沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用

王秉澤

（河北省高速公路承赤籌建處，河北 承德 067000）

1 沖擊碾壓技術(shù)概述

所謂的沖擊碾壓技術(shù)實(shí)際上是巖石工程壓實(shí)相關(guān)技術(shù)最新的發(fā)展之一，其在路基工程隱患解決方面有著極為顯著的效果，并且得到了較為廣泛的應(yīng)用，能有效減少路基施工后出現(xiàn)的沉降以及相關(guān)的差異沉降問題，在提高路基的整體穩(wěn)定性、整體強(qiáng)度和均勻性方面都有顯著的效果。

所謂的沖擊碾壓施工實(shí)際上指的是采用一種沖擊式的壓實(shí)機(jī)器（注：一種通過高振幅但是低頻率進(jìn)行工作的壓實(shí)設(shè)備），并且在這種壓實(shí)機(jī)器上配備有壓實(shí)輪，而壓實(shí)輪在相應(yīng)的牽引機(jī)的拖動(dòng)作用下將高位的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能對(duì)工作地面進(jìn)行沖擊作用，進(jìn)而使得整個(gè)土體的深層部位能夠產(chǎn)生比較強(qiáng)力的沖擊能量，與此同時(shí)，隨著一些揉壓、滾壓等綜合作用，使得所有土粒之間產(chǎn)生一定的變形、剪切或者是位移。隨著路面巖石部位的密實(shí)度增加，其產(chǎn)生的影響也更大，進(jìn)而使得整個(gè)土體隨沖擊波的深入傳播而得到壓實(shí)。

2 工程實(shí)際情況分析

2.1 工程簡(jiǎn)介

試驗(yàn)高速公路路基中土石方工程挖方大約為69萬m3，主要路基填方大小為80萬m3，在填方體積中有大約5處的高填方路段，其中填方高度的最大值為17m，并且這5處路基大半部分在洼地以及水田中。

針對(duì)這一段高填路堤以及洼地等軟弱路基比較多的情況，以及實(shí)際工期要求緊迫等特點(diǎn)，為了使施工質(zhì)量得到最大限度的保障，實(shí)現(xiàn)有效的增、補(bǔ)壓，使施工后產(chǎn)生的沉降減小，在整個(gè)施工過程中每填高120m，并且實(shí)際路基的壓實(shí)程度已經(jīng)達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求后，采用Y25型號(hào) （三邊都是弧形形式）的沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行沖擊增強(qiáng)，并且要求沖擊的次數(shù)保持在20遍以上。

2.2 試驗(yàn)段施工概述

為了使得Y25型號(hào)（三邊都是弧形）沖擊式壓路機(jī)在進(jìn)行沖擊增強(qiáng)補(bǔ)壓時(shí)效果得到保障，并且使施工工藝獲得最大效果，在第94#區(qū)域內(nèi)進(jìn)行沖擊碾壓工程的試驗(yàn)。

2.3 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

沖擊碾壓測(cè)試前統(tǒng)計(jì)沖擊路段填筑高度、層次、填料的物理（力學(xué)）性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果（包括顆粒分析、液塑限、最大干密度、最佳含水量、CBR值及天然含水量），在路基上有規(guī)律的布置一系列測(cè)點(diǎn)，并使用白灰色進(jìn)行標(biāo)記。試驗(yàn)段填料為低液限粘土（最大干密度PD＝2.11、最佳含水量W＝8.12%），每20m布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別在路基中線、距離左、右邊線1m處。然后用水準(zhǔn)儀測(cè)量高程（或相對(duì)于某固定點(diǎn)的讀數(shù)），記錄第一組測(cè)量數(shù)據(jù)（即沖碾前的高程），再用灌砂法檢測(cè)所布測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度，記錄第一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)（即沖碾前的壓實(shí)度）。壓實(shí)度的測(cè)點(diǎn)應(yīng)避免與高程點(diǎn)重復(fù)，此時(shí)的壓實(shí)度應(yīng)是測(cè)點(diǎn)以下30cm的數(shù)據(jù)。

2.4 沖擊碾壓過程

2.4.1 沖擊碾壓施工

在進(jìn)行沖擊碾壓施工時(shí)，需要將壓路機(jī)自路基的一側(cè)駛向道路中點(diǎn)后，并經(jīng)過轉(zhuǎn)彎駛回起點(diǎn)；同時(shí)再向路基的兩側(cè)行駛，牽引機(jī)車在行駛過程中，應(yīng)當(dāng)使得壓實(shí)輪產(chǎn)生的輪跡相互重疊率達(dá)到30%以上，這樣才能保證整個(gè)作業(yè)路面被有效的沖擊碾壓到，并且連續(xù)進(jìn)行沖擊碾壓工序。

2.4.2 測(cè)點(diǎn)回復(fù)以及數(shù)據(jù)記錄

準(zhǔn)確地對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)回復(fù)，測(cè)試出此時(shí)的測(cè)點(diǎn)高程值，對(duì)第二組數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。因?yàn)檎麄€(gè)路基的上半部分大約30cm厚度范圍內(nèi)，所有的土塊經(jīng)過沖擊碾壓以后，成為了塊狀或者整體松散開來，所以在進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)的同時(shí)必須將這30cm深度的土樣進(jìn)行挖掉處理，然后再根據(jù)正常的檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)，同時(shí)對(duì)第二組數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。

2.4.3 表格記錄

繼續(xù)進(jìn)行沖擊碾壓工作，并且詳細(xì)地記錄下第10遍、第15遍、第20遍的高程值以及相關(guān)的壓實(shí)數(shù)據(jù)，最后將其整理匯總成表格形式（見表1）。

表1 試驗(yàn)階段數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總

2.5 試驗(yàn)階段小結(jié)

通過表1可以看出，當(dāng)對(duì)路基進(jìn)行一定的壓實(shí)后，其壓實(shí)程度已經(jīng)符合了相關(guān)規(guī)范的要求，并且當(dāng)每一次填筑層厚度達(dá)到1.5m時(shí)，都必須進(jìn)行20遍以上的沖擊碾壓方可以進(jìn)行更近一步的工序——壓沉（要求：3.8～5.3cm），此時(shí)壓實(shí)度能夠有效提升大約3%左右，能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)補(bǔ)壓的目的。當(dāng)整個(gè)沖擊碾壓工序（20遍以上）完成后，實(shí)際的沖擊碾壓效果已經(jīng)較為理想了。所以，筆者建議進(jìn)行沖擊碾壓實(shí)際次數(shù)應(yīng)當(dāng)保持在20次以上，并且對(duì)厚度的控制應(yīng)當(dāng)保持在每一次沖擊碾壓1.5m的程度。當(dāng)進(jìn)行分成沖擊碾壓的過程時(shí)，應(yīng)當(dāng)將重合的部分保持在2m以上。

3 沖擊碾壓相關(guān)施工工藝

沖擊碾壓相關(guān)施工工藝步驟包括：

a）使用平地機(jī)對(duì)相應(yīng)的沖擊碾壓作業(yè)面進(jìn)行仔細(xì)的清理以及整平；

b）設(shè)置相應(yīng)的觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志，對(duì)沉降標(biāo)志的實(shí)際高度進(jìn)行觀測(cè)；

c）在進(jìn)行沖擊碾壓工序前，對(duì)相關(guān)的路基含水量以及壓實(shí)程度進(jìn)行檢測(cè)；

d）沖擊壓路機(jī)一般有兩個(gè)沖擊輪，兩輪之間有一定的間隙，而且介質(zhì)受沖擊后落點(diǎn)間斷分布，所以沖擊壓實(shí)采用來回錯(cuò)輪的方式，輪跡之間不重疊，第二趟錯(cuò)輪時(shí)，一個(gè)單輪從第一趟輪跡間隙通過，依次類推，直至整個(gè)表面被全部壓實(shí)一遍，第一遍后在縱向上錯(cuò)開沖擊碾壓落點(diǎn)1／6沖擊輪周長(zhǎng)，保證每一個(gè)點(diǎn)都被壓實(shí)，達(dá)到落點(diǎn)均勻分布、整體增強(qiáng)的目的；

e）沖擊壓實(shí)過程中，沖擊壓路機(jī)的行走線路采用環(huán)形法，對(duì)于較寬的路基，可先從路基中線開始，到?jīng)_擊碾壓一端時(shí)轉(zhuǎn)向一邊側(cè)，沿路基邊側(cè)返回，到端頭然后再轉(zhuǎn)向路基內(nèi)，沿路基另外一側(cè)接近中線的位置開始進(jìn)行第二趟錯(cuò)輪方式?jīng)_擊碾壓，并且每一次沖擊碾壓次數(shù)必須大于20遍，這樣才能使有效壓實(shí)深度所屬范圍內(nèi)的路基實(shí)現(xiàn)一定程度的均勻密實(shí)；

f）沖擊碾壓過程中如因輪跡過深而影響壓實(shí)進(jìn)行時(shí)，可用平地機(jī)平整后再?zèng)_擊壓實(shí)，若路基表面揚(yáng)塵，可用灑水車適量均勻?yàn)⑺^續(xù)沖擊碾壓；

g）當(dāng)整個(gè)沖擊碾壓結(jié)束時(shí)，用平地機(jī)整平施工沖擊碾壓路段，采用重型鋼輪壓路機(jī)將路基表面碾壓密實(shí)平整。

4 施工過程中的注意事項(xiàng)

4.1 在進(jìn)行沖擊壓實(shí)操作以前，應(yīng)該對(duì)作業(yè)面的平整度進(jìn)行保證，并同時(shí)使用重型的壓路機(jī)（振動(dòng)壓路機(jī)）進(jìn)行壓實(shí)，當(dāng)這兩道工序完成后方可進(jìn)行沖擊壓實(shí)操作；如果作業(yè)面過于干燥，可以適當(dāng)?shù)臑⒁恍┧?，避免表面出現(xiàn)粉塵化現(xiàn)象，防止能量傳遞受到阻礙。

4.2 在車輛轉(zhuǎn)彎過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)轉(zhuǎn)彎路線進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，保證沖擊落點(diǎn)不會(huì)與前面施工的落點(diǎn)相重合，盡量減少波浪現(xiàn)象的發(fā)生；在沖擊碾壓施工過程中，應(yīng)保證勻速?zèng)_擊碾壓，如需要變速必須停機(jī)操作，并且在進(jìn)行一個(gè)完整的沖擊碾壓過程中不可變速。

4.3 在進(jìn)行沖擊碾壓施工過程中，保證正確的前進(jìn)方向，并且對(duì)可能出現(xiàn)的漏壓進(jìn)行有效的預(yù)防。從路基的中間部分向兩側(cè)進(jìn)行沖擊碾壓時(shí)，與路基邊緣距離保持在110m以上。

4.4 如果是在傍山條件下進(jìn)行沖擊碾壓，應(yīng)保持從內(nèi)到外的沖擊碾壓順序，與邊緣位置的安全距離保持在115m以上。

4.5 如果在施工過程中遇到了結(jié)構(gòu)物，應(yīng)該及時(shí)調(diào)頭，并與之距離保證在5m以上，而距離背臺(tái)之間的距離應(yīng)當(dāng)小于2m加上臺(tái)高的大小，或者是接近15m的距離范圍內(nèi)。

4.6 距涵洞頂填土高小于215m的范圍和填石路基的石塊強(qiáng)度大于15MPa時(shí)，距涵洞頂小于4m的范圍不適宜沖擊壓實(shí)；有路肩式擋土墻的路段，或路堤式擋土墻的墻背部位不適宜沖擊壓實(shí)。

4.7 沖擊碾壓作業(yè)前，各系統(tǒng)管路及接頭部分應(yīng)無裂紋、松動(dòng)和泄漏現(xiàn)象，確認(rèn)正常后方可啟動(dòng)。

4.8 在整個(gè)施工過程中，應(yīng)當(dāng)避免噪聲對(duì)周圍生活或環(huán)境的影響，對(duì)施工時(shí)間進(jìn)行合理的安排。

5 結(jié)語

相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果表明，在經(jīng)過20遍以上的沖擊碾壓后，路基的壓實(shí)度得到不同程度的提高，并且原有路基的整體強(qiáng)度得到一個(gè)較大的提升。經(jīng)過沖擊碾壓的路基，達(dá)到了相應(yīng)的增強(qiáng)補(bǔ)壓的效果，并且路基施工后所出現(xiàn)的沉落現(xiàn)象得到一定程度的減少，提高了相應(yīng)的承載能力以及穩(wěn)定性。隨著行駛速度的不斷增加，載具能力提升、相關(guān)需求增加的情況下，對(duì)道路質(zhì)量的要求也隨之增加，沖擊碾壓技術(shù)在我國(guó)目前道路施工中將被得到更為廣泛的推廣及應(yīng)用。

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