冲击碾压技术在高速公路施工中的应用

覃文武

(广西壮族自治区航务工程处，广西 南宁 530021)

0 引言

高速公路不比一般的公路，对荷载要求更高，同时还要保证公路的平整性、稳定性及强度，保证行车的安全。因此，高速公路项目施工上，对施工技术有更高的要求。高速公路实际施工中，为了避免因土壤状况不佳、填充物料结构不合理等引起的道路沉降变形问题，常常需要借助冲击碾压技术，通过有效控制地基沉陷变形，提升路基硬度与均衡性，进而提高高速公路整体质量及延长公路使用寿命。

1 冲击碾压技术概述

1.1 工作原理

冲击碾压技术结合了冲击与搓揉工艺，主要借助双轮滚动以压实深层次填料，这样在提高压路机压实的同时还可以降低路基沉降[1]。冲击碾压施工应用具备高振幅低频率的压实设备，借助牵引机械拖动，使得压实机的压实轮在行驶过程可以对地面深层土体进行冲击，通过压实机将高位势能转化为动能，且在滚压与揉压作用下，增加影响土石密度与深度，借助连续的作用压实大面积地基结构，提高公路路基的稳固性。

1.2 技术特征

冲击碾压技术同压路机型号、行驶速度及土质状况联系紧密，具体特征表现为：

(1)低频率高振幅。冲击碾压中应用的是冲击型压路机，与普通压路机高频率低振幅相反，冲击型压路机为低频率高振幅，冲击力量常常可以达到15～30 kJ。碾压轮以每秒2次频率击打路基，产生低频率高振幅冲击力量，且冲击力可以朝地底深处进行传播，类似于地震波，这样可以获得强夯及震击的双重效果[2]。比如，我国海洋局海洋研究部门曾经在高速公路上做过实验，对公路的石砾土基应用30 N边形双轮冲击碾压机以每小时13 km的速度碾压20遍，结果显示碾压效果达到超重型击实功能的标准，部分土壤有效压实深度达到1.2～1.5 m，展示出强大的技术优势。

(2)冲击力强大。压路过程，压实机在对地面造成巨大冲击的同时，还会对地基深度及广度产生巨大影响，在强大冲击力作用下，地面以下土体密实度会累积增加，压实度影响会逐渐扩展到深层土体，被冲击压实的土石填料也可以达到理想弹性状态，这样克服了传统振动压实机造成的路基隐患。

(3)碾压效率高。冲击型压路机在不同类型的路基中都适用，并且通过多次冲击碾压了获得良好压实度，这样可显著提升路基土稳定性，使得路基整体强度得到明显提高[3]。此外，随着路基回弹模量的不断增加，路基承载力也不断提升，这样可以显著改善路基弯沉变形状态，使得路基压实度与整体均匀性明显提高。

2 冲击碾压技术在高速公路工程项目中的应用

2.1 做好充分的施工准备工作

高速公路施工中，应用冲击碾压技术需要做好充分的准备工作，具体包括以下几方面。

(1)需要做好施工方案的设计。对于公路路基应用冲击碾压进行施工时，除了在长度及宽度上需要给予一定满足，还需要合理计算挠度。在冲击碾压技术应用中，控制与计算施工挠度比较困难，实际施工时可以使用如下公式计算：

f=f1+f2+f3+f4

式中：f1——扣除预应力损失后，预加力产生的上拱度；

f2——梁段自身静载产生的下挠度；

f3——悬臂施工时临时施工荷载所产生的下挠度；

f4——混凝土随着龄期增大的徐变系数参数。

(2)施工前，需要将施工现场清理干净；根据施工场地的需求，确定合理的施工机械，同时还需要对施工过程中应用到的机械设备进行必要的检查，保证所有机械设备都能够具备良好的性能，为施工质量提供保证；需要对施工过程中的相关材料进行检验，保证施工材料的质量，材料采购工程中，需要结合工程实际合理采购满足要求的材料。

(3)对施工路段的地址情况进行有效的检验，确定具体的施工参数。正式施工过程中，严格依照相关操作标准及施工参数进行相应项目的施工，根据冲击碾压要求确定碾压次数。同时在施工前还需要制定一些应急事件的处理方案，保证冲击碾压施工能够顺利进行。

2.2 具体压实工艺操作

冲击碾压技术倾向于借助向土体的深层进行冲击力扩展的碾压施工工艺[4]。在高速公路工程中，冲击碾压技术特点就是影响深，应用冲击碾压机对路基碾压20遍以上，可以使路基形成大约1 m的均匀加厚层，如此深度可以有效避免路基在后续出现不均匀沉降的情况，大大提高路基的稳定性，延长高速公路的使用寿命。

冲击碾压技术压实上，与传统的压路机有一定的差异。压实过程中，需要按照冲击量往土体更深层次进行拓展，确定具体的压实工艺。初压阶段，冲击压路机冲击碾压的宽度为4 m，双轮内边距为1.2 m，在二次压实过程中，要在第一次压实前提下，往里面压实移动0.2 m进行压实，这样可以有效地压实第一遍压实中产生的间隙。压实完成后，还需要确定水泥-乳化沥青半柔性混合料碾压参数，具体见表1。

结束完冲击碾压施工后，需要对路段压实度、DN值及沉降值进行测定，在路段沉降量测定过程中，可以采取定点测定的方法，对施工表面60 cm、25 cm及15 cm位置压实度进行检测[5]。此外，在冲击碾压了5次以后做一次检验，主要是对压实度进行测定。对DN值进行测量时，测量过程中需要使用精度1.5 mm水准仪，压实度测量频率等同于DN测量频率。

2.3 冲击碾压技术施工需注意的事项

高速公路施工中，应用冲击碾压技术需要注意的问题：

(1)选择合理的机型。当前国内生产制造的冲击压路机有非常多的型号，性能也相差很大，如果机械选用不当，会使得施工无法达到预期目的。经多次工程实践证明，应用25 kJ三边形双轮冲击压路机对土质路堤进行分层压实可提高压实效果[6]。

(2)选择合适碾压工艺。若应用双轮冲击压路机，按照通过两次为碾压一遍，压实的宽度为4 m，同时按照前述施工工艺进行作业，单轮冲击压路以通过以此轮宽作为压实计算单元。

(3)因为冲击压路机具有高能量压实功能，与超重型击实标准击实功相同，所以需要控制含水量，一般控制土壤稠度在1.1～1.2，这样可以保证压实度。

(4)为避免结构物遭受破坏，冲击碾压过程中还需要制定相应措施来控制冲击碾压的范围。通常而言，冲击压路机轮边同构造物间需要控制至少1 m的安全距离。桥涵构造物上的填土厚度需要≥2.5 m，明涵构造物上不能进行冲压，避免损坏。

3 结语

总之，冲击碾压技术作为一种全新的公路施工工艺，在现代高速公路工程建设中具有非常高的应用价值。冲击碾压技术对提升高速公路的承载力及稳定性有巨大帮助，因此在实际的施工中，相关施工单位应根据施工要求，合理进行冲击碾压施工，保证公路整体施工质量，进而使高速公路能够发挥更高的经济效益及社会效益。