公路工程施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用分析

段文紅

摘 要：伴隨我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路工程的施工也越來越多，在施工過程中，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)也層出不窮，而近年來，應(yīng)用得比較多的是沖擊碾壓技術(shù)，該技術(shù)在公路工程路基施工中的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢(shì)，對(duì)公路工程施工造成了很大影響，加快了公路工程施工的進(jìn)度，更重要的是，沖擊碾壓技術(shù)對(duì)地下深層土的密實(shí)程度進(jìn)行了加強(qiáng)，從很大程度上強(qiáng)化了公路工程的質(zhì)量水準(zhǔn)。該文就針對(duì)公路工程施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：公路工程 施工 加固處理 沖擊碾壓技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（a）-0046-02

路基作為公路工程的重要構(gòu)成部分，承受著自身巖土重量與路面重力，及由路面?zhèn)鬟f的行車荷載。在自然因素與行車荷載的長期作用下，路基往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的損害現(xiàn)象，為提升工程質(zhì)量及避免路基損害現(xiàn)象的大量出現(xiàn)，可選取沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行公路工程路基施工。作為一種新興的路基施工方法，沖擊碾壓技術(shù)主要通過沖擊輪快速運(yùn)動(dòng)，將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為沖擊能，從而利用產(chǎn)生的壓力來將公路路基壓實(shí)。采用這種方式來對(duì)公路路基進(jìn)行施工，能明顯改善地下深層土的密實(shí)度，減少填方路基的沉降現(xiàn)象，進(jìn)一步延長公路的使用壽命。

1 沖擊碾壓技術(shù)原理

沖擊碾壓技術(shù)是公路工程施工中的一種先進(jìn)技術(shù)，它主要采用沖擊式壓實(shí)機(jī)，并通過牽引機(jī)的帶動(dòng)將壓實(shí)輪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的高位勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而對(duì)地面以及地面以下的深沉土體產(chǎn)生一種較強(qiáng)的沖擊能量，同時(shí)在壓實(shí)輪揉壓和滾壓的綜合作用下，土石顆粒之間會(huì)發(fā)生變形、剪切和位移，從而提高路基土體的密實(shí)度，隨著沖擊波傳播的不斷深入，深沉土體也會(huì)得到壓實(shí)。采用沖擊碾壓技術(shù)來進(jìn)行公路路基施工有多方面的作用，首先，它能有效改善路基發(fā)生不均勻沉降而形成的道路病害。其次，它能提高路基的均勻性和整體強(qiáng)度，減少路基的內(nèi)部缺陷及安全隱患，確保工程的整體質(zhì)量。沖擊碾壓技術(shù)與傳統(tǒng)的路基施工技術(shù)不同，它不是采用壓路機(jī)重疊碾壓或壓板輪碾壓的施工方法，而是根據(jù)沖擊力能向土體深處傳播的特性，提出的一種新的碾壓施工技術(shù)。一般來說，沖擊壓路機(jī)的兩個(gè)輪子內(nèi)邊距離為1.17 m，雙輪的寬為0.9 m，每行駛一次的碾壓寬度為4 m。在循環(huán)碾壓的過程中，沖擊壓路機(jī)會(huì)對(duì)地面形成的波峰和波谷進(jìn)行交替沖碾，最終使地面峰谷逐漸趨于平整。沖擊壓路機(jī)每行駛5遍就會(huì)轉(zhuǎn)變方向，在逆時(shí)針和順時(shí)針兩個(gè)方向循環(huán)切換，不管是哪種類型的土石路基，只要經(jīng)過30遍左右的碾壓，就能在路基形成1 m左右的加固層，從而增加路基的承載力。

2 公路工程施工中沖擊碾壓技術(shù)的技術(shù)要求

2.1 碾壓次數(shù)

采用沖擊碾壓技術(shù)來對(duì)公路工程進(jìn)行施工，必須根據(jù)碾壓機(jī)的實(shí)際性能和施工場(chǎng)地的土質(zhì)狀況來確定碾壓次數(shù)。在公路路基壓實(shí)的過程中，增加壓路機(jī)的碾壓次數(shù)，地面土體承受的壓力也會(huì)變大，壓實(shí)度也就隨之增大，但是，當(dāng)土體壓實(shí)度達(dá)到最大時(shí)，不管再重復(fù)碾壓多少次，土體的壓實(shí)度都不會(huì)再發(fā)生改變，由此可見，當(dāng)達(dá)到最大壓實(shí)值時(shí)，碾壓次數(shù)的增加根本不會(huì)起到任何作用，反而會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，降低工作效率。

2.2 碾壓速度

一般情況下，壓路機(jī)的碾壓效果和碾壓速度是成反比的，即碾壓速度越快，碾壓效果越差。但是這并不代表壓路機(jī)的碾壓速度越慢越好。在實(shí)際施工的過程中，碾壓速度過快會(huì)導(dǎo)致土體不能形成塑性變形，在沖擊力消失后，土體很快又會(huì)恢復(fù)到原來的密實(shí)度，這就不能達(dá)到變形效果，導(dǎo)致土體的壓實(shí)度變差，但是，當(dāng)碾壓速度過慢時(shí)，會(huì)使整個(gè)壓實(shí)工作的效率降低，就算最終達(dá)到了壓實(shí)效果，也很可能會(huì)延誤工期，因此，在采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行公路工程施工時(shí)，必須合理控制壓路機(jī)的碾壓速度，一般來說，振動(dòng)類壓路機(jī)和普通靜力壓路機(jī)的碾壓速度應(yīng)保持在3～6 km/h的范圍內(nèi)。

2.3 碾壓方式

不同的碾壓方式對(duì)土體的壓實(shí)度也不同，因此，在公路工程施工的過程中必須根據(jù)實(shí)際情況選擇最為適宜的碾壓方式，目前，我國在公路施工碾壓工序上普遍遵循的原則是：先慢后快，先重后輕，從弱振到強(qiáng)振。在初壓環(huán)節(jié)時(shí)，可先利用壓路機(jī)進(jìn)行，當(dāng)路面達(dá)到一定的承載力后，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)，要實(shí)現(xiàn)土體壓實(shí)的均勻度，必須在每次碾壓的時(shí)候重疊1/3～1/2的輪寬。

2.4 鋪層厚度

路基鋪層厚度的選擇對(duì)公路工程施工的整體質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響，施工企業(yè)必須根據(jù)機(jī)械設(shè)備的實(shí)際狀況和施工場(chǎng)地的具體情況來合理選擇鋪層厚度，這樣才能實(shí)現(xiàn)最佳的壓實(shí)效果和企業(yè)最大的經(jīng)濟(jì)效益。不同的壓路機(jī)由于性能的差異，在路基厚度的選擇上也不同，正常情況下，普通壓路機(jī)的碾壓層虛鋪厚度應(yīng)當(dāng)在25～30 mm的范圍內(nèi)，壓實(shí)厚度應(yīng)當(dāng)小于20 mm，沖擊式壓路機(jī)的虛鋪厚度應(yīng)當(dāng)在100～120 mm之間，凸塊式羊足碾的虛鋪厚度應(yīng)在50 mm左右。

3 公路工程施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用

3.1 軟土地基加固處理

采用沖擊碾壓技術(shù)能夠?qū)浲恋鼗a(chǎn)生加固和加速沉降的作用，在地面碾壓施工過程中，土體會(huì)受到壓力和拉力作用，采用塑料排水管，可將軟土中的自由水排出，通過排水固結(jié)的方式加快軟土地基的沉降固結(jié)速度，在壓實(shí)設(shè)備不能進(jìn)行正常作業(yè)的軟土地段，可采用沖擊壓路機(jī)在路堤填筑的時(shí)候進(jìn)行分層碾壓，這種方式可有效加快軟土地基的固結(jié)速度，提高地基加固的效果。

3.2 高填方的補(bǔ)強(qiáng)處理

對(duì)于一些高填方路段來說，在施工完成后往往會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，這種現(xiàn)象很容易造成路面下沉開裂，在高填方路基的施工的過程中，應(yīng)采用普通的振動(dòng)壓實(shí)設(shè)備，并每隔2 m的厚度進(jìn)行沖擊碾壓的補(bǔ)壓，這樣不僅提高路床的均勻性和平穩(wěn)性，同時(shí)還能節(jié)約成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 舊路的改造工程

沖擊碾壓技術(shù)常常運(yùn)用在舊路改造的工程中，這種方法能最大限度地利用原路基，減少工程占地，節(jié)約填筑材料，一般情況下，在實(shí)際舊路改造工程施工的過程中，首先應(yīng)開挖路床、路堤和路面，然后進(jìn)行回填施工，并分層壓實(shí)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的壓實(shí)目標(biāo)。但是采用沖擊碾壓技術(shù)可以省去路面開挖的施工程序，直接在原路上采用沖擊碾壓機(jī)進(jìn)行施工，這種方法與傳統(tǒng)方法相比具有顯著的優(yōu)勢(shì)，一方面可以節(jié)約施工成本，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面可以降低施工難度，提高施工效率，從而更好更快地達(dá)到施工目標(biāo)。

3.4 上路床和零填挖路段的處理

路面質(zhì)量的好壞與上路床及零填挖路段的施工質(zhì)量息息相關(guān)，正常情況下，以上兩種路段的壓實(shí)度都要求達(dá)到95%以上，雖然大多數(shù)的壓實(shí)設(shè)備都能達(dá)到這一要求，但是普通壓實(shí)設(shè)備的壓實(shí)性能往往會(huì)隨著土體的增厚而逐漸下降，這就會(huì)造成土體壓實(shí)度的下降，影響到工程的整體施工質(zhì)量，沖擊碾壓技術(shù)由于影響深度能深入到地下1 m左右，且壓實(shí)機(jī)對(duì)土體的沖擊力基本保持不變，這就能夠使加固層具有較強(qiáng)的密實(shí)度、平穩(wěn)性和連續(xù)性，提高路基的綜合承載力與強(qiáng)度。

4 公路工程施工中沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用的效果

4.1 有利于減小路堤的工后沉降率

路堤工程在施工完成后很容易受到地形、周邊環(huán)境等因素的影響，由于路堤填料不均勻、壓實(shí)度不高等原因，一旦受到來自土石的變形壓力，就很容易產(chǎn)生壓縮或拉伸變形區(qū)，導(dǎo)致路堤的沉降率變大，隨著沉降率的增大，沉降量的梯度也會(huì)越來越大，一旦梯度超過0.6%，路基就會(huì)發(fā)生變形裂縫，日常生活中，我們經(jīng)常會(huì)在一些山區(qū)路面發(fā)現(xiàn)橫向或縱向裂縫，據(jù)實(shí)地考察和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，即使路基在施工過程中達(dá)到了規(guī)定的壓實(shí)度，但是工后發(fā)生沉降的幾率仍高達(dá)0.4%，這對(duì)公路的使用壽命造成了嚴(yán)重影響。然而，采用沖擊碾壓技術(shù)來進(jìn)行公路路堤的施工，能有效地將工后沉降率控制在0.15%以內(nèi)，這樣就能在很大程度上避免變形裂縫的出現(xiàn)，尤其是對(duì)于一些傾斜度較大的路面來說效果十分顯著。

4.2 有利于提高路基的均勻性和整體強(qiáng)度

相關(guān)專家經(jīng)過實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行公路工程的施工能在很大程度上改善路基的整體狀況，根據(jù)路基的平均彈性模量值計(jì)算方法，對(duì)同一地區(qū)的路段，采用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行20遍沖壓之后，在土體以下1.5 m左右的厚度范圍內(nèi)，路基的整體壓實(shí)度將會(huì)提升5%左右，此外，路床的頂部還會(huì)形成1 m左右的加固層，這層加固土層相對(duì)于其他土層來說具有更高的均勻性、密實(shí)性和連續(xù)性，能顯著提高路基的穩(wěn)定性和整體性。由此可見，只要采用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行作業(yè)，不管路基的填料狀況怎樣，都能在一定程度上改善路基的均勻性和整體強(qiáng)度，避免路面產(chǎn)生早期裂縫或其他病害，從而大幅延長路面的使用期限。

4.3 有利于確保路基的滲水性

在采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行公路工程施工之前，必須對(duì)路基0～30 cm內(nèi)的含水量進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)含水量的狀況以及路基施工的要求，選擇含水量狀況最佳的路段來進(jìn)行沖擊碾壓作業(yè)，這樣才能最大限度滿足沖擊碾壓技術(shù)的施工條件，從而取得最佳的效果。若檢測(cè)出的含水量偏低，不能滿足沖擊碾壓技術(shù)的施工要求，則應(yīng)當(dāng)首先對(duì)該路段進(jìn)行灑水，直到含水量達(dá)標(biāo)為止。從這可以看出，沖擊碾壓技術(shù)在公路路基施工中的應(yīng)用能確保路基的滲水性，從而降低路基因干燥而發(fā)生裂縫的幾率。

5 結(jié)語

從上文可以看出，沖擊碾壓技術(shù)具有完備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在碾壓次數(shù)、碾壓速度等方面都有著一定的標(biāo)準(zhǔn)。而該項(xiàng)技術(shù)在減小路堤的工后沉降率、提高路基的均勻性和整體強(qiáng)度以及確保路基的滲水性等方面都發(fā)揮著重要的作用，沖擊碾壓技術(shù)在我國公路工程施工中的應(yīng)用大大改善了施工過程中存在的問題現(xiàn)狀，有效提高了公路路基的整體質(zhì)量水平，在實(shí)際施工的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)常見的問題進(jìn)行總結(jié)與分析，不斷提高沖擊碾壓技術(shù)水平，以實(shí)現(xiàn)更佳的施工效果。

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