沖擊壓實(shí)技術(shù)在公路路基施工中的應(yīng)用

王永科

（新疆華天工程建設(shè)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

0 引言

自20世紀(jì)90年代末我國(guó)引入沖擊壓實(shí)技術(shù)起，我國(guó)的高速公路建設(shè)就開(kāi)始了飛速的發(fā)展，尤其是最近幾年，在經(jīng)濟(jì)體制改革的推動(dòng)下，對(duì)于高速公路建設(shè)的需求大量增加，沖擊壓實(shí)技術(shù)也隨之有了極大的改進(jìn)[1]。沖擊壓實(shí)可以有效地減少因地面各點(diǎn)沉降值存在差異而使得地面平整度發(fā)生改變的現(xiàn)象，這一功能對(duì)于我國(guó)某些損壞情況嚴(yán)重的高速公路有著極大作用。沖擊壓實(shí)技術(shù)不但能降低工后沉降率，提高車(chē)輛通行率，還可增強(qiáng)路基強(qiáng)度，提高行車(chē)的安全性。由于沖擊壓實(shí)技術(shù)具有較好的實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性，使得其在公路路基施工中具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 沖擊壓實(shí)技術(shù)原理與范圍

相較于一般的振動(dòng)壓實(shí)及傳統(tǒng)的靜壓實(shí)，沖擊壓實(shí)是通過(guò)工作裝置的動(dòng)能與勢(shì)能間瞬間的相互轉(zhuǎn)化而實(shí)現(xiàn)的，且其所能造成的影響深度要大于振動(dòng)壓路機(jī)4倍左右，沖擊能則可達(dá)到8倍左右。一般情況下，沖擊壓實(shí)設(shè)備主要為沖擊壓實(shí)機(jī)，該種設(shè)備的滾輪常見(jiàn)有三邊形、四邊形、五邊形等多種形態(tài)，并擁有一系列交錯(cuò)排列的沖壓面及凸點(diǎn)[2]。沖擊壓實(shí)機(jī)在行駛過(guò)程中，其凸輪將會(huì)被其所配套的大功率牽引車(chē)帶動(dòng)起來(lái)，繼而使位于沖擊壓實(shí)輪上的凸點(diǎn)不斷交替著重復(fù)落下與抬起的動(dòng)作，在這一過(guò)程中將產(chǎn)生一種集中性的沖擊能量，并起到揉壓及滾壓的作用。在該種作用的影響下，為數(shù)眾多的細(xì)小裂縫出現(xiàn)在土體當(dāng)中，地基內(nèi)孔隙水得以通過(guò)這些細(xì)小裂縫排放出去，極大地縮短了土體的凝結(jié)時(shí)間。

在公路路基的施工中，應(yīng)選擇適用于工程的沖擊式壓路機(jī)。沖擊式壓路機(jī)的類(lèi)型較多，目前在我國(guó)有12個(gè)廠家生產(chǎn)沖擊式壓路機(jī)，型號(hào)達(dá)數(shù)十個(gè)，因而在使用上不能一概而全，需要對(duì)工程的填土厚度、工程性質(zhì)、設(shè)計(jì)方案、填料類(lèi)型等方面進(jìn)行綜合性的考慮，從而選出適用于該工程實(shí)際情況的壓路機(jī)類(lèi)型。一般而言，五邊形沖擊式壓路機(jī)適用于對(duì)舊水泥路進(jìn)行改造（工作原理見(jiàn)圖1），三邊形沖擊式壓路機(jī)適用于對(duì)陳舊的瀝青路、泥石路或是新修的土路、路基等進(jìn)行改造。在處理路基地質(zhì)差的工程時(shí)，相較于傳統(tǒng)壓實(shí)技術(shù)只能使用工序煩瑣復(fù)雜的換土分層壓實(shí)法，沖擊壓實(shí)技術(shù)對(duì)地質(zhì)較差的地段進(jìn)行直接處理，并可取得壓實(shí)深度超過(guò)1m的效果。傳統(tǒng)壓實(shí)技術(shù)若要增加填方厚度，需首先處理地表，再以分層的方式填進(jìn)新區(qū)，最后進(jìn)行碾壓，經(jīng)過(guò)這一系列流程之后，回填厚度僅能達(dá)到40cm左右。而沖擊性壓實(shí)技術(shù)則可直接碾壓路面，再進(jìn)行填料碾壓，經(jīng)過(guò)這一流程之后，每層厚度可提高至90cm左右，不僅簡(jiǎn)化了流程，縮短了工期，也較傳統(tǒng)壓實(shí)技術(shù)更為有效。

圖1 五邊形沖擊式壓路機(jī)工作原理

2 沖擊壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 工程概況

以某公路工程為例，該工程位于新疆維吾爾自治區(qū)和碩縣境內(nèi)，公路工程全長(zhǎng)為53km，道路紅線寬為50m，中央分隔帶為5m，路基面設(shè)計(jì)寬度為30m，車(chē)行道寬25m，人行道每側(cè)寬5m。由于該工程所處地勢(shì)較低，存在較多淤泥，且地下水位高，因而必須對(duì)該段路床實(shí)行厚度為0.80～3.0m的回填基礎(chǔ)。然而在雨天時(shí)，例如煤矸石、黏土或是風(fēng)化巖等材料易受到水的作用而影響施工，因此在雨天不適于作為回填路床的材料，這就提高了回填材料的選擇難度。路基的壓實(shí)工作要實(shí)現(xiàn)均勻密實(shí)且具有很高穩(wěn)定性的難度較大，同時(shí)，根據(jù)公路施工標(biāo)準(zhǔn)，每一層的回填厚度都不可大于30cm，更是增加了路基施工難度。該工程路段地形較為復(fù)雜，導(dǎo)致基底工作面難以形成，填筑層過(guò)厚，塊石間連接不嚴(yán)密，易出現(xiàn)松動(dòng)移位。在此情況下，若路基沉降時(shí)間不充足，且施工工期過(guò)短，公路將極易出現(xiàn)地面翻漿、下沉、塌陷及產(chǎn)生裂縫等問(wèn)題[3]。在處理該工程路床時(shí)，為了在縮短工期的同時(shí)保證工程質(zhì)量，使用機(jī)械為主、輔以人力的施工方法。由于傳統(tǒng)的壓實(shí)技術(shù)并不能有效地增強(qiáng)該公路工程的路基密實(shí)度，故使用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行施工。

2.2 技術(shù)應(yīng)用

在對(duì)該工程進(jìn)行施工時(shí)，為增強(qiáng)其路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性、降低差異沉降率及施工后沉降率，同時(shí)提升路基均勻性和密實(shí)度，采用沖擊壓實(shí)技術(shù)對(duì)該工程路基實(shí)行沖擊碾壓。選取一新建填土路基，確定該路基符合振碾標(biāo)準(zhǔn)，而后應(yīng)用三邊形沖擊式壓路機(jī)在其距離路基頂端的36cm處重復(fù)碾壓約6遍，再檢測(cè)其在壓實(shí)度、彎沉以及平整度等方面的水平，并進(jìn)行全方位比較，結(jié)果如下。

（1）檢測(cè)壓實(shí)度。每0.5m取試驗(yàn)段一處斷面，再在每個(gè)斷面的上、中、下部位各取一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要提前將表層的松動(dòng)層清除掉，而后再以灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度[4]。

（2）檢測(cè)彎沉。對(duì)未使用沖擊壓實(shí)的路段實(shí)行系統(tǒng)方法檢測(cè)其彎沉值，而對(duì)試驗(yàn)路段則使用自動(dòng)彎沉儀檢測(cè)。彎沉檢測(cè)結(jié)果：K624+624～K625+000觀測(cè)點(diǎn)數(shù)1 580個(gè)，彎沉代表值為5.32mm；K625+000～K625+300觀測(cè)點(diǎn)數(shù)1 370個(gè)，彎沉代表值為6.13mm；K626+000～K626+000觀測(cè)點(diǎn)數(shù)1 390個(gè)，彎沉代表值為8.40mm；而未經(jīng)過(guò)沖擊壓實(shí)的路段觀測(cè)點(diǎn)數(shù)1 230個(gè)，彎沉代表值為15.32mm。

（3）檢測(cè)平整度。使用平整度測(cè)試車(chē)，對(duì)該工程試驗(yàn)路段及未經(jīng)過(guò)沖擊壓實(shí)處理的某公路實(shí)行檢測(cè)操作。平整度檢測(cè)結(jié)果：K624+624～K625+000觀測(cè)點(diǎn)數(shù)165個(gè)；K626+000～K626+000觀測(cè)點(diǎn)數(shù)250個(gè)；K625+000～K625+300觀測(cè)點(diǎn)數(shù)250個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)偏差值為0.65mm，平均值為1.11mm；而未經(jīng)過(guò)沖擊壓實(shí)的路段觀測(cè)點(diǎn)數(shù)80個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)偏差值為0.9mm，平均值為1.53mm。

3 結(jié)論

（1）安全事故是每一項(xiàng)工程都需要注意的重要問(wèn)題，沖壓前應(yīng)提前對(duì)沖壓范圍附近的電力設(shè)施、生活設(shè)施、結(jié)構(gòu)物、管線等進(jìn)行調(diào)查，以事先做好安全措施，預(yù)防事故的發(fā)生。

（2）由于沖擊壓實(shí)的振動(dòng)和沖擊范圍較廣，對(duì)路基的平整性造成影響，導(dǎo)致路基高度存在差異，因而沖擊壓實(shí)不宜在路基頂面過(guò)高處應(yīng)用，以50cm以下為最佳。此外，重復(fù)兩次填土可降低路基彎沉受沖擊壓實(shí)的影響。

（3）在施工中，沖擊壓實(shí)的速度可對(duì)其沖擊能量造成影響，因而為了提高施工效率，應(yīng)盡量減少接頭，并保持施工的連續(xù)性，以保證路基整體性不受影響。

（4）為避免路基表面出現(xiàn)砂化現(xiàn)象，進(jìn)而阻礙沖擊壓實(shí)的作用力向深層擴(kuò)散，使壓實(shí)效果受到影響，對(duì)于呈干燥現(xiàn)象的路基表面可進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑⑺⒕鶆虬韬?，防止砂化?/p>

（5）當(dāng)路基表面0.5m內(nèi)的土體含水量較多時(shí)，將對(duì)壓實(shí)效果產(chǎn)生極大影響，因?yàn)闆_擊壓實(shí)機(jī)的作用力過(guò)大，因而當(dāng)土體的含水量大時(shí)將發(fā)生“彈簧”、翻漿等現(xiàn)象。為此，需要將土體含水量控制在一定范圍之內(nèi)，如砂土的含水量在3%時(shí)為最合適。

（6）由于沖擊壓實(shí)的作用力過(guò)大，為了防止其損壞結(jié)構(gòu)物，必須制定出相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)應(yīng)措施，以將沖擊壓實(shí)機(jī)碾壓路基時(shí)的作用力控制在一定的范圍之內(nèi)。壓實(shí)前，需先行確認(rèn)板涵頂上的填土超過(guò)4m，箱涵、管涵上的填方超過(guò)3m，護(hù)坡砌體與擋土墻間距應(yīng)為1m以上，塔板邊緣凈距需保持2m左右，且嚴(yán)禁在禁壓區(qū)內(nèi)進(jìn)行沖壓。此外，若路基有土工格柵，且其高度為2m以下，也應(yīng)禁止在該路段進(jìn)行沖壓[5]。

[1]唐勇.山區(qū)高速公路路基沖擊壓實(shí)的試驗(yàn)研究[J].西南公路，2009，6（3）：54.

[2]李寶成，于常永，劉彥偉.淺談公路路基施工技術(shù)及其質(zhì)量控制[J].科技傳播，2011，2（12）：121.

[3]單文英，孫翰耕，馮守旭.高等級(jí)公路路基沖擊壓實(shí)技術(shù)及工程應(yīng)用的試驗(yàn)研究[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2012（12）：53-67.

[4]郭明富.沖擊壓實(shí)技術(shù)在黃河沖積平原高速公路路基填筑工程的應(yīng)用[J].交通世界：建養(yǎng)·機(jī)械，2011（12）：23.

[5]張樹(shù)建.高等級(jí)公路路基沖擊壓實(shí)技術(shù)的探討[J].黑龍江交通科技，2009，10（9）：86.