南疆麦喀高速公路冲击碾压施工工艺

祁 远

（新疆交通建设（集团）有限责任公司，新疆 乌鲁木齐830016）

1 工程背景

南疆麦喀高速公路的地质勘探报告显示：沿主体路线土体均为黏土或低液限粉土，且多为Ⅰ、Ⅱ级非自重湿陷性土，为消除土体的湿陷性，确保路基基底在清除表土后可以压实得较为充分，均使用换填1m+冲击压实的技术。2012年9～10 月，项目部对可以施工的路段近50 000m2进行了冲击碾压，达到了设计上要求的“冲击压实最小遍数不得小于20遍，换填1m深度范围内的压实度在冲击压实后≥93%，湿陷系数≤0.015”的要求，路基的强度和稳定性得到提高。

2 冲击碾压施工工艺

2.1 施工原理

冲击压实机是由牵引装置及牵引装置带动的非圆形压实轮组成。工作时，冲压轮在牵引车作用下向前滚动，滚动轨迹为其外廓曲线，动能在冲压轮着地时释放，造成冲击荷载，在轮下的一定面积内，能量以震动波为载体在土体中快速传递，将深层土颗粒挤密，挤出土体空隙中的气体与水，从而使土体被挤压密实。牵引车的正常工作速度越大，冲击荷载就越大，作用在压实区域的能量也就越多，冲碾效果就越好（见图1）。

图1 冲击压路机作业原理示意图

2.2 适用范围

冲击碾压施工方法适用于各类软土地基，以及经过换填风积沙、换填土的各等级公路路基的碾压，路堤路床的补压等。

2.3 冲击碾压法的优点

（1）具有较快的施工速度和较高的施工效率，对于较长、较宽的路基段落，其施工效率更高。

（2）具有较大的作用范围，压实效果比传统的压实机械更好。两种机械之间的参数对比参照表1。

表1 普通压路机与冲击压路机参数对比

（3）成本较低，较为经济，按冲击20 遍来计算，价格约为3.2元/m2。

（4）冲击碾压法通过控制差异沉降和工后沉降，在增加路基整体强度的同时，保证了公路的施工质量。

普通压路机与冲击压路机参数对比见表1。

2.4 工艺流程及施工要点

2.4.1 工艺流程

施工工艺流程如图2所示。

（1）施工准备

对需要进行冲击碾压的地段，进行清理整平，换填1m 风积沙（虚厚不小于20cm）。然后洒水，并事先采用压路机碾压，以达到使用冲压机的条件。

在无法正常转弯的路段施工时，为达到最好的冲碾效果，使冲击产生的能量在土体中均匀传递，需要修筑转弯道，使冲击压路机顺利转弯，然后在选定试验路段探索冲击工艺，并在施工现场布置规定数量的沉降观测点，由在试验路段的试验结果确定最佳冲击碾压遍数。

（2） 测量放样

为确定冲压沉降量，需在已整平的路基上放样，测量冲碾前的高程。

（3）试验段布置

在冲碾工作段上，检测断面需每20m 设置一个试验段，工作段长度至少为250m，宽度至少为24m。检测点需在路基的左、右、中3 点分别布置一点，即每个沉降检测断面布置3点。

为了在冲击完成后按照此坐标进行放样和高程测量，沉降观测点的坐标需用全站仪测量，并记录。为确定最佳碾压遍数，在冲碾时需每5遍进行一次测量，做好沉降量及压实度数据的记录，并加以整理和分析。

（4）其余段落施工

施工过程中，实际冲击次数可由各个施工段的实际检测情况进行调整，冲碾过程的完成与否需依据之前的测量数据最终确定。

2.4.2 冲碾过程

冲击碾压时，冲击机械的工作速率保持为10～15km/h，以扩散分布的形状进行。具体冲碾路线见图3与图4。

图3 冲击轮重叠1/2后行驶冲压示意图

图4 压路机行进示意图

2.4.3 冲碾注意事项

（1）冲击碾压时，冲击压路机宜距离路肩外边缘不小于1m，应用平地机推平起伏过大的工作面后再施工。冲击时冲压方向在冲压5 遍后应改变。

（2）当发现有可能造成施工场地附近构造物和管线受损的情况时，施工应立即停止。

（3）需有专人在施工过程中负责记录各项数据及施工状况，并在施工后将资料归档备案。

（4）转弯区域及冲压边角不容易被压实，为达到工程要求，应采用其他方法压实。

2.4.4 冲击碾压次数

每段路基共冲击碾压20 遍，当冲击碾压次数分别达到10、15、20 遍时，在施工前设置好的相同测点处，测量路基压实度及实际高程。冲击碾压的控制指标为最后一遍沉降量小于或等于30mm和压实度大于93%，若平均沉降量小于或等于30mm，则不需要增强补压。平地机在冲碾结束后需整平冲碾路段，再将路基表面用重型压路机进行碾压，使其密实平整，然后进行验收，合格后

方可填筑下层路基。

2.4.5 所需材料与设备

（1）路基填筑材料

路基可采用砂砾石、土石混合填料和黏性土填筑。不应再冲击碾压已经经过水泥改良或掺石灰的路基土方。不能采用冲击碾压路基土体为砂性土土质处的路段。

（2）机械设备

施工时所需的机械设备与数量见表2。

表2 工程机械配备

3 试验路段施工质量控制

3.1 试验路段所需仪器

试验路段所需土工试验仪器见表3。

表3 试验仪器配备

3.2 试验路段要求的检测项目与频数

试验路段所需的检测项目主要有沉降量、压实度、DN值等，见表4。

表4 试验段检测项目

3.2.1 沉降量

应采集至少20 个样本的数据，每冲碾5 遍之后及冲压前的高程都需被检测。根据试验大纲的图示要求，宜在地基的冲碾、路基分层压实、路基路床的补压中用系有红色布条的6cm 长的铁钉作标记以定点。刮平操作时，应注意防止对带有红布条铁钉的检测点20cm 范围内的土体进行扰动。

3.2.2 DN值

DCP 可检测粒径不小于5mm 的土颗粒含量少于30%时的土体，检测频率和压实度相等，测点需布置6个左右。

3.2.3 压实度

应有不少于4个的压实度测量样本数，具体位置见表5。

表5 压实度检测位置表

4 安全与环保措施

4.1 安全风险预防

（1）施工前的技术交底应严格执行，制订专门用于机械设备的操作规程和安全手册。

（2）冲击碾压的行驶范围应提前标出，最大限度地减小路线偏差。

（3）由专人负责机械指挥，随时提醒，同时施工场地周围人员应提高警惕，时刻注意安全。

（4）为防止在施工过程中对施工场地周围结构物造成损伤，结构物处需设立相应的警戒安全标志。

4.2 环保风险预防

（1）查明实施冲碾范围内的各种构筑物及冲碾范围地下的各类管线，为确保构筑物安全，在施工前需采取机械改线，在场地开挖隔振沟或者对构筑物进行拆除等措施。

（2）密切观察施工场地附近的构造物，若有不正常的情况，应立即停止施工。

（3）为减少施工过程中的噪声与振动，应合理安排工期与施工时间。

5 结论

（1）在处理风积沙路堤与补压振碾达标路床工程时，使用冲碾技术，路基的整体强度与均匀性能得到较好提高，路面的早期损坏得到避免，路面的服务水平得以提高。

（2）冲碾可以使路基的早期沉降得以加速，令路基的工后沉降得以降低。

（3）冲碾明显提高了该路段的密实度，经冲碾的路段表面变得坚实，与未冲碾路段在暴雨后比较，水流渗入变得困难，不易出现湿陷和行车时轮胎打滑。冲击碾压能够保证路基的压实质量，而且较为经济。

[1] 魏永梁，屈耀辉，陈康.冲击碾压在处理某铁路松软土地基中的应用[J].岩土工程学报，2011，33（1）：117-121.

[2] 曹沂海.冲击碾压技术在公路路基施工中的应用[J].铁道标准设计，2007（1）：26-28.