高速公路路基施工沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用

朱炳科

(江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

0 引 言

路基作為道路結(jié)構(gòu)重要的組成部分主要承受了來自路面的荷載。由于路基壓實(shí)度不合格而造成的車轍、凍脹等病害而引起的道路破壞不勝枚舉，給出行安全留下了隱患。路基的壓實(shí)誤差較大、壓實(shí)不均勻、壓實(shí)度偏低是造成路面破壞的主要原因，這也就對公路路基的施工技術(shù)提出了更高的要求。沖擊碾壓技術(shù)作為一種新興的路基壓實(shí)技術(shù)，能夠顯著提高路基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、降低工后沉降，在目前的工程中應(yīng)用越來越廣泛。

1 公路路基壓實(shí)概述

行車荷載能夠使得路基產(chǎn)生彈性應(yīng)變，應(yīng)變雖然較小，但是對于松散的路基在荷載作用下就很難保持原來的狀態(tài)，路基的穩(wěn)定性和強(qiáng)度就會受到影響，進(jìn)而產(chǎn)生形變。而以上的情況則可以在施工的過程中采取措施來得到減緩或者消除。施工的過程就是對土壤破壞重塑的一個過程，破壞土壤原有的自然形態(tài)，然后通過外力作用進(jìn)行重新的壓實(shí)，進(jìn)而滿足設(shè)計要求。對路基土的壓實(shí)主要分為靜壓、振動、沖擊三種形式，其作用方式如圖1所示。

圖1 黃土路基壓實(shí)的三種形式

1.1 機(jī)械碾壓法

機(jī)械碾壓法是最為常見的一種路基壓實(shí)方法，主要是用壓路機(jī)、平碾等各種重型設(shè)備在路表面反復(fù)開動通過重力作用將松散的土體壓實(shí)，同時在碾壓的過程中向其中摻入生石灰等來提高路基的強(qiáng)度。確保道路在運(yùn)營過程中不會因?yàn)樾熊嚭奢d而導(dǎo)致路基路面出現(xiàn)較大的下沉，同時通過碾壓還增加了土體的不透水效果，提高了路基的穩(wěn)定性。機(jī)械碾壓法主要通過的是靜壓作用，靜壓作用主要應(yīng)用的是羊足壓路機(jī)和光滑輪壓路機(jī)，通過對路基土施加不同大小的靜壓力對進(jìn)行壓實(shí)作用，該壓實(shí)機(jī)理主要是布辛尼斯克理論。

1.2 沖擊碾壓法

沖擊碾壓技術(shù)是目前新興的一種路基加固技術(shù)，該技術(shù)在公路、機(jī)場、港口等工程中都得到了廣泛的應(yīng)用。沖擊壓實(shí)則主要是采用的重錘，重錘通過低頻率高幅度的沖擊方式來產(chǎn)生較大的力來對土體進(jìn)行壓實(shí)，通過沖擊的壓實(shí)方式能夠使壓力波達(dá)到更深的層次，可以得到最大程度的壓實(shí)。應(yīng)用沖擊碾壓的工藝進(jìn)行施工其加固深度能夠得到明顯的提升，而且通過實(shí)際的工程可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用該方法能夠顯著節(jié)約施工的成本并且縮短施工的工期，提高施工效率。

沖擊碾壓在其一方面能夠使得土顆粒進(jìn)行重新的分布組合，孔隙減小，孔隙之中原有的水和空氣能夠排出，同時也增大了土體的密度，使得土顆粒之間彼此擠密，土體形成一個密實(shí)的整體，增強(qiáng)了土體的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。另外一個角度，土體由于被壓密使得其透水性會得到明顯的降低，而且毛細(xì)作用也會減弱，水穩(wěn)性得到顯著的提升。沖擊碾壓技術(shù)主要是通過垂直振動來對土體進(jìn)行壓密，具有較大的沖擊輪質(zhì)量以及較快的行駛速度，沖擊碾壓技術(shù)同時具有靜力碾壓、振動碾壓以及強(qiáng)夯的特點(diǎn)。

1.3 振動碾壓法

振動碾壓法通過振動器產(chǎn)生了高頻率的振動，該振動會傳遞給路基，路基土受到振動的影響，也會出現(xiàn)接近自身固有頻率的振動，降低了顆粒之間的摩擦力作用，促使小顆粒填充至大顆粒之間的孔隙中，進(jìn)而增大了土體的密實(shí)度。在進(jìn)行振動碾壓的過程中，振動輪會對土體產(chǎn)生反復(fù)的沖擊力，壓實(shí)材料也被一次次的沖擊波而壓密，沖擊波在進(jìn)入土體之后還會朝著縱深方向進(jìn)行擴(kuò)散與傳播。振動碾壓技術(shù)在壓實(shí)機(jī)理方面與強(qiáng)夯法有相似之處，振動的壓實(shí)方式主要是通過振動機(jī)產(chǎn)生高頻率、低振幅的壓力波于土壤的表面，由于壓力波的作用，使得土顆粒在時時刻刻中處于運(yùn)動的狀態(tài)，土顆粒之間的摩擦阻力所有減小，土顆粒發(fā)生重排，進(jìn)而使得土體進(jìn)行壓實(shí)。振動壓實(shí)法是基于振動原理提出的壓實(shí)方法。

2 沖擊碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用探討

2.1 沖擊碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用價值

(1)能夠提高公路路基的穩(wěn)定性

沖擊碾壓技術(shù)的壓實(shí)機(jī)和壓實(shí)輪具有巨大的能量，通過對公路路基進(jìn)行多次反復(fù)的沖擊碾壓，使得路基材料的密度增大，形成了較厚的加固層，能夠?qū)崿F(xiàn)對路基的加固，使路基更具有穩(wěn)定性。通過沖擊式的碾壓能夠?qū)_擊力在路基材料中由上而下的進(jìn)行全面的傳播，使路基材料發(fā)生變形，增大其密度，使路基更加穩(wěn)定。

(2)減少工后沉降的發(fā)生

在進(jìn)行路基施工的過程中，由于不同區(qū)域路基所處的地形環(huán)境以及路基材料有所差異，因而會出現(xiàn)不同程度的工后沉降。當(dāng)工后沉降超過某一限度時就會使道路出現(xiàn)變形以及裂縫，影響道路行駛的安全性能。然而通過應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)能夠降低高速公路工后沉降，進(jìn)而減少高速公路出現(xiàn)裂縫和變形的情況，確保高速公路的安全使用。

(3)加快舊路改造施工

沖擊碾壓技術(shù)目前也常應(yīng)用于道路的改建工程中，道路在改建時需要提高路基的質(zhì)量，滿足新路等級的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。對于傳統(tǒng)的工藝就是對路面、路床、路堤進(jìn)行開挖，之后再回填壓實(shí)。然后采用沖擊碾壓技術(shù)則不需要在對路面和路基進(jìn)行開挖，能夠直接對原路面進(jìn)行沖擊碾壓施工，一方面能夠使路基的質(zhì)量達(dá)到要求，另一方面還能有效利用舊路面，節(jié)約筑路材料，加快工程進(jìn)度。

2.2 沖擊碾壓技術(shù)在高速公路路基施工中的應(yīng)用

(1)前期準(zhǔn)備工作

在對路基進(jìn)行沖擊碾壓施工之前，需要提前進(jìn)行一些前期的準(zhǔn)備工作。首先是對路基表面的檢查和清理，確保路基表面能夠符合沖擊碾壓的條件，清除表面的雜物，保證其整潔和工整。另外就是要測量路基的含水量，如果路基的含水量超過了沖擊碾壓的標(biāo)準(zhǔn)，則需要施工人員通過有效措施來降低路基含水量，如果含水量低于沖擊碾壓的標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行水分補(bǔ)給作業(yè)，確保在進(jìn)行沖擊碾壓時含水量能夠符合要求。然后需要精確的選取沖擊碾壓的沉降點(diǎn)，在選取的位置設(shè)置標(biāo)志。另外在進(jìn)行碾壓之前還需要對路基的壓實(shí)度進(jìn)行檢測，最后還要檢察路基的平整度，如果平整度未能達(dá)到相關(guān)的要求，則需要施工人員根據(jù)平整度的要求進(jìn)行平整作業(yè)，使得在沖擊碾壓過程中，平整度能夠達(dá)到要求。

(2)地基檢測與測量放樣技術(shù)

在進(jìn)行路基施工的過程中，應(yīng)當(dāng)采用合適的檢測方法來對土體性質(zhì)以及路基材料進(jìn)行檢測。在路基檢測中也有很多相關(guān)的規(guī)定對路基材料的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測，確保路基材料能夠滿足道路建設(shè)和沖擊碾壓的標(biāo)準(zhǔn)。在目前的檢測中，對于路基材料含水量和干密度主要采用擊實(shí)試驗(yàn)的方法，壓實(shí)度檢測主要采用灌砂法。在施工中，由于當(dāng)?shù)丨h(huán)境以及氣候條件的影響，因此在進(jìn)行地基測量放樣時一定需要按照相關(guān)的規(guī)定以及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，同時還要對測量點(diǎn)進(jìn)行定期的檢查，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

(3)路基填土與整平技術(shù)

在完成了路基的檢測以及測量放樣工作，之后應(yīng)當(dāng)對路基進(jìn)行填土和整平。填土和整平工作能夠直接影響路基的穩(wěn)定性和路基材料的壓實(shí)性。填土和整平作業(yè)進(jìn)行方格網(wǎng)的鋪設(shè)，在沖擊碾壓的過程中，路基受到了壓實(shí)沖擊力會出現(xiàn)位移的現(xiàn)象，也由此加大了沖擊碾壓的難度。

(4)沖擊碾壓技術(shù)

在進(jìn)行沖擊碾壓的過程中，需要綜合的考慮碾壓的方法、速度、次數(shù)等方面。路基碾壓施工時可以采用錯輪回轉(zhuǎn)法進(jìn)行沖擊碾壓，碾壓的速度要充分的考慮到路基所在區(qū)域的地形環(huán)境、含水量、路基材料性質(zhì)等，將沖擊碾壓的速度控制在合適的范圍之內(nèi)，碾壓的過程應(yīng)當(dāng)保持勻速，確保壓實(shí)機(jī)和壓實(shí)輪與路邊能夠保持安全距離。然后根據(jù)公路路基土的性質(zhì)以及壓實(shí)的程度確定出碾壓的次數(shù)，最后還要保證沖擊碾壓的平穩(wěn)性，盡可能的避免出現(xiàn)碾壓不均衡的現(xiàn)象。

3 結(jié) 語

綜上所述，沖擊碾壓技術(shù)具有頻率低、振幅大、能量大、尺度深、壓實(shí)程度更高的特點(diǎn)，能夠有效的保證高速公路路基的穩(wěn)定性和施工的質(zhì)量，加快了工程的進(jìn)度，降低了施工成本，提升了公路工程的經(jīng)濟(jì)效益。