试论冲击碾压技术在高速公路施工中的应用

史忠慧

摘要：冲击碾压技术在其应用中能够帮助有效提升公路强度及稳固性，因此在公路建设中的应用极为广泛。在对此技术在公路建设中的相关应用状况进行分析研究后，能够帮助将其作用、效果实现最大化的发挥，为公路建设质量的提升提供帮助。本文探讨了冲击碾压技术在高速公路施工中的应用。

关键词：冲击碾压技术；高速公路；施工；应用

对路基采用冲击碾压技术，就是利用巨大的冲击力对于土体进行施加，使得相应的空气和水分在土体中被挤出，在这种强大的冲挤力下土颗粒进行重排列，二次沉降由此形成，较大颗粒的缝隙中挤入较小的颗粒，这样能够使土体成为较高密度的板块，使得路基的承载力和强度有所提高，能有效减少路基工后沉降变形。

一、冲击碾压技术的施工特点

1、 冲击压实路基的效果相对较好，施工速度相对较快

若提升路基的压实度，路基在进行一定程度的冲击碾压之后，在不同深度的情况下，会将压实度得到适当地提升。在碾压之后的过程中，96% 压实度能够使其指标得到满足，增强路基土中的稳定性。在分析碾压之后的土工试验中，在压缩性饱和前后的指标会逐渐减小，提升路基的整体强度。其次，增大路段中的回弹模量，使相应的变沉值得到减小，减小路基土工后的沉降变形。在碾压压缩模量前后的变化范围内，会使压缩性得到有所降低，增大压缩模量。在碾压的过程中，会增加碾压的数量，压沉量也会进一步增加。在对最大干密度的空隙体积进行计算时，与冲击碾压之后过程中的空隙体积的差值而言，会有显著的降低，那么沉降变形则会达到完善状态。

2、 低频高振幅的施工特点

由于传统的振动式压路机属于高频低振幅，而低频高振幅则是冲击压路机的动力特征。在冲击的荷载上能够达到3000kN左右，在冲击能量上能够保持在25 kJ 左右。压实轮对地面的冲击频率能够达到2 s / 次，并且能够将低频大振幅的冲击波得到发出，能够深层地向地下传播，地震波的传播特点极为显著。振动式压路机能够对地面有联合冲击作用产生，其作用的产生必须时势能和动能联合作用，具有振击和强夯的双重作用。

3、 尺寸深、能量高的特点

与实践相结合，在某个高速公路的砂砾路基和窯渣上，应采用12 km/h 的速度，在通过25 N 三边形的双轮冲击压路机中，开展30 遍左右的冲击碾压施工后，压实效果会保持在深度为25 m 的位置，与其他装置相比，冲击力的获取值有较深的火气力度存在，产生增大密度的状况。与当前压实性相比，冲击碾压技术有优质的意义存在。在处理土体之后，模式会接近弹性模式，那么此时会有不利因素得到一定程度的消除。

二、冲击碾压技术在高速公路施工中的应用

1、施工准备

冲击碾压前要做好预处理工作，主要包括清表、平整土地、标注地理管线等内容，然后测量放线，将控制轴线和碾压场地表线确定下来，结合压实度/沉降量等设计要求，制定冲击碾压参数。高速公路建设多为大面积施工，在冲击碾压前应选择一些有代表性的路段进行试验，获得参考数据，合理安排人员、机械设备，确定冲击碾压参数和质量检测方法，重点检测沉降和压实度。对于前者，可根据冲击碾压工作段长度设置检测断面，通常以20m 为一个检测断面，每个断面上设置3 个检测点； 对于后者，检测断面的设置并无特殊要求，只是在检测点的设置上与前者存在差异，其是在检测中线左右各设一点。详细记录沉降和压实度数据，以此来指导冲击碾压施工，该技术应用于基底，应对土质性质及天然含水量进行分析论证，对非软弱基地进行试验，确保基底压实度达到90%以上，且避免发生软弹及震动液化现象。

2、 压实工艺

冲击碾压是一种基于冲击力向土体深层进行扩展的施工工艺，冲击碾压技术在高速公路施工中，其最大的特点就是影响深，通常情况下，冲击压轮机的轮宽为0. 9m，内边距为1. 17m，冲服宽度为4m，其在运行时形成的冲碾间隙为0. 13m，理论上对路基冲碾30 遍左右，就能使路基形成大约1m 的均匀加厚层。对于冲击碾压技术，可以将其冲击作用过程分为两个阶段： 第一阶段是由动能转化为势能，在牵引的作用下，依靠与地面的摩擦力，压实轮向外廓曲线前滚动，其重心处在曲线最低点，继续向前滚动后重心会上移，这时牵引力带来的动能就会转化为压实轮的势能，带动缓冲机构发挥作用，完成蓄能器缓冲液压缸的收缩； 第二阶段是势能转化为动能，当压实轮重心达到曲线最高点时，蓄能器缓冲液压缸便开始重新伸张，压力能得以释放，进而将势能转化为动能，在此过程中，压实轮的运动速度要大于机身，以此来补偿上一阶段滞后的位移，基于压实轮的特殊结构，当向下线速度达到最大值时，压实轮的动能也同时对达到最大，在与地面接触时就会产生强大的冲击夯实作用，地面获得的动能越多，产生的激振效果就越好。

3、控制指标

国内高速公路建设的路基填筑都是以压实度作为施工的主要控制指标，不同路基选用的填料类型和性质也会不同，无法形成统一的标准，传统的质量控制方法显然难以发挥其效用，为了保证冲压效果，提高路床的整体性和路基的承载力，应对冲击碾压施工指标进行设置，主要包括四方面的内容： 第一是碾压速度，压路机的碾压速度与产生的碾压效果呈负相关，碾压速度越慢，碾压效果越好，反之，碾压效果就会难以得到有效保证，单纯从碾压效果来看，应尽量放慢碾压速度，但是还要考虑到施工效率，因此有必要对碾压速度进行合理控制，能够同时满足碾压效果和施工效率双重要求； 第二是碾压遍数，碾压遍数与土体压实度呈正相关，随着碾压遍数的增加，土体压实度也会得以增加，但是压实度有一个极限值，一旦到达这个极限值，碾压遍数对其产生的影响就会减弱，甚至不发生作用，而且还会影响到压实工作的效果，因此，碾压遍数应由土质来确定，在此基础上还想提高压实度，就只能通过提高压路机吨位来实现； 第三是铺层厚度，为了提高压实效果，在施工前要选择合适的铺层厚度，这主要由施工设备和施工情况来确定，就冲击压路机而言，其虚铺层厚度应控制在100 ～ 120mm 之间，其压实厚度应控制在80 ～ 100mm 之间； 第四是碾压方式，压实效果还会受到碾压工序的影响，对其进行编排通常遵循“先轻后重、先慢后快、先弱振后强振”的原则。

4、 注意事项

第一，合理选择机型，冲击压路机有多种型号，选择不当难以达到预期效果，25KJ 三边形双轮冲击压路机多用于路床补压、填石分层压实施工中，五边形双轮多用于路面改建、土质路分层压实施工中； 第二，降低表面含水量，土体含水量过大，容易产生弹簧、翻浆等现象，进而影响到碾压效果，而且表面推移也会影响带施工，所以应严格控制土体表面含水量，解决这一问题再进行施工； 第三，控制构造物的安全距离，在施工中为避免对结构物造成破坏，冲击压路机应与其保证至少1m 的安全距离，桥涵建筑物的填土厚度应在2.5m 以上； 第四，保持路基整体均匀性，冲击碾压施工中，机械掉头范围过大会对路基的整体均匀性造成不利影响，应尽量在连续冲击碾压段完成掉头，这样还可以提高冲击碾压施工效率； 第五，检验冲击碾压质量，施工后对路面进行外观鉴定，压实结束后的1 到2 周时间里，对沉降和压实度进行检测，压陷深度在50cm 左右，地面压实度在93%以上，即得到设计要求。

总之，运用公路冲击碾压技术不仅能够减少路堤的沉降率，而且还能使路基工程整体的施工强度和均匀性有所提升，使工程施工中的各个施工质量控制方法得到改善，使冲击碾压技术的使用范围得到有效提升。

参考文献：

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