沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用研究

莊秀文

（臨沂市公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 臨沂 276000）

高速公路工程對(duì)于社會(huì)發(fā)展有極為關(guān)鍵的作用，是文化、知識(shí)、經(jīng)濟(jì)傳輸?shù)幕A(chǔ)途徑[1]。高速公路在施工建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)可以對(duì)路基形變和沉降問(wèn)題進(jìn)行規(guī)避，提升公路施工質(zhì)量，且該技術(shù)經(jīng)濟(jì)、施工效率極高，因而在高速公路建設(shè)中得到廣泛推廣與應(yīng)用[2]?；诖?，文章對(duì)沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用展開(kāi)分析，以期為現(xiàn)代高速公路建設(shè)提供思路。

1 沖擊碾壓技術(shù)概述

1.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

沖擊碾壓技術(shù)是使用沖擊壓路機(jī)對(duì)路面進(jìn)行壓實(shí)，以此提升公路路面密實(shí)度的一項(xiàng)技術(shù)。在工作中，沖擊壓路機(jī)擁有低頻、高振幅的沖擊力，沖擊量能夠達(dá)到15～30kJ，荷載能夠達(dá)到2500～3500kN，沖擊波和地震波傳播特點(diǎn)極為類似。沖擊壓路機(jī)能夠使熱能與動(dòng)能結(jié)合，因此在進(jìn)行沖擊作用時(shí)，能夠兼顧強(qiáng)夯與振擊。沖擊壓路機(jī)在施工作業(yè)時(shí)，對(duì)路面產(chǎn)生的沖擊能量是極為強(qiáng)大的，同時(shí)影響深度更深。比如25kJ雙輪沖擊壓路機(jī)，沖擊壓路機(jī)速度達(dá)到12km/h的情況下，實(shí)際深度的平均動(dòng)土壓力達(dá)到139～1367kPa，沖擊效果較超重型施工更強(qiáng)，在地下土密度增強(qiáng)的過(guò)程中，壓實(shí)度仍然能夠在90%以上。相較振動(dòng)型壓實(shí)設(shè)備，沖擊壓路機(jī)對(duì)于土石材料的壓實(shí)更為輕易，也更具有彈性。除上述優(yōu)點(diǎn)以外，沖擊壓路機(jī)還具有檢測(cè)效果，能夠檢測(cè)出保水軟弱帶分布情況，并據(jù)此對(duì)軟弱處補(bǔ)強(qiáng)，兼顧路基整體勻密性。

1.2 技術(shù)原理及作用

沖擊碾壓技術(shù)是使用雙輪滾動(dòng)、非圓式壓路機(jī)將搓揉作用與生產(chǎn)沖擊進(jìn)行結(jié)合的技術(shù)[3]。傳統(tǒng)振動(dòng)型壓路機(jī)設(shè)備工作形式為高頻率、低幅度，而沖擊壓路機(jī)在應(yīng)用中將形式改變?yōu)榈皖l率、高幅度[4]。在沖擊作用中，對(duì)于填料能夠進(jìn)行深層壓實(shí)，以此使得技術(shù)在壓實(shí)功能上得到增加，工后不會(huì)出現(xiàn)劇烈的沉降現(xiàn)象。總體而言，沖擊壓路機(jī)原理簡(jiǎn)單，但效果更優(yōu)。除降低工后沉降之外，該技術(shù)還能避免差異變形導(dǎo)致的裂縫問(wèn)題，更是解決土石高填方路堤變形病害極為有效的措施之一。沖擊碾壓技術(shù)能提升路基整體的均勻性及強(qiáng)度，避免出現(xiàn)早期路面損壞的情況。在軟土體上進(jìn)行路堤填筑時(shí)使用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行分層碾壓，能夠提升軟土基固結(jié)速度，使其快速沉降。在舊路改造施工中，沖擊碾壓技術(shù)也具有加快施工速度的效果。通常，進(jìn)行舊路改造過(guò)程時(shí)，為了使得新路等級(jí)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)得到滿足，會(huì)選擇進(jìn)行路堤、路床的開(kāi)挖，之后重新回填，并分層壓實(shí)，對(duì)于水泥路面或者瀝青路面，需要進(jìn)行破碎和翻挖，而選擇沖擊碾壓施工技術(shù)，能避免路基及路面的開(kāi)挖施工，直接于原路面損傷處使用沖擊碾壓施工，這樣舊路面作為材料可以得到循環(huán)利用，同時(shí)路基也能達(dá)到改造強(qiáng)度要求。

2 高速公路施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用

2.1 沖擊碾壓技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用特點(diǎn)

（1）沖擊碾壓技術(shù)施工影響條件。在高速公路施工中使用沖擊碾壓技術(shù)，最為明顯的特點(diǎn)便是深度影響較大，通常情況下達(dá)到了3m，同時(shí)沖擊碾壓施工速度極快，一般在12～15km/h，且在該速度下能夠充分確保施工質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，如果速度過(guò)快，沖擊輪會(huì)蹦離地面，由此在地面接觸時(shí)間上相對(duì)較短，壓實(shí)均勻性與沖擊力傳播都不合理；若速度過(guò)慢，沖擊的能量又過(guò)小，壓實(shí)效果得不到保證。履帶式牽引車在轉(zhuǎn)彎所需半徑上，較膠輪式自行式更大，不過(guò)履帶式牽引車的自重大，行駛中能夠保證平穩(wěn)性。一般而言，沖擊壓路機(jī)的沖擊輪每進(jìn)行一次沖擊，質(zhì)心會(huì)因此出現(xiàn)上下擺動(dòng)，在擺動(dòng)中主要進(jìn)行蓄能、釋能、沖擊三個(gè)階段，以此達(dá)成勢(shì)能與動(dòng)能對(duì)地面的聯(lián)合作用。

（2）沖擊碾壓技術(shù)施工動(dòng)力特點(diǎn)。沖擊碾壓技術(shù)在實(shí)施時(shí)，分兩個(gè)環(huán)節(jié)：①在牽引作用下，壓實(shí)輪因?yàn)楹偷孛娈a(chǎn)生的摩擦力，會(huì)沿著外擴(kuò)曲線向著前方滑動(dòng)，當(dāng)壓實(shí)輪中心在曲線最低點(diǎn)時(shí)會(huì)繼續(xù)向前滾動(dòng)，若重心發(fā)生上移，牽引力動(dòng)能會(huì)逐漸改變?yōu)閴簩?shí)輪動(dòng)能與勢(shì)能，同時(shí)緩沖部件發(fā)揮作用，蓄能結(jié)構(gòu)中的緩沖液壓缸也會(huì)出現(xiàn)收縮。②壓實(shí)輪中心在曲線最高點(diǎn)向前進(jìn)行滾動(dòng)的過(guò)程中，壓實(shí)輪勢(shì)能會(huì)逐漸被轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，緩沖液壓缸會(huì)進(jìn)行伸張，蓄能器中積蓄的壓力便可以得到釋放，成為壓實(shí)輪作用的動(dòng)能，具體表現(xiàn)是壓實(shí)輪在運(yùn)動(dòng)速度上較機(jī)身運(yùn)動(dòng)更快，對(duì)于遷移階段位移滯后問(wèn)題能夠進(jìn)行補(bǔ)償。此外，因?yàn)閴簩?shí)輪在結(jié)構(gòu)上極為特殊，除了有重心向前線速度之外，也具有向下線速度，壓實(shí)輪另一曲線最低點(diǎn)與地面發(fā)生接觸的情況下，向下線速度達(dá)到最大，動(dòng)能也因此達(dá)到了最大。在地面與壓實(shí)輪另一曲線進(jìn)行接觸時(shí)，也會(huì)開(kāi)始進(jìn)行地面沖擊，實(shí)施夯實(shí)。

2.2 沖擊碾壓技術(shù)工藝

（1）表面清理。在實(shí)施沖擊碾壓之前，必須先進(jìn)行清表，保證場(chǎng)地的平整；地下存在管線的地方需要進(jìn)行加固處理，并明確標(biāo)識(shí)，避免出現(xiàn)損壞而造成經(jīng)濟(jì)損失。

（2）場(chǎng)地平整。場(chǎng)地平整施工時(shí)，清除干凈表層土，對(duì)表面進(jìn)行初步碾壓。修筑機(jī)械設(shè)備的出入道路，應(yīng)排除地表水，施工區(qū)域附近要有專門的排水溝設(shè)施，以此保證場(chǎng)地中的水能夠暢通排出，避免積水問(wèn)題出現(xiàn)。

（3）測(cè)量放線。展開(kāi)測(cè)量放線，確認(rèn)控制軸線及場(chǎng)地邊線。根據(jù)設(shè)計(jì)的沉降量和壓實(shí)度，將沖擊碾壓的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行初步的確認(rèn)，在全面實(shí)施之前，選擇具有代表性的區(qū)域進(jìn)行沖擊碾壓試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)最終確認(rèn)設(shè)備規(guī)格和性能、沖擊遍數(shù)、沖擊能等參數(shù)，并對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法進(jìn)行確認(rèn)。

（4）沉降及壓實(shí)度檢測(cè)。施工人員要按照路基填土碾壓路段不同長(zhǎng)度，根據(jù)要求進(jìn)行壓實(shí)度及沉降檢測(cè)斷面的布設(shè)。沖擊碾壓工作段的長(zhǎng)度達(dá)到100m的情況下，需要平均設(shè)置5個(gè)檢測(cè)斷面，每個(gè)斷面布設(shè)3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，并使用鋼筋頭對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)。在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，要保證各個(gè)點(diǎn)在位置上的量度準(zhǔn)確，壓實(shí)度檢測(cè)需要于各點(diǎn)2m內(nèi)檢測(cè)。壓實(shí)度與沉降的檢測(cè)斷面一致，各個(gè)斷面只需要進(jìn)行路中線左右兩點(diǎn)的檢測(cè)。每碾壓5遍的情況下，需要進(jìn)行一次沉降和壓實(shí)度的檢測(cè)，同時(shí)詳細(xì)記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)，等到碾壓結(jié)束之后，將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，以此為沖擊碾壓提供指導(dǎo)。

（5）基底施工。在基底施工中，要先根據(jù)基底天然水量及土質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行沖擊碾壓與否的論證。對(duì)于非軟土基要在作業(yè)前先進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)的相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行沉降量與遍數(shù)的確認(rèn)，確?；讐簩?shí)度在90%以上，同時(shí)避免振動(dòng)液化、軟彈現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（6）路基土方施工。路基土方填筑過(guò)程中，土石混合、砂礫石、黏性土等填料可以應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)，在應(yīng)用前也同樣需要進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)沉降量和遍數(shù)。不過(guò)，路基土方填筑中應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，砂性土質(zhì)的地段是不能使用該技術(shù)的，水泥改良或者摻石灰路基土方在完成改良之后不能沖擊碾壓。

2.3 沖擊碾壓技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)內(nèi)容

（1）型號(hào)選擇。路床及路堤的檢驗(yàn)性補(bǔ)壓與土石混填、填石路堤分層壓實(shí)作業(yè)，通常選擇25kJ雙輪三邊形壓路機(jī)最為適宜；土質(zhì)路堤及水泥路面改建的分層壓實(shí)作業(yè)，選擇25kJ雙輪五邊形壓路機(jī)較為適宜。

（2）技術(shù)的正確應(yīng)用。雙輪壓路機(jī)在使用中按通過(guò)兩次為1遍、壓實(shí)寬度4m為計(jì)算單元，工藝上按常規(guī)工藝即可；單輪沖擊壓路機(jī)以通過(guò)一次輪寬作為壓實(shí)計(jì)算單位。

（3）含水量范圍確認(rèn)。沖擊壓路機(jī)具有高能量的壓實(shí)功能，相當(dāng)于超重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的擊實(shí)功，達(dá)到重型壓實(shí)度含水量?jī)H能夠在最佳含水量范圍內(nèi)逐步擴(kuò)大，若是較最佳含水量范圍更大就不會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)大。所以，含水量的控制要依據(jù)土體塑性指數(shù)進(jìn)行，最佳控制稠度不能小于1.1，不然會(huì)導(dǎo)致沖壓塑成彈簧土，難以真正壓實(shí)。

（4）與建筑的安全距離控制。由于沖擊壓實(shí)機(jī)本身質(zhì)量大、沖擊大，造成部分區(qū)域沉降后，建筑原沉降水平就會(huì)被打破，進(jìn)而便容易使建筑發(fā)生沉降、傾斜的情況。因此，在實(shí)施中壓實(shí)機(jī)與其他建筑距離要保證一定的安全距離，并且采取相應(yīng)控制措施，合理控制沖擊壓實(shí)范圍。

2.4 沖擊碾壓技術(shù)質(zhì)量檢驗(yàn)

對(duì)外觀進(jìn)行審核，完成沖壓之后的表面應(yīng)該保證密實(shí)與平整，若是局部出現(xiàn)沉降過(guò)大的情況要對(duì)此進(jìn)行單獨(dú)記錄。沖壓表面后的輪跡也要保證清晰、有序，波谷與縱向波峰在間距上一致。沖擊壓實(shí)施工在完成后的1～2周內(nèi)，要有監(jiān)理與承包人根據(jù)相應(yīng)要求進(jìn)行壓陷深度和壓實(shí)度檢測(cè)工作，同時(shí)對(duì)相應(yīng)表格及記錄進(jìn)行填寫，檢測(cè)達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)之后，承包人根據(jù)相關(guān)要求對(duì)土地實(shí)施整平。沖擊碾壓施工之前，平整場(chǎng)地完成后根據(jù)相應(yīng)的土質(zhì)分段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的重型擊實(shí)、天然水量試驗(yàn)、顆粒分析等，根據(jù)頻率對(duì)標(biāo)高、壓實(shí)度進(jìn)行確認(rèn)。沖擊碾壓作業(yè)完成之后，地面壓實(shí)度應(yīng)該在93%以上，壓陷深度最好能夠保證在（50±10）cm。

3 結(jié)束語(yǔ)

高速公路是陸路運(yùn)輸中的重要形式，為各城市之間的交通提供便利，極大緩解了我國(guó)交通形勢(shì)，為我國(guó)運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展提供助力。在高速公路的建設(shè)施工中，沉降及變形是其改擴(kuò)建施工中的常見(jiàn)問(wèn)題，同時(shí)因沉降及變形問(wèn)題導(dǎo)致的交通事故也較為頻繁，文章探討的沖擊碾壓技術(shù)能夠有效改善這一情況，使高速公路建設(shè)施工質(zhì)量得到保障，能夠?yàn)槲覈?guó)交通發(fā)展、高速公路建設(shè)提供參考。