冲击碾压技术在高速公路施工中的应用

伏腾飞

（新疆交通建设集团有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830016）

1 冲击碾压技术的应用原理

冲击碾压是指采取强大冲击力对土体进行冲击压实，以使土体内部空气和水分能够被挤出，同时在强大冲击力作用之下土体颗粒会进行重新的排列，内部较小的颗粒会被挤进大颗粒缝隙里，形成二次沉降，从而提高土体的密实度，最终达到减少路基工后沉降和提升路基承载力的目的。

冲击碾压是在非圆形的压实轮沿地面压实作业之时，压实轮的质心通过上下的交替变化，在动能与势能的联合作用下，对土石材料予以不停的搓揉、静压和周期性连续冲击，以便形成夯实冲击波，所以具有地震波的传播特性，冲击力向土层深处扩散。冲击压路机技术特性决定了它的压实工艺与一般的压路机有所不同，因为它通常不会实行一部分重叠碾压或者压半轮的施工方式，而是运用冲击力不断向土层深处传播的特性，最终提出的一种全新施工工艺和冲击碾压方法。

2 冲击碾压技术在高速公路施工中的应用效果

2.1 路基工后沉降率减小

在室内模型试验与现场路堤的沉降量试验下，观测路基达到规定的压实度，结果表明它的工后沉降率为0.4%左右，使用冲击碾压施工技术后的高填方路堤的工后沉降率大约为0.1%～0.15%，结果表明冲击碾压技术能够很好地杜防由于差异变形而造成的裂缝情况产生，从而将土石高填方路堤变形的病害问题解决。

2.2 路基均匀性与整体强度得以提高

运用冲击压路机实行分层冲击碾压高路堤以及补压振碾已经达标的路床工程，能够使路基均匀性与整体性强度得以提高，以此来避免路面的早期损坏，从而延长路面的使用寿命。

2.3 旧路改造施工速度加快

当对旧路进行改造的时候，一定要使路基质量得到提升，以便符合新路等级压实的标准。通常情况下会采用开挖路床或路堤和路面的形式，从而实行再一次的回填分层压实，以满足规定达到的压实度。在改造旧路时，通常状况下需要对水泥或沥青路面予以清除、翻挖和破碎，但如果采取冲击碾压技术便不用开挖路基与路面，可以直接在原路面之上运用冲击压路机进行冲击碾压施工作业，同时确保路基满足质量要求，让旧路面可以得到极好的使用。使用此种工艺能够极大的节省筑路材料，同时也对保护环境、确保工程的质量以及加快改造公路进度有帮助。

旧路的改造需加宽修建新地基，特别是将二级公路变为高速公路时，运用冲击碾压技术可以使新老路得以结合，从而将变形裂缝的问题解决。对路基与坡脚外1m范围之内的地基加宽，要先对地基进行冲击碾压。如果地基是特殊土构成的，就需将冲击碾压及相关技术处理结合起来，以此实现对地基的加固。在对新加宽路基进行分层的压实道路床以后，需对新路床与新老路相结合的部位进行冲击碾压的检验性补压。再根据路基的具体完成情况，在必要时于路床内加铺土工格栅，这样处理以后就可以很好的规避由于新老路相结合而形成沉降变形裂缝。

3 冲击碾压技术在高速公路施工中的具体应用

3.1 对特殊土实行地基加固处理

采取强夯法对湿陷性的黄土地基予以处理冲击，采取压路机进行施工。在软土地基上运用冲击碾压可以起到加速沉降与加固的作用，当碾压达到33遍时，会使孔隙水压力由11.274kPa转变成16.766kPa。实验监测结果表明，在冲击压路机施加冲击压力给地面之后，土体会在拉压作用下，使软土自由水通过塑料排水板排除地表之后，让土地密实度得以提升，与此同时，软基沉降固结也在加速。如果在软基上填筑路堤，采取冲击压路机进行分层碾压，不但能够在施工过程中加快软基固结速度，并且也对软基沉降固结有利。

在地基土稠度为0.5～1.0时，需对其实行加固处理，可以选择冲击碾压和水稳定性比较好的粗粒材料垫层相结合的方式予以综合加固。此时垫层厚度要根据稠度来确定：在稠度为0.9～1.0时，垫层的厚度为20cm；当稠度在0.75～0.9时，垫层的厚度为30cm；当稠度在0.5～0.75时，垫层厚度是50cm。采取冲击压路机对粗粒料垫层实行碾压20～30遍之后，能够使地基的土表面部分的厚度得以固结，同时与水稳定性比较好的粗粒材料一起形成加固地基或路床。

3.2 控制冲击碾压质量

要对高速公路施工中的冲击碾压进行外观鉴定，从而确保碾压之后路面是密实、平整的。如果出现局部较大沉降，要及时登记，并且，在施工过程中确保路面横向轮有序清晰，纵向波谷和波峰之间距离相同。在冲击碾压完成1～2周之后，监理工程师、承包人要对公路路基压实度和平整度进行检测，从而确保路基在进行冲击碾压之后能具备足够的密实度和平整度，假如在检查中发现问题，要立刻采取措施，以免留下安全隐患。

3.3 冲击碾压技术的运用实例

以郑州西南的绕城高速公路为例，对该路段采取路基冲压试验。该路段共100m，是粘性土质，试验桩号是K6＋560～K6＋660。

3.3.1 布置观测点

在100m的试验路段之上布置8个压实度观测点，在布设有两个压实度观测点断面上，分别布设4个观测点，布设观测点位置分别为：距路基中心线大约5m各1点、距离路基中心线大约10m各1点。下沉量采用水准仪依照10m×10m的网格进行抄平，接着算出平均值，以此算出碾压前后的相对高程。

3.3.2 测试结果

碾压前的沉降量平均值为0；碾压10遍之后的沉降量平均值是5.5；碾压20遍之后的沉降量是8.0。随着碾压次数的增多压实度也在不断的增大。

3.3.3 结果分析

伴随冲击碾压的次数不断增多，填方路基的顶面下沉量不断增加，在0～10遍时其平均下沉量为5.5cm，0～20遍时下沉量是8.0cm，在冲击碾压10遍之前下沉很明显，在10～20遍之间时，其沉量就明显减缓。通过路基顶面的下沉量测试结果可知，在冲击碾压到达20遍之时，就能形成密实并且均匀的硬层。

因为冲击压实机会在冲击碾压过程中形成较大水平力，以致在路基表面形成不规则的波浪，与此同时，在水平力的作用下，使得表面土壤的结构被破坏，形成了2～5cm厚的松散浮土层，所以压实度处于20%之内的检测必须将松散土层铲除。

当冲击碾压的次数超过20之后，40cm以内的压实度都超过了97%，路基内部各层压实度都有所提升，并且在40cm的层面力达到并超过了相关规定要求。与此同时，也会使深层压实度有明显提升，这说明在碾压以后路基的均匀性有了提升，并在一定的深度范围之内形成了稳定、均匀、密实的“壳体”，使路基整体的承载力和强度都有所提升，从而规避了工后沉降现象的产生。

4 运用冲击碾压技术需注意的事项

4.1 机型选用

国内现在制造冲击压路机的厂家共有12个，包含20个型号，而且种类特别多，一旦选择不当，就很难到达预期效果。对路床和路堤实行检验性补压以及对土石和填石混填路堤实行分层压实，应该采取25kJ三边形的双轮冲击压路机。在对土质路堤进行分层压实与水泥路面改建时，需采取25kJ五边形的双轮冲击压路机。

4.2 冲击碾压施工工艺的正确使用

双轮冲击压路机要依照通过2次作为1遍，压实宽度为4m的计算单元，同时按照施工工艺实行作业。对单轮的冲击压路机来说，会以通过1次轮宽作压实计算单位。

4.3 对较宽含水量范围的冲击碾压的正确理解

由于冲击压路机拥有高能量压实的功能，因此，需按照土塑性指数的大小把粘稠度的范围控制在1.1～1.2以内，否则80～100cm的土层冲压极易造成弹簧土的形成，致使土层不能被压密实。

4.4 对安全距离进行控制

构造物和冲击压路机的轮边通常需要有大约1m的距离，同时在桥涵构造物之上的填土厚度不可少于2.5m。在使用冲击压路机进行补压振碾时，如果达标的路床工程的平均沉降量比3cm小，就不适宜实行再一次冲击碾压。

5 结语

运用冲击碾压技术可以减小路堤工后沉降率，使路基的整体强度和均匀性得到提高，因此要对公路施工中的冲击碾压技术进行严格的施工质量控制，根据设计要求和规范来施工，同时总结以往公路工程中冲击碾压技术出现的问题，针对施工中的技术要点，制定合理科学的施工方式，从而提高冲击碾压的施工效果。对于公路的建设者来说，也要以提高公路的综合性能和使用寿命作为总目标，以推动我国公路建设快速、健康的发展。

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