高速公路土石混填冲击碾压试验应用分析研究

沈勇

摘 要：利用冲击碾压试验，对土石混填路堤的强度性能进行测试，有利于针对性地提升路基混合体整体的压实度。本文以京秦高速公路土石混填冲击碾压试验应用为探讨主题，通过规范化的试验流程，测试碾压前后路基压实度的变化，以及冲击碾压对高填路基沉降量、填料密度带来的影响。

关键词：土石混填;冲击碾压;试验

中图分类号：U416.1 文献标识码：A

0 引言

利用冲击压路机，冲击并碾压处理地基土，是提高地基土强度性能与压实度的一种有效方法。近年来，道路工程建设规模日益扩大，道路地基的施工建造面临着更高的质量要求，运用冲击碾压，测试高速公路土石混填路堤的压实效果，以此确定对路堤结构予以补强加固的方式方法，是全面提升道路路基强度与承载水平的必要路径。

1 试验内容

1.1 试验内容和试验时间

以目前正在施工中的跨越山区的京秦高速公路工程为例，由于当地存在起伏较大的地形地貌，且山岭较为陡峻，因而选择高填方路基、半填半挖路基为主要的路基形式。在实际施工中，涉及到路基回填施工任务的路段较长，因此其整体高度范围在2～12 m以内（如图1所示）。测试内容主要是通过对前路基顶面高程、后路基下沉量进行冲击碾压，借此获取相应的数据结果。然后，对前路基密度、被冲击碾压后路基的实际密度进行测试。分层填筑路堤且将其予以规范压实处理后，是开展冲击碾压试验的适宜时间，这也可以为后续的补强加固施工提供便利条件[1]。

1.2 试验过程

1.2.1 试验器具

冲击式压路机与牵引机是冲击碾压试验中应用到的主要机械设备，通常情况下，检测人员需结合具体的测试要求，合理把控压路机的运行速度，确保其保持大小适宜的冲击势能。

1.2.2 测点布置

分层填筑路基的施工阶段内，当完成一层填料的填筑作业后，检测人员需准确把握其初始压实度，保证其满足标准要求。在确定具体的试验段后，应选择适宜的路基，通常情况下，以带有代表性的断面为宜，然后参照相应的间隔距离要求，在横向方向上完成两点的布设，在纵向方向上，做好三点布设，形成一个两列三行形式的沉降板观测点。与此同时，以冲击碾压的厚度为基准，确保填料厚度与之保持一致。在每个观测点的竖向方向上，以半米为基准，布设四层沉降钢板，主要目的是为了为后续的初次碾压作业、冲击碾压施工提供方便，避免表层位置上，深度较大的土体出现形变现象，钢板发生水平位移。完成埋设钢板的施工工作后，施工人员需以上述的六个测点为基准，在其附近的适宜位置上安设同样数量的测量钢筋，用以对比和分析。除此以外，再选定代表性的断面，预先定点，然后搭设六根用于沉降观测作业的钢筋，整个过程中总共形成十二个沉降观测点[2]。

1.2.3 测量方法及测量

完成填料，以及初步碾压作业后，检测人员需在试验段内选择一个适宜的横断面，并设定3个代表点，为开展密度试验作准备。利用水准仪，对钢筋打入的初始标高予以准确测量。利用冲击式压路机，完成5遍、10遍及20遍冲击碾压作业后，再对钢筋打入的实际标高值进行测量，并获取各种碾压遍数下的孔隙率、填料密度等关键的数据信息。然后通过对比初始值，进行研究分析。总结与分析测量数据可以得知，其中包括84个沉降数据，以及48个密度与孔隙率数据。通过灌砂法测量碾压前、碾压后路基压实度的变化情况。对路基予以碾压处理后，利用专用的灌砂仪，对碾压面下15 cm位置处路基的实际压实度进行测试，总共包含6个测试点[3]。

2 试验结果

2.1 碾压前后压实度的变化

以碾压面下方15 cm位置处，设定6个用于试验压实度的测试点，完成碾压作业后，整理检测碾压前与碾压后的数据结果，如表1。

通过对比碾压前、碾压后检测压实度的数据结果可以发现，路基压实度整体呈现显著增大的变化趋势，最小提高量为6.5%，最大提高量为10%。碾压前后对比如图2、3所示。

2.2 冲击碾压对高填路基沉降量影响

在冲击碾压遍数不同的情况下，测量钢筋打入的标高，即可得出冲击碾压遍数与路基沉降量间的对应关系（如图4）。通过试验测试可以得知，当完成对路基5遍、10遍以及20遍的冲击碾压处理后，其填料顶面的测点部分会呈现出十分明显的沉降现象，完成5遍冲压时，其表面平均沉降量为5.7 cm，完成10遍沖压后，路基填筑表面平均沉降量为7.4 cm，完成20遍冲压后，平均沉降量为9.0 cm。除此以外，在逐渐加大冲击遍数的过程中，尽管同样冲压遍数情况下的沉降量依然是变化的，但其整体转变趋势呈现日趋放缓的状态[4]。

2.3 混填路基冲击碾压的影响深度

在路基内各层中，埋设有沉降钢板，测量其标高并得出具体的数据结果后，便可以对冲击碾压遍数不同的情况下，每一层填土的实际沉降量进行计算。参照真实准确的数据信息，分析并研究每一分层填筑层上，沉降测量板的沉降情况与冲击碾压遍数间的对应关系。在此基础上，以各测量点为基准，对不同冲击碾压遍数下，每一单层填料的分层压实量进行整理与分析，即可得知，在冲击碾压遍数一定的情况下，测量点不同，对应的填料深度也会显示出不同的沉降量。在逐步增加深度大小的情况下，填料深度点的沉降量普遍呈现逐渐减小的变化趋势。例如，在完成5遍冲压后，路基填料顶面达到了4.35的平均沉降量，距离填料顶面50 cm的位置处，测得2.65 cm的沉降量，距离填料顶面100 cm的位置处，测得1.25 cm的沉降量。

在增加冲压遍数的情况下，测量点沉降量的增大并不是等比例的关系，实际上是体现出逐渐减缓的变化趋势。由此可得，当冲压遍数不同时，填方路堤分层填料的实际压实量具有一种显著的变化规律，即在不断增加冲压遍数的条件下，每一分层填料内的压实量呈现出逐渐加大的变化趋势。例如，从5遍的冲压遍数增加到10遍时，从顶面算起的第二层填料由原本的1.40 cm压实量，转变到了2.45 cm的压实量。且在逐渐加大冲压遍数的情况下，分层填料压实量的相对变化量与之并不是同比例增大的对应关系[5]。

2.4 冲击碾压对高填路基填料密度影响

完成初次碾压路基填料的施工后，检测人员需在整个试验段内，选择3个代表性的测量点，用以开展密度试验，在此过程中，主要涉及到对灌水法的使用。在完成对试验段冲击碾压5遍、10遍以及20遍的测试工作后，检测人员需再选取3个适宜的代表点，用以进行密度试验。与此同时，还需要依托于烘干法等室内试验法，对填料的实际含水量进行测量（如图5）。

完成换算后，即可对初压、5遍、10遍、20遍冲压处理后的填料的干密度的变化情况、孔隙率的变化情况进行推断。要实现对土石混合填筑路基施工质量的严格控制，可以将参照填筑孔隙率变化、压实沉降差变化作为一种有效方法。在完成对路基填料的20遍冲击碾压处理后，按照具体的规范要求实施分层填筑以及平整压实，扣除冲击碾压松动层对碾压路段带来的影响后，得出整个碾压路段产生的沉降量达到7 cm，这说明其使得工后沉降得以大大减少。

3 结论与施工建议

分析与研究最终的测试结果可以发现，由于在高填方路堤的填料施工中，所用的填料内具有较多的石料和土石混合料，因此在完成初压以及冲压碾压作业后，路基得到了较为理想的补强与加固效果。对路基冲击碾压的遍数不同，相同填料深度点的沉降量也会随之发生变化，随着冲压遍数的不断增加，整体沉降量也呈现稳步增大的发展趋势。因此在使用冲击式压路机的过程中，需重视对设备设施运行速度的合理把控，优化冲击碾压的试验效果。

4 结束语

在京秦高速公路土石混填路堤施工中利用冲击碾压法，有利于科学有效地补强加固路基基础，大幅提高整个道路的压实度，为道路运营提供可靠的安全保障。

参考文献：

[1]李清华.冲击式压路机在高填方路基施工中的应用[J].交通世界，2020（34）：79-80+118.

[2]李彦鹏.建筑工程中地基处理方案分析[J].工程技术研究，2020（22）：223-224.

[3]李洪峰.高速公路施工中冲击碾压技术的应用分析[J].建筑技术开发，2020（19）：102-103.

[4]王瑞春，何迎坤，張桂溪.冲击碾压联合水泥搅拌桩处理填土地基试验与应用研究[J].路基工程，2020（4）：66-72.

[5]李利阳，李文庆.道路路基回填拖式冲击碾压施工技术研究[J].施工技术，2020（S1）：1381-1383.