問題。 另外，在沖擊碾壓過程中需對周邊構造物或植被進行妥善保護， 必要時還應加設穩固的防護結構。

4）施工過程中嚴格按照設計參數和規范要求進行沖擊碾壓作業，行進速度嚴格控制，不得存在任何形式的空擋或隨意換擋車行。 嚴格提前劃好的標線進行碾壓，速度不得過大，在轉彎或調頭處需提前降速， 以免造成壓實度過高或車輛側翻問題，針對碾壓不到位處要采取補救措施。

5）沖擊碾壓路基施工過程中，若存在較大彈簧或起伏等現象時，需及時暫停碾壓施工作業，將軟土層置換或清除，含水率滿足要求后再開啟作業。

6）嚴格設定沖擊碾壓施工的過程時間和操作順序，不得夜間擾民以及破壞周邊環境。

4.7 施工質量檢查

本項目中濕陷性黃土路基主要選用沖擊碾壓技術進行處理，嚴格按照施工步驟進行現場施工，經監理工程師現場驗收后，選取適當區域現場作為檢測路段進行質量檢測。 現場首先在指定區域進行鉆芯取樣處理，各芯樣進行標記，壓縮模量Es變化特點具體見表3。

表3 沖擊碾壓前后濕陷性黃土路基土壓縮模量變化情況

根據檢測結果可得，在沖擊碾壓次數的不斷增大后，路基土體壓縮模量隨之增大，路基整體加固質量良好。

5 結語

本文就沖擊碾壓施工技術在濕陷性黃土路基處理中的應用進行研究，依托實際高速公路路基工程，圍繞沖擊碾壓施工技術工程特性、施工技術要點等進行展開，并及時對濕陷性黃土路基碾壓質量進行檢測， 提出詳細且完備的沖擊碾壓施工安全注意事項，避免現場出現各種形式的安全事故，消除安全隱患，本文研究結果表明，采用沖擊碾壓施工技術可有效改善黃土路基的濕陷性，提高路基穩定性和結構強度，進而有效延長公路使用壽命。