冲击碾压在高填方路基中的应用研究

郭志超

摘 要：路基建设是高速公路的建设施工中重要环节，而冲击碾压技术是高速公路路基施工经济实用且高效安全的一种技术，因此被广泛使用。本文对冲击碾压在高填方路基中的應用进行简单探讨。

关键词：冲击碾压；路基施工；技术应用

中图分类号：U213文献标识码： A

一．引言

随着我国经济和现代交通的高速发展，重载的车辆逐渐增加，对高速公路施工提出更高要求。而路基施工是高速公路施工中重要的环节，因此选择高效安全、经济实用的路基施工技术就显得非常重要。冲击碾压技术是新兴的路基压实法，主要工作原理是以冲击轮进行快速滚动的方式冲压，将势能转化为对地冲击能，产生巨大压力压实地基。该方法具有压实与重夯的作用，可明显改善地下深层土的密实度，有效减少填方路基沉降现象，对暴露路基缺陷、提高工程质量和确保路基安全效果显著。

二.冲击碾压技术概述

冲击碾压技术兴起于20世纪末，是一种能够有效提高路基承载力和稳定性，并减少施工后路基沉降的新型技术。冲击碾压技术多应用于山区石方、土石混合等特殊地质条件的高速公路路基施工。截至目前，冲击碾压技术以被广泛应用于公路路基施工中，特别是对于高速公路的路基施工。从实质上讲，冲击碾压技术可解释为“在路基施工中，运用强大的冲击力起到冲击压实土体的目的，从而挤出路基土体中的水分和空气，使原本松散的土体凝结为密度较高的板块”以此来提高路基的承载力、较少施工后沉降。

冲击压路机是冲击碾压技术的主体组成部分，其通过牵引车的动力拉动非圆形轮/多边形滚轮滚动，由滚动产生位能的巨大落差，以及对地面砂石和土体的冲击、积压，增加土体的密实度，如此连续施工作业，可达到提高路基承载能力和减少施工后沉降的目的。总的来说，冲击压路机的工作原理，即对路基实施高振幅、低频率的冲击压实。冲击压路机滚轮形状各不相同，有三边形、四边形、五边形和六边形，对于冲击压路机不同类型的选择，应积极结合路基施工性质、填土设计和厚度等实际情况进行选择，通常三边形的冲击压路机较为普遍。

三.冲击碾压技术在高速公路路基施工中的作用

1.提高高速公路路基的稳定性作用

冲击碾压技术采用25kJ的高能量冲击压实机在完成的路基上连续进行冲击碾压的作业。对路基进行由上至下的碾压，随着冲击碾压的遍数不断增加，路基的密实度也增加，形成厚度为1.0m—1.5m的一道加固层，达到优秀路基的稳定性及强度要求。进行冲击式压实机的作业，半空间表面上的竖向冲击由瑞利波（R 波）、剪切波（S 波）、压缩波（P 波）联合传播给地基能量。瑞利波质点的运动是由水平及竖向分量组成，剪切波质点的运动引起与波阵面方向正交横向的位移，而压缩波质点的运动属于平行于波阵面方向的推拉运动，可以使上粒错位。

2.降低高速公路路基施工后沉降率作用

不同均匀性的要求、不同厚度、不同填筑材料、不同地形环境等情况对冲压效果都有重要的影响。这些情况再加上土石的自重因素，造成高速公路路基施工后经常出现沉降的情况。据相关的实验及数据表明，当沉降量的梯度大于0.6%可能出现裂缝以及变形等情况，从而导致沉降的发生。沉降的发生又影响了路面的正常使用及交通安全。实践及实验表明冲击碾压技术可以使高速公路路基施工后沉降率降到0.1%—0.15%，减少出现裂缝等情况的概率，增强高速公路使用的效率。

四.冲击碾压的技术在工程施工中的应用

1、高填方的补强处理。

高填方路段出现的工后沉降现象，也一直是造成路面下沉开裂的主要原因。在高填方路基的施工中，一般是采用普通的振动压实设备，每间隔2米的层厚就进行冲击碾压的补压，这样能够用很小的经济投入获得很好的压实效果，能够很好地解决高路堤工后的差异沉降问题，从而增强了路床的整体性和均匀性。公路路面下沉和开裂主要是由高填方路段形成的工后沉降造成的，一般情况下，会选取常用的振动压实设备对高天方路基进行施工。施工期间碾压的层厚间距为两米，这样做的好处是不仅降低了投入的施工资本，还能使压实的效果达到最佳状态。除此之外高填方路堤出现的差异沉降现象也能很好的处理，并且路床的整体性能以及均匀性都能得到增强。路面质量的高低直接影响到上路床以及零填挖地段的施工质量，其中压实度必须保持在 95% 以上。尽管采用一般的压实设备也能达到施工规定的压实度，但是当压实工作结束后，路基很可能顺着层厚的方向发生下降，所以最好采用冲击碾压技术。冲击碾压的深度最高可以达到一米，便促使路基每一层的密实度曲线变得平缓，从而将路基的综合强度以及承载力提高。采用排水固结方法来处理软土地基后，再使用冲击碾压技术，可以促使软土地基迅速沉降并且能够起到加固的作用。一些软土地段，排水处治过程压实设备难以就位进行工作，考虑在路堤的填筑过程当中运用冲击压路机进行分层碾压的工艺，在施工过程中提高软基的固结速度，从而有助于软基的沉降固结效果。

由于冲击压路机的构造不同，压实原理不同，冲击碾压的碾压方式与传统的压实机具的压实方法存在着较大区别，三边形（ 25KJ） 双轮冲击式压路机两冲击轮之间的外部宽度为 2.96m，轮宽为0.9m，轮隙宽度为1.16m，由于轮隙宽度大于轮宽，所以冲击碾压采用来回错轮的方式，轮迹之间不重叠。冲击碾压时要注意冲击波峰，错峰压实，冲压5遍应改变冲压方向。对于纵向排列，每遍应错1/6 周长，这样，每次冲击工作面波峰均能有效作用于工作面，有利于冲击点的满布、均匀，增强冲压整体效果。冲击压路机应保持10-12km/h匀速行驶。每碾压5-10 遍将击坑利用平地机刮平一次。冲压路基边角及机械转弯区域机械无法施工的区间是压实的薄弱环节，应配合以凸轮（ 羊角） 振动压路机或冲击夯等其他机械设备辅助施工。在路基进行冲击碾压前、冲压当中及冲压后需要及时对冲压路段进行试验数据检测，检测项目有： 沉降量、碾压遍数、碾压速度、压实度、含水量土的物理力学参数检测、平整度检测等。冲击碾压路段测点布设为每 50m 一个断面，每个断面按左、左中、中、右中、右 5 个测点布设。观测时利用护桩定位、人工挖开进行观测，沉降观测在施工期间采用精密水准仪进行 II 等水准测量。由技术人员进行压实前后的高程、平整度的测量，并计算出压实后相应的沉降量和补填量，试验人员用灌砂法检测压实度。沉降量的检测： 定点沉降量检测包括冲压前及每冲压5遍或10遍后的标高。原状土地基用长 6cm 铁钉系红布条作明确的标记，准确定点。平地机刮平时应注意保护带有红布条铁钉的检测点，距检测点 20cm范围内不得扰动。

2、上路床于零填挖地段的处理。

上路床与零填挖地段因其和路面的质量密切相关，压实度的要求往往超过95％，虽然普通的压实设备同样能够达到要求，但是其压实度沿着层厚方向的下降情况较为明显。冲击碾压影响的深度可以达到1米，能够使整个路基的各层密实度曲线都趋于平缓，同时路床顶面下大约1米的深度内形成了连续、均匀和密实的加固层，进而提高了路基的综合强度与承载力。

3、软土地基加固的处理。

软土地基的处理，一旦运用排水固结的处理方法时，冲击碾压就对软土地基形成加速沉降和加固的作用。冲击压路机向地面进行冲击能量施加后，土体开始受拉、压作用，而软土里的自由水通过塑料排水板排出，其速度得到明显加快，从而使软基的沉降固结速度加快。一些软土地段，排水处治过程压实设备难以就位进行工作，考虑在路堤的填筑过程当中运用冲击压路机进行分层碾压的工艺，在施工过程中提高软基的固结速度，从而有助于软基的沉降固结效果。

4、旧路的改造工程。

在旧路的改造工程当中，多利用原路基能够减少占地，节省填料。开挖路面和路床及路堤，重新回填进行分层压实，从而达到计划的压实度。而对沥青或者水泥路面就需要“破碎”、”翻挖”和“清除”，同样是利用原路基，却没有真正的减少工程造价。而采用冲击碾压技术就不需要开挖路面和路基，能够直接在原路面用冲击压路机冲碾施工，从而使路基达到质量合格标准。当新加宽的路基进行分层压实路床后，并将新老路结合部和新路床进行冲击碾检验性的补压，然后再视完成的路基具体状况，在结合部的路床里加铺土工格栅，能够较好的避免新老路结合而引发的沉降变形的裂缝。

五.结束语

冲击碾压技术具有节约压实成本、缩短工期、提高路基填筑速度、提高路基的稳定性、降低路基施工沉降率、处理特殊路基等优势，因此在高速公路路基施工中被广泛使用。而运用冲击碾压技术要注意其地基检测与测量放样、填土与整平、冲击碾压、质量检测技术的合理使用，再结合各地实际情况冲击碾压技术进行推广、运用和改进。

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