公路工程高填方路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用探究

董 斌

(山西平陽(yáng)路橋有限公司，山西 臨汾 041000)

0 引言

沖擊碾壓技術(shù)是當(dāng)前公路工程高填方路基施工的重要技術(shù)，它能夠提高工程整體施工質(zhì)量，特別是有效提升了公路路基部分的整體均勻性和厚實(shí)性。目前國(guó)內(nèi)許多地區(qū)的公路工程都在實(shí)踐施工中應(yīng)用和深入研究該技術(shù)內(nèi)容并取得了一定的應(yīng)用成效。

1 沖擊碾壓技術(shù)的基本原理

在公路工程項(xiàng)目的高填方路基施工中會(huì)經(jīng)常運(yùn)用到?jīng)_擊碾壓技術(shù)，它運(yùn)用到了沖擊壓路機(jī)形狀規(guī)則的沖擊輪，專(zhuān)門(mén)針對(duì)路基展開(kāi)全面的加速循環(huán)滾動(dòng)，一方面實(shí)現(xiàn)路面均勻調(diào)整，一方面增加路基厚實(shí)效果，屬于典型的路基施工壓實(shí)設(shè)備。如果從物理層面看，這種技術(shù)就采用到了能量轉(zhuǎn)換效應(yīng)，基于沖擊輪器件實(shí)現(xiàn)重力勢(shì)能與瞬態(tài)動(dòng)能的高效轉(zhuǎn)換，并通過(guò)該轉(zhuǎn)換力量實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路路基的有效碾壓，無(wú)論從施工利用率與環(huán)保等等層面都能發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)相比于傳統(tǒng)靜態(tài)壓實(shí)與振動(dòng)壓實(shí)更大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通常情況下，可利用沖擊碾壓技術(shù)針對(duì)路基展開(kāi)兩次或兩次以上的機(jī)械功操作，進(jìn)而產(chǎn)生充足的低頻率、高振幅沖擊波實(shí)現(xiàn)對(duì)路面碾壓施工過(guò)程的良好優(yōu)化，有效增加路基的基本強(qiáng)度與抗?jié)B能力。

2 公路高填方路基施工中的沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

2.1 路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與作用均勻性的優(yōu)化

在公路工程高填方路基施工中應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)主要是希望利用到它的3點(diǎn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)：即對(duì)路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與作用均勻性的優(yōu)化、對(duì)路堤沉降率與作用于特殊地質(zhì)地基加固處理的優(yōu)化以及對(duì)路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與均勻性的優(yōu)化。一般情況下在施工中都要對(duì)路基結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次碾壓，保證路基本身的平均彈性模量也有所提升，舉例來(lái)說(shuō)，沖擊壓路機(jī)在某些施工路段中會(huì)實(shí)施超過(guò)20次以上的沖壓作業(yè)，以保證路基基層壓實(shí)度至少增加3%～6%，且同時(shí)保證路床的頂面在1 m～2 m范圍內(nèi)，形成同時(shí)具有密實(shí)度、連續(xù)性和均勻性的路基加固層，如此便可有效提升整個(gè)公路路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2 路堤沉降率與作用于特殊地質(zhì)地基的加固處理優(yōu)化

在高填方路基施工中必須有效控制路堤沉降率，而沖擊碾壓技術(shù)就能合理把握這一點(diǎn)，充分考慮到工程施工中所受到的環(huán)境、地形等等問(wèn)題影響，保證路堤壓實(shí)層厚度與填料鋪設(shè)壓實(shí)度足夠高，且解決傳統(tǒng)中均勻性偏差這一問(wèn)題。如果路基結(jié)構(gòu)受到土石材料自重影響而出現(xiàn)變形，則必須有效處理其所形成拉伸應(yīng)變區(qū)和壓縮應(yīng)變區(qū)所造成的沉降差異增量。比如說(shuō)在高填方路基施工中路堤的沉降量梯度一旦超過(guò)0.6%，則需要采用到?jīng)_擊碾壓技術(shù)來(lái)解決過(guò)度沉降所造成的變形裂縫問(wèn)題，同時(shí)確保路堤的沉降率能夠被有效控制在0.1%～1.25%范圍內(nèi)，避免由于上述差異變化所導(dǎo)致的裂縫病害現(xiàn)象出現(xiàn)甚至嚴(yán)重。

2.3 路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與均勻性的優(yōu)化

如果采用傳統(tǒng)的強(qiáng)夯法也能實(shí)現(xiàn)路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度架構(gòu)與均勻化優(yōu)化，但其施工實(shí)踐操作環(huán)境復(fù)雜且工程量巨大，容易對(duì)施工建設(shè)整體效果產(chǎn)生不良影響，并不具備施工應(yīng)用穩(wěn)定性的良好價(jià)值效果。如若采用沖擊碾壓施工技術(shù)則能夠有效降低路基中的濕陷系數(shù)，同時(shí)提升路基路面的干密度，保證地基加固質(zhì)量符合施工設(shè)計(jì)要求。如果是針對(duì)軟土地基展開(kāi)高填方路堤填筑施工作業(yè)，則需要合理采用沖擊碾壓技術(shù)實(shí)施分層碾壓配合常規(guī)施工處理，有效縮短軟基固結(jié)時(shí)間，同時(shí)提高軟基沉降固結(jié)的整體處理效果[1]。

3 公路高填方路基施工中的沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用策略

如上文所述，公路高填方路基施工中的沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)復(fù)雜，技術(shù)特征鮮明，所以下文也簡(jiǎn)單介紹3種比較常見(jiàn)的公路高填方路基施工沖擊碾壓技術(shù)。

3.1 零填挖地段與上路床的沖擊碾壓處理

在公路工程高填方路基地段處理過(guò)程中會(huì)涉及到大量的路面壓實(shí)度設(shè)計(jì)問(wèn)題，所以要轉(zhuǎn)換普通壓實(shí)技術(shù)觀念，采用沖擊碾壓技術(shù)處理相關(guān)問(wèn)題，同時(shí)監(jiān)測(cè)上路床與零填挖地段的具體處理情況。比如說(shuō)在采用沖擊碾壓實(shí)施壓實(shí)度控制過(guò)程中，經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)其影響深度范圍在1 m左右，也就是說(shuō)要有效保證整個(gè)路基的各個(gè)層次密實(shí)度曲線區(qū)域平緩，并確保每一路段的路基深度壓實(shí)范圍不能超過(guò)1 m深度，確保加固層的密實(shí)度均勻，最大限度提升上路床與零填挖地段的整體路基路面施工質(zhì)量效果，且保證大范圍路段路基壓實(shí)度基本達(dá)到一致。

3.2 高填方補(bǔ)強(qiáng)處理

公路工程的高填方路基施工需要針對(duì)沉降現(xiàn)象進(jìn)行有效處理，具體講就是針對(duì)路面結(jié)構(gòu)所存在的下沉開(kāi)裂問(wèn)題進(jìn)行有效補(bǔ)強(qiáng)。具體到實(shí)際施工環(huán)節(jié)，就需要采用到振動(dòng)壓實(shí)設(shè)備在每2 m層厚位置展開(kāi)一次沖擊碾壓實(shí)現(xiàn)有效補(bǔ)壓。如此操作能夠最大限度降低施工經(jīng)濟(jì)成本，保證施工壓實(shí)操作達(dá)到最佳效果。

3.3 軟土地基加固處理

普通軟土路基在加固處理前都要展開(kāi)排水固結(jié)，這種方法應(yīng)該適當(dāng)配合沖擊碾壓技術(shù)展開(kāi)，其目的在于加速軟土地基的沉降作用與固結(jié)作用。它主要是利用到了沖擊壓路機(jī)面向地面施加的沖擊能量，確保土體受到充分的拉力與壓力作用，保證軟土地基內(nèi)部自由水全部通過(guò)塑料排水板被有效排出。一般在高填方的路堤填筑施工作業(yè)中會(huì)應(yīng)用到針對(duì)地基的沖擊碾壓技術(shù)，可采用分層碾壓作業(yè)配合軟土地基排水固結(jié)，如此可有效提升整體固結(jié)速度，保證高填方軟土地基結(jié)構(gòu)沉降固結(jié)效果的有效優(yōu)化[2]。

4 案例分析

4.1 工程概況

某地區(qū)擁有內(nèi)遂高速公路，目前正在針對(duì)它的路基部分進(jìn)行施工改造，下文結(jié)合它的第7施工路段展開(kāi)高填方路基施工技術(shù)應(yīng)用分析。該路段就采用到了沖擊碾壓技術(shù)，專(zhuān)門(mén)展開(kāi)路基壓實(shí)與補(bǔ)強(qiáng)處置，基本保證路堤每填高5 m碾壓一次。在前期地質(zhì)踏勘中就發(fā)現(xiàn)該公路段的3處以上沉降與穩(wěn)定檢測(cè)斷面，需要針對(duì)這些沉降段采用到?jīng)_擊碾壓技術(shù)。

4.2 工程高填方施工中的沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

1)施工流程。

首先該路段采用沖擊碾壓技術(shù)對(duì)常規(guī)路段進(jìn)行壓實(shí)處理，采用到雙輪規(guī)格為0.8 m寬、兩輪內(nèi)邊距為1.18 m寬的沖擊壓路機(jī)進(jìn)行公路段路基碾壓，且同時(shí)設(shè)置沖擊碾壓寬度為4 m，保證每一次沖擊碾壓接觸地面的面積邊緣夾角為45°，且實(shí)施夾角土體內(nèi)的分布土碾壓施工，最終形成理論沖擊碾壓間隙，其間隙兩邊邊距各為0.15 m。在第一遍沖擊碾壓過(guò)程中，主要將沖擊壓實(shí)機(jī)向內(nèi)部移動(dòng)0.2 m，保證首次間隙全部碾壓；第二遍沖擊碾壓則屬于復(fù)壓，合理處理由沖擊壓實(shí)機(jī)縱向沖擊碾壓所造成的地面路峰谷狀態(tài)。以下為具體的施工流程：

平地機(jī)清理、整平?jīng)_壓工作面→埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志(記錄沖擊碾壓前的沉降標(biāo)志標(biāo)高)并記錄→檢測(cè)路基含水量(沖擊碾壓前)，保證含水量在±5%范圍→設(shè)置沖擊碾壓前監(jiān)測(cè)點(diǎn)(動(dòng)態(tài)記錄檢測(cè)壓實(shí)度，檢測(cè)位置在路基下20 cm位置)→沖擊壓路機(jī)正式開(kāi)始沖擊碾壓作業(yè)(保持時(shí)速在10 km/h～15 km/h，先兩邊、后中間錯(cuò)輪碾壓)→沖擊碾壓作業(yè)結(jié)束(再次采用平地機(jī)整平清理施工路面)[3]。

2)注意要點(diǎn)。

該公路段在利用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行慢速?zèng)_擊碾壓作業(yè)過(guò)程中需要實(shí)施錯(cuò)輪作業(yè)，保證輪機(jī)能夠全面覆蓋整個(gè)路基表面，并要采用到不同的碾壓參數(shù)實(shí)施碾壓，保證壓實(shí)效果達(dá)到最佳后才算完工。在作業(yè)過(guò)程中需要?jiǎng)討B(tài)跟蹤記錄碾壓回?cái)?shù)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢測(cè)具體的土石比例和土體含水量、壓實(shí)度等等。以下給出第7路段的高填方路基沖擊碾壓作業(yè)壓實(shí)度與填料強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 案例內(nèi)遂高速公路第7路段的高填方路基施工沖擊碾壓作業(yè)相關(guān)參數(shù)

由于該公路段路基高填方路基施工采用到了土石混填填方料，所以它的上路堤為中硬石料攤鋪，下路堤為填筑松鋪，整體的厚度測(cè)量結(jié)果為48 cm，填料最大粒徑需控制在35 cm左右。

5 結(jié)語(yǔ)

公路工程高填方路基施工中采用沖擊碾壓技術(shù)擁有它巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，特別是針對(duì)軟土地基的加固固結(jié)具有縮短軟基固結(jié)時(shí)間，提升沉降固結(jié)控制效果的技術(shù)作用。且它也能夠保證公路路基施工的低成本與高效率，為公路優(yōu)化建設(shè)與使用壽命周期延長(zhǎng)帶來(lái)利好。