關于沖擊碾壓技術在路基施工中的應用探討

■張曉蘭 ■廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510000

為保證路面功能的正常發(fā)揮，必須要求路基穩(wěn)定、均勻、密實，這點在公路建設的實踐中已經得到證明。在修建高速公路中，路基施工受到諸多不利因素影響，如地基土質條件、土石填料組成、斜坡地形等，過快速度建設的路基也會存在相應的沉降問題，這樣就會導致公路工程的病害問題。為更好的解決路基工程質量隱患問題，應該對沖擊碾壓技術的開發(fā)應用加以重視。通過增加沖碾遍數，有效減少工后沉降與差異沉降，提高路基整體穩(wěn)定性、均勻性和強度，既能保證工程質量，還能有效加快施工進度［1，2］。

1 沖擊碾壓技術在公路路基施工中的作用分析

1.1 有效提高公路路基的穩(wěn)定性

所謂的沖擊碾壓技術，就是在完成的路基上，利用25kJ 的高能量沖擊壓實機進行相應的連續(xù)的沖擊碾壓作業(yè)過程。在這個過程中，路基的密實度隨著沖擊碾壓遍數的增加而越來越高，這種由上到下的碾壓起到很好的效果，能夠形成厚度為1m-1.5m 的加固層，滿足優(yōu)質路基的強度和穩(wěn)定性要求。在進行相關的沖擊式壓實機的作業(yè)過程中，經過相關的壓縮波(P 波)、剪切波(S 波)、瑞利波(R 波)，在半空間表面上的豎向沖擊能夠進行聯合傳播，并傳遞給地基能量。其中，對于瑞利波來說，其水平及豎向分量構成了質點的運動，與波陣面方向正交橫向的位移則是由于剪切波質點的運動所引起，對于壓縮波質點的運動來說，這能實現上粒錯位的效果，是一種平行于波陣面方向的推拉運動。土顆粒在剪切波和瑞利波的水平分量作用下，能使得土層變得更加密實，其沖擊壓實功能則能使得路基更加穩(wěn)定和堅固。

1.2 有效降低公路路基施工工后沉降

分析影響沖擊效果的相關的因素，主要包括不同的填筑材料、不同的厚度、不同均勻性要求、不同地形環(huán)境等［3］。在此基礎上，還需要對于土石的自重因素進行考慮，在上述因素共同影響下，沉降情況通常會出現在高速公路路基施工之后。根據相關的研究表明，裂縫以及變形等情況會出現在沉降量的梯度大于0.6%的情況下，這就會出現沉降。這樣的情況下，路面的交通安全和正常使用都受到較大影響。在實踐過程中，通過使用沖擊碾壓技術，高速公路路基沉降率能有效降到0.1%—0.15%，減少裂縫出現的概率，增加高速公路使用率。

2 某高速公路的路基施工中的應用

在此主干道的高速公路段，設計路基面寬度23m，全長為11.604km，路基填筑227.5 萬m3。在分析路基壓實度標準方面，其中，路床頂部彎沉值168.7(0.01mm)，路床97%，上路堤95%，下路堤93%。在分析路基填料最小強度(CBR)標準中，上路床8%，下路床5%，上路堤4%，下路堤3%。根據設計圖紙的要求，沖擊碾壓技術處理應用在路基高于4m 的高路堤的路基中。

其中，沖擊碾壓試驗在K19 +810～K19 +950 段路基進行，此段的主線路基長度為140m，路基的平均填高則為4.5m 左右，在進行相關的沖擊碾壓時，本段路基已經達到95 區(qū)的頂部。經過一段時間的實驗，能夠順利完成各個試驗段的工作，取得比較好的試驗預期效果。

2.1 施工工藝

(1)在此路段選取四個斷面，分別在每個斷面左、中、右三個方向打入3 根水平樁，其中在中線位置則為中樁;距離路基兩側邊緣3m 左右則為邊樁;要求在路基預定深度埋入鋼筋樁。在沖擊碾壓高程下部0.3m 位置則是水平樁頂部高程。(2)類似于前面工藝，但沖擊碾壓高程下部0.5m 則是水平樁頂部高程的位置;(3)抄平及壓實度檢測則是在審定深入埋入水平樁以后進行，這樣就可以獲得在水平樁未沖擊碾壓前的壓實度和高程。然后，為了進行同一地方的壓實度和高程的檢測，在沖擊碾壓101520 遍情況下進行，相比之前得到的結果，就可以得到經過沖擊碾壓路基的壓實效果和沉降效果，這樣就有助于得到碾壓遍數和最佳的碾壓方法。(4)對沖擊壓路機來說，準備1 臺平地機在進行沖擊碾壓過程中，控制速度在10～15km/h;為了避免因為路基高低起伏影響壓實效果和沖擊碾壓速度，先用平地機整平路基表面比較大的突起，然后進行相關的沖擊碾壓。為了盡量避免出現含水量過大而造成的“彈簧”、“翻漿”等現象，在進行沖擊碾壓時應嚴格控制含水量。(5)專人值班負責試驗段的沖擊碾壓，對于碾壓遍數進行認真記錄，對路基變化進行仔細觀察。(6)在進行沖擊壓實以后，用平地機刮平處理，然后用光輪壓路機碾壓成型。

2.2 實驗結果分析與討論

(1)在現場記錄的實驗結果可以看出，在對路基進行沖擊碾壓10遍后，分別檢測了K19 +810 到K19 +950 的六個點的沉降量，分別在左、中、右三個位置。其中，沉降量最小為2mm，最大為12mm，經過計算平均沉降量則為8mm;對壓實度檢測結果可以參考表1，一共檢測了4個點，其中，壓實度增加最小增加則為0.2%，最大增加2.5%，平均能夠增加1.05%。

表1 沖擊碾壓壓實度計算

(2)碾壓沖擊15 遍以后，經過對六個點的統(tǒng)計，最小沉降量的為8mm，最大的沉降量為14mm，平均沉降量則達到10mm。相比于沖擊碾壓前，壓實度能夠最大增加2.9%，最小增加0.4%，相比沖擊碾壓前，則能夠增加1.45%。

(3)對碾壓沖擊20 遍以后的路基進行檢測，這24 個水平樁的沉降量中，最小沉降量則為4mm，最大沉降量則為24mm，平均達到14mm。相比沖擊碾壓前，壓實度能夠增加最大達到3.3%，最小為0.5%，相比沖擊碾壓前，平均能夠增加2%。

2.3 技術效果分析

(1)在進行沖擊壓實施工的情況下，能夠有效加速路基的下沉，使得路基的工后沉降明顯減少;(2)為使路床達到要求，使用沖擊壓路機分層沖擊碾壓高路堤，還進行相應的補壓振碾，這樣能較好的確保路基的均勻性，有效提高路基的整體強度，使路面服務水平提高，有效避免出現路面的早期損壞。在試驗段中，采用CA20 型振動壓路機進行原路基填筑，20cm 一層進行分層碾壓。其中壓實標準為94%的壓實度，經過20 遍的補壓沖擊碾壓，有效壓實深度達到1.5m，平均的下沉量能夠達到3.4cm，使得壓實度能夠平均提高96.4%。對于高度為4.2m 的路基來說，沖擊碾壓完成的沉降率則達到0.8%。正是由于上述明顯效果，在特殊地質的路基路段和高填方路段中進行推廣應用。

3 結束語

對路基采用沖擊碾壓技術，就是利用巨大的沖擊力對于土體進行施加，使得相應的空氣和水分在土體中被擠出，在這種強大的沖擠力下土顆粒進行重排列，二次沉降由此形成，較大顆粒的縫隙中擠入較小的顆粒，這樣能夠使土體成為較高密度的板塊，使得路基的承載力和強度有所提高，能有效減少路基工后沉降變形。經過沖碾的路段，能夠保證密實度有效提高3%左右，沉降量在0 -4cm 范圍。經過暴雨沖刷以后，相比未經過沖碾路段，沖碾路段則表現出表面堅實的特點，雨水難以滲入，也不容易出現濕陷情況。經過路基沉降觀測，可以充分證明，該工藝的實施能夠有效保證填方路基的填筑質量，大大減少填方路基的工后沉降。

［1］馬志明，喬俊芳.沖擊碾壓施工技術在軟基處理中的應用［J］.技術與市場，2014，(8).

［2］譚鵬，楊戈，呂奮，等.沖擊碾壓處理濱海粉細砂地基試驗研究［J］.同濟大學學報(自然科學版)，2014，42(20).

［3］胡昌斌，闕云.沖擊碾壓改建舊水泥混凝土路面施工時的地基振動特性［J］.振動與沖擊，2010，29(11).