冲击压实技术在粗粒土基施工中的应用分析

刘玉磊

(哈尔滨铁道职业技术学院)

粒径大于0.075 mm 的颗粒含量大于总质量50%的土称之为粗粒土，它主要是由土、石料、砾石等组成的土石混合体，随着其中石料及砾石的含量不同，碾压成板体后的路基所表现出的压实指标也不同。而其中影响其压实度的主要因素就是石方的含量，石方的增加会使路基土填料结构从悬浮密实型的结构组成转为骨架空隙型的结构组成，这些增加的空隙会使路基的压实变得越来越困难。冲击压实技术的出现很好的解决了土石混合体的压实问题，是的用土石混合体作填料的路基压实度得到了有效的保障。

1 冲击压实技术

冲击压实技术是以冲击和揉搓两种作用相结合的方式对土体进行冲击压实的方法。其常用的形式是做成三角形的凸轮，在牵引机的作用下，其凸轮棱角的抬起与落下会对地面产生一个冲击力，从而很大程度的提高了压实的能量，能够起到很好的压实效果。

冲击压实技术的优越性很明显，(1)能高深度压实原地基。对于那些原地基土质不好及填土粒径较大的工程，采用冲击式压路机碾压时，其最大压实深度可达1 m 以上，最小压实深度也能达到70 cm;(2)在旧路的改扩建工程中，冲击压实技术还可以对原有路面进行直接破碎并压实;其次，冲击压实技术可以对石方路基进行压实。冲击压路机的冲击动能作用于石方路基的填层上时，巨大的冲击波能大大的提高石方粗颗粒之间的嵌锁作用，最大程度的减少路基的不均匀沉降;(3)高效的实现填方压实。如今在修建高速公路时经常会遇到十几米的填方路段，使用这种冲击压路机，会最大程度的提高每层土的压实厚度，大大的提高工作效率;(4)能够适当放宽含水量的要求。对含水量的放宽，能够很大程度的减少一些干性土的加水量问题。

2 粗粒土的压实机理

粗粒土作为填料的路基的压实特性与单纯一种土作为路基填料的压实特性有着很大的区别，粗粒土往往是由碎石、卵砾石等粗糙的散体材料组成，且其占的比重也较大，而碎石、卵砾等材料本身较因为比坚硬导致的不可压缩性，使得粗粒土中的粗颗粒大多呈单粒状排列，粗颗粒之间不能够有效的连接，只能以简单接触和咬合等方式共同存在。同时，伴随着压实过程，会有大量的粗颗粒因为压实时的冲击力而破碎，从而导致粗粒土中的粒径组成在不断变化，所以，对于一些以粗粒土作为路基回填材料的道路，其道路路基的压实过程实际上是一种动态稳定的过程，是粗颗粒在不断克服颗粒间的阻力后，大小颗粒重新排列、相互靠近更加靠近、孔隙不断减少、密度逐渐增加的一种过程。

3 粗颗粒土路基施工中存在的问题

目前，粗粒土等土石混合体的路基填料多是天然砂砾、风化碎石及爆破石料后的残余土方，其成分组成变化较大，大多数粗粒土是很难能满足规范要求的技术标准，加之其中的细颗粒含量一般都比较少，都是以粗颗粒为主，大量的粗颗粒之间的接触特别容易松动，很不利于嵌挤形成稳定的结构，如果在赶上沟谷等复杂的地质地段，会使路基很难处于稳定状态，公路的正常使用会受到影响，且会留下很大的安全隐患。所以说，用粗粒土作为路基填料的道路，路基的压实质量的好坏会对整个道路工程质量的好坏产生至关重要的影响。

工程中，要对粗粒土路基的压实及施工工艺严格控制，并且要采用能够提供足够的压实能的机械，要保障石料、砾料等粗颗粒之间能够有效的嵌挤接触，使粗颗粒之间能够产生足够的摩擦力，要把粗颗粒之间的空隙充分填充，减少这种土质混合料的孔隙比，从而达到提高路基土的密实度，提高路基土的整体强度和稳定性。但是，我们在一方面为提高压实度的同时，还要特别注意施工中的施工工艺对压实质量的影响。下面提出几点粗粒土路基施工中应该注意的问题。

(1)粗颗粒土的颗粒粒径一般情况下都比较大，所以造成这种路基填料的结构组成的不均匀性、易离析等现象。不同的结构组成，其填筑路基时的压实密度、物理性质、力学性能都会有不同程度的差别，所以，应针对不同结构组成的粗粒土填料，制定出不同的施工方案和压实方案，以避免盲目施工。

(2)在粗颗粒的碾压过程中，会有不同数量的粗颗粒被压碎，这样就会导致原有的粒径组成发生不断的变化，这种变化对路基的密实度、强度及整体稳定性都会产生或多或少的影响。因此，要了解粗颗粒材料破碎时的破碎特性，避免由于石料的破碎导致路基的压实不足。

(3)由于粗颗粒土的透水性一般较好，在雨水的冲击作用下会导致其中细颗粒土的流失，从而发声路基的不均匀沉降。所以，对用粗颗粒土作路基填料的道路，路基应采取必要的防护措施来保护路基的整体稳定。

4 工程实践

勉县至宁强高速公路是国道主干线二连浩特至河口公路的重要组成部分，路线穿越秦巴山脉腹地。沿线地质条件复杂，路基填料较差，施工中路基的压实度均满足规定要求，检验合格，但是由于路基填料颗粒较大，且强度及CBR 值也及其不均匀，在正常碾压合格后还存在不均匀沉降的安全隐患。为了提高路基工程质量，使路基的压实度真正满足要求，工程根据不同路段的填料种类情况进行调查研究后，提出了沿线填方路段路基压实度在满足规范要求基础上的冲击式压路机补充碾压的方案。

项目采用功率165 kW 的装载机，冲击势能(20 kJ)，工作质量12 t，冲击力200 ～250 t，工作速度10 ～12 km/h，冲击轮宽度2 ×800 mm 的冲击式压路机(型号为YTC－20)，对路基进行补充冲击碾压。冲击碾压三遍，并且分别观察其沉降量，发现，第一次补压的沉降量较大，而随着冲压到第三遍，路基的沉降数值已经大大减少，说明，通过冲击补充碾压后，原有土质较差或用粗颗粒回填的路基已经达到密实。

5 结 论

综上所述，在道路的修建中，对以粗粒土作为填料的路基，施工中存在的主要问题是粗颗粒土的压实问题，而要想能够取得满足规范要求的压实度，就要充分掌握路基填料的性质及结构组成，选择恰当的施工机械、制定详细的施工工艺。

［1］陈维 特殊路基施工关键技术研究.，长安大学，2004.

［2］杨世基.冲击压实技术在路基施工中的应用［J］.1999.

［3］谭文英.压实度检测若干问题的探讨［J］.中南公路工程，2003，(9).

［4］莫锦德.高速公路路基粗粒土填筑施工技术［J］.西部探矿工程，2002.