高速公路路基施工冲击碾压技术的应用

朱炳科

(江苏省交通工程集团有限公司，江苏 镇江 212000)

0 引 言

路基作为道路结构重要的组成部分主要承受了来自路面的荷载。由于路基压实度不合格而造成的车辙、冻胀等病害而引起的道路破坏不胜枚举，给出行安全留下了隐患。路基的压实误差较大、压实不均匀、压实度偏低是造成路面破坏的主要原因，这也就对公路路基的施工技术提出了更高的要求。冲击碾压技术作为一种新兴的路基压实技术，能够显著提高路基的强度、稳定性、降低工后沉降，在目前的工程中应用越来越广泛。

1 公路路基压实概述

行车荷载能够使得路基产生弹性应变，应变虽然较小，但是对于松散的路基在荷载作用下就很难保持原来的状态，路基的稳定性和强度就会受到影响，进而产生形变。而以上的情况则可以在施工的过程中采取措施来得到减缓或者消除。施工的过程就是对土壤破坏重塑的一个过程，破坏土壤原有的自然形态，然后通过外力作用进行重新的压实，进而满足设计要求。对路基土的压实主要分为静压、振动、冲击三种形式，其作用方式如图1所示。

图1 黄土路基压实的三种形式

1.1 机械碾压法

机械碾压法是最为常见的一种路基压实方法，主要是用压路机、平碾等各种重型设备在路表面反复开动通过重力作用将松散的土体压实，同时在碾压的过程中向其中掺入生石灰等来提高路基的强度。确保道路在运营过程中不会因为行车荷载而导致路基路面出现较大的下沉，同时通过碾压还增加了土体的不透水效果，提高了路基的稳定性。机械碾压法主要通过的是静压作用，静压作用主要应用的是羊足压路机和光滑轮压路机，通过对路基土施加不同大小的静压力对进行压实作用，该压实机理主要是布辛尼斯克理论。

1.2 冲击碾压法

冲击碾压技术是目前新兴的一种路基加固技术，该技术在公路、机场、港口等工程中都得到了广泛的应用。冲击压实则主要是采用的重锤，重锤通过低频率高幅度的冲击方式来产生较大的力来对土体进行压实，通过冲击的压实方式能够使压力波达到更深的层次，可以得到最大程度的压实。应用冲击碾压的工艺进行施工其加固深度能够得到明显的提升，而且通过实际的工程可以发现应用该方法能够显著节约施工的成本并且缩短施工的工期，提高施工效率。

冲击碾压在其一方面能够使得土颗粒进行重新的分布组合，孔隙减小，孔隙之中原有的水和空气能够排出，同时也增大了土体的密度，使得土颗粒之间彼此挤密，土体形成一个密实的整体，增强了土体的强度以及稳定性。另外一个角度，土体由于被压密使得其透水性会得到明显的降低，而且毛细作用也会减弱，水稳性得到显著的提升。冲击碾压技术主要是通过垂直振动来对土体进行压密，具有较大的冲击轮质量以及较快的行驶速度，冲击碾压技术同时具有静力碾压、振动碾压以及强夯的特点。

1.3 振动碾压法

振动碾压法通过振动器产生了高频率的振动，该振动会传递给路基，路基土受到振动的影响，也会出现接近自身固有频率的振动，降低了颗粒之间的摩擦力作用，促使小颗粒填充至大颗粒之间的孔隙中，进而增大了土体的密实度。在进行振动碾压的过程中，振动轮会对土体产生反复的冲击力，压实材料也被一次次的冲击波而压密，冲击波在进入土体之后还会朝着纵深方向进行扩散与传播。振动碾压技术在压实机理方面与强夯法有相似之处，振动的压实方式主要是通过振动机产生高频率、低振幅的压力波于土壤的表面，由于压力波的作用，使得土颗粒在时时刻刻中处于运动的状态，土颗粒之间的摩擦阻力所有减小，土颗粒发生重排，进而使得土体进行压实。振动压实法是基于振动原理提出的压实方法。

2 冲击碾压技术在路基施工中的应用探讨

2.1 冲击碾压技术在路基施工中的应用价值

(1)能够提高公路路基的稳定性

冲击碾压技术的压实机和压实轮具有巨大的能量，通过对公路路基进行多次反复的冲击碾压，使得路基材料的密度增大，形成了较厚的加固层，能够实现对路基的加固，使路基更具有稳定性。通过冲击式的碾压能够将冲击力在路基材料中由上而下的进行全面的传播，使路基材料发生变形，增大其密度，使路基更加稳定。

(2)减少工后沉降的发生

在进行路基施工的过程中，由于不同区域路基所处的地形环境以及路基材料有所差异，因而会出现不同程度的工后沉降。当工后沉降超过某一限度时就会使道路出现变形以及裂缝，影响道路行驶的安全性能。然而通过应用冲击碾压技术能够降低高速公路工后沉降，进而减少高速公路出现裂缝和变形的情况，确保高速公路的安全使用。

(3)加快旧路改造施工

冲击碾压技术目前也常应用于道路的改建工程中，道路在改建时需要提高路基的质量，满足新路等级的压实标准。对于传统的工艺就是对路面、路床、路堤进行开挖，之后再回填压实。然后采用冲击碾压技术则不需要在对路面和路基进行开挖，能够直接对原路面进行冲击碾压施工，一方面能够使路基的质量达到要求，另一方面还能有效利用旧路面，节约筑路材料，加快工程进度。

2.2 冲击碾压技术在高速公路路基施工中的应用

(1)前期准备工作

在对路基进行冲击碾压施工之前，需要提前进行一些前期的准备工作。首先是对路基表面的检查和清理，确保路基表面能够符合冲击碾压的条件，清除表面的杂物，保证其整洁和工整。另外就是要测量路基的含水量，如果路基的含水量超过了冲击碾压的标准，则需要施工人员通过有效措施来降低路基含水量，如果含水量低于冲击碾压的标准，则应当进行水分补给作业，确保在进行冲击碾压时含水量能够符合要求。然后需要精确的选取冲击碾压的沉降点，在选取的位置设置标志。另外在进行碾压之前还需要对路基的压实度进行检测，最后还要检察路基的平整度，如果平整度未能达到相关的要求，则需要施工人员根据平整度的要求进行平整作业，使得在冲击碾压过程中，平整度能够达到要求。

(2)地基检测与测量放样技术

在进行路基施工的过程中，应当采用合适的检测方法来对土体性质以及路基材料进行检测。在路基检测中也有很多相关的规定对路基材料的各项参数进行检测，确保路基材料能够满足道路建设和冲击碾压的标准。在目前的检测中，对于路基材料含水量和干密度主要采用击实试验的方法，压实度检测主要采用灌砂法。在施工中，由于当地环境以及气候条件的影响，因此在进行地基测量放样时一定需要按照相关的规定以及标准进行，同时还要对测量点进行定期的检查，确保各项数据的准确性。

(3)路基填土与整平技术

在完成了路基的检测以及测量放样工作，之后应当对路基进行填土和整平。填土和整平工作能够直接影响路基的稳定性和路基材料的压实性。填土和整平作业进行方格网的铺设，在冲击碾压的过程中，路基受到了压实冲击力会出现位移的现象，也由此加大了冲击碾压的难度。

(4)冲击碾压技术

在进行冲击碾压的过程中，需要综合的考虑碾压的方法、速度、次数等方面。路基碾压施工时可以采用错轮回转法进行冲击碾压，碾压的速度要充分的考虑到路基所在区域的地形环境、含水量、路基材料性质等，将冲击碾压的速度控制在合适的范围之内，碾压的过程应当保持匀速，确保压实机和压实轮与路边能够保持安全距离。然后根据公路路基土的性质以及压实的程度确定出碾压的次数，最后还要保证冲击碾压的平稳性，尽可能的避免出现碾压不均衡的现象。

3 结 语

综上所述，冲击碾压技术具有频率低、振幅大、能量大、尺度深、压实程度更高的特点，能够有效的保证高速公路路基的稳定性和施工的质量，加快了工程的进度，降低了施工成本，提升了公路工程的经济效益。