公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用探析

文 / 承德周道路橋有限公司 梁大壯

沖擊碾壓技術(shù)為一種基于淺地表層基礎(chǔ)的新型加固技術(shù)，目前在港口、高速公路、機(jī)場(chǎng)等軟土路基工程中應(yīng)用較為廣泛，沖擊碾壓的壓實(shí)深度會(huì)大于傳統(tǒng)碾壓工藝，同時(shí)可以起到縮短工期、節(jié)約施工成本的目的。高速公路施工時(shí)，往往會(huì)遇到土壤性能差、含水量高等問(wèn)題，容易導(dǎo)致公路產(chǎn)生沉降變形，而沖擊碾壓技術(shù)可有效解決此類問(wèn)題。

公路結(jié)構(gòu)沖擊碾壓技術(shù)概述

在我國(guó)公路路基施工中，沖擊碾壓技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的施工技術(shù)，發(fā)揮著重要的作用。在公路路基施工中采用沖擊碾壓技術(shù)時(shí)，施工技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)公路路基施工的要求選擇施工設(shè)備，主要包括沖擊壓實(shí)輪和沖擊壓實(shí)機(jī)，并利用上述施工機(jī)械設(shè)備對(duì)高速公路路基施工材料進(jìn)行連續(xù)碾壓，從而促進(jìn)公路路基施工材料的變形和加固。其中，沖擊壓實(shí)技術(shù)的主要工作原理是：沖擊壓實(shí)輪和壓實(shí)機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生勢(shì)能。根據(jù)物理原理，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，對(duì)公路路基施工材料產(chǎn)生一定的沖擊力，此外，公路路基施工材料間隙中的空氣在沖擊壓實(shí)輪和壓實(shí)機(jī)的碾壓壓力下被擠壓排出，以提高公路路基施工材料的融合度和密度，促進(jìn)路基材料的一定變形，切實(shí)加強(qiáng)公路路基施工材料。

公路工程沖擊碾壓工藝的工作原理及其優(yōu)點(diǎn)

公路建設(shè)沖擊碾壓技術(shù)原理

沖擊碾壓的工作原理為在碾壓過(guò)程中將土層顆粒

進(jìn)行重新排列組合，使得土顆?；ハ鄶D密均勻，并將原土層中的空氣和水排出，通過(guò)減少空隙、增大密度來(lái)形成一個(gè)密實(shí)的整體，另外加強(qiáng)土層的黏聚力和內(nèi)摩擦阻力，提高土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)，土層經(jīng)沖擊碾壓后水穩(wěn)性能也得到極大提升。沖擊碾壓和傳統(tǒng)壓實(shí)工藝相同，均是采用垂直振動(dòng)作用來(lái)夯實(shí)土層，但沖擊碾壓同時(shí)具備強(qiáng)夯、靜力碾壓、振動(dòng)碾壓的特點(diǎn)，借助較大沖擊輪質(zhì)量和行駛速度來(lái)實(shí)現(xiàn)土體壓實(shí)。

沖擊軋制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

沖擊碾壓具有如下技術(shù)特點(diǎn)：(1）低頻率高振幅。沖擊碾壓通常采用低頻率高振幅的方式進(jìn)行壓實(shí)施工，實(shí)際施工中會(huì)以2次/ S的頻率進(jìn)行沖擊碾壓，對(duì)地基進(jìn)行低頻高幅的沖擊作用。(2）沖擊力強(qiáng)。沖擊壓實(shí)施工時(shí)會(huì)給地面和深處地基產(chǎn)生巨大沖擊力，持續(xù)沖擊作用下土層的密實(shí)度不斷增大，與傳統(tǒng)碾壓方式相比壓實(shí)性能更好。(3）碾壓效率高。沖擊碾壓通常適用于在不同類型的路基工程中，采用多次沖擊碾壓的方式提高路基壓實(shí)度和穩(wěn)定性，在相同壓實(shí)次數(shù)下壓實(shí)效果更好。

減少施工過(guò)程中路基沉降

路基方案應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查和監(jiān)測(cè)。如果路基滿足設(shè)計(jì)要求，工后沉降率一般在0.4%左右，靠近邊坡的路基段相對(duì)較高。如果路基和填料厚度不均勻或未壓實(shí)，則表現(xiàn)為圍巖變形，導(dǎo)致路基分叉。路基沉降坡度為0.6%時(shí)可能出現(xiàn)裂縫。采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行路基施工時(shí)，沉降可控制在0.1%～0.15%，避免因地層差異而產(chǎn)生裂縫。

確保路基的貫入度

在應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)之前，必須檢查0～30cm 范圍內(nèi)的含水量，以確保碾壓接近最佳含水量，從而確定沖擊碾壓的效果。如果路基含水量較低，應(yīng)在沖擊前對(duì)0～30cm 范圍內(nèi)的路面進(jìn)行噴涂。如果在高填方路段、路基不同部分和高路基下部使用額外的碾壓密度，則沖擊密度取決于初始密度和所需密度。

公路路基工程中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用范圍

高填方補(bǔ)強(qiáng)處理

高填方路基施工過(guò)程中，易發(fā)生較大的工后沉降，甚至引起路面陷落和開(kāi)裂。用于高填方路基施工時(shí)，在采用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)的同時(shí)，還可配以沖擊碾壓措施，每隔1.5～2 m補(bǔ)壓一次，然后更好地統(tǒng)籌經(jīng)濟(jì)性和地基處理作用，并能很好地統(tǒng)籌地基處理經(jīng)濟(jì)性和作用。

鋪床和零填挖場(chǎng)所的處理

高速公路路基施工中，路床、零填方與路面之間距離較近，壓實(shí)度的要求高，因而沖擊碾壓技能的優(yōu)勢(shì)非常明顯，能夠有效地改善路基的壓實(shí)作用，獲得杰出的承載力，削減路面病害的發(fā)生，目前已在高等級(jí)公路上廣泛使用。

軟基加固處理

軟土地基在公路工程中是非常常見(jiàn)的，沖擊碾壓技能能使軟土內(nèi)部發(fā)生受拉力、壓力力，使軟基自在排水，加快軟基沉降和固結(jié)。高速公路路基施工中，部分軟土路段排水處治時(shí)，會(huì)出現(xiàn)沖擊碾壓設(shè)備難以安放的情況，為此，在軟土處理完成后，路堤填筑時(shí)進(jìn)行沖擊碾壓，得到良好的沉降固結(jié)作用。

舊路改造處理

舊路改擴(kuò)建公路工程中，新舊路基處理不當(dāng)，很簡(jiǎn)單發(fā)生不均勻沉降問(wèn)題。針對(duì)這一點(diǎn)，將路基路面的處理使用沖擊碾壓技能，提高夯實(shí)的程度，在后期的沉降操控方面取得更好的作用，延長(zhǎng)公路的使用壽命。

沖擊碾壓技術(shù)在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用

沖擊碾壓機(jī)械設(shè)備選用

通常采用拖動(dòng)式?jīng)_擊碾壓機(jī)，結(jié)合機(jī)械牽引作用來(lái)完成碾壓工作。沖擊碾壓機(jī)主要由沖擊輪、連接機(jī)械架及機(jī)架三部分組成。沖擊輪的沖擊能力與瓣數(shù)、重心高度、牽引輪轉(zhuǎn)速等有關(guān)，在牽引車拖動(dòng)下沖擊輪由低向高轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)緩沖器釋放動(dòng)能沖擊土壤。

項(xiàng)目選用夯擊能25KJ 且輪寬0.9m 的三邊拖地式雙輪沖擊壓路機(jī)，將壓路機(jī)輪間外寬控制在2.85m 左右。正式?jīng)_擊碾壓施工前詳細(xì)檢測(cè)壓路機(jī)及連接機(jī)架的設(shè)備性能與尺寸構(gòu)造，避免接頭和管路出現(xiàn)開(kāi)裂或松動(dòng)。另外，沖擊碾壓施工時(shí)還需要配備推土機(jī)、灑水車、挖掘機(jī)以及平地機(jī)等設(shè)備。

測(cè)量放樣

測(cè)量放線過(guò)程中首先要對(duì)控制線、沖碾地面線進(jìn)行明確，根據(jù)設(shè)計(jì)要求中的壓實(shí)度、沉降量初步確定沖擊碾壓參數(shù)，比如可在施工前選擇一個(gè)時(shí)間段進(jìn)行施工，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)段施工情況及效果進(jìn)行分析總結(jié)后，確定最終沖擊碾壓的次數(shù)及沖擊能力等相關(guān)參數(shù)，并同時(shí)制定質(zhì)量檢驗(yàn)方式以及標(biāo)準(zhǔn)。在施工的過(guò)程中，要注意根據(jù)路基填土沖壓工程路段的具體情況確定施工長(zhǎng)度，如果路基填土重壓工程路段長(zhǎng)度為100 米，則需要每隔20 米設(shè)置一個(gè)檢測(cè)斷面，還要在每一個(gè)沉降探測(cè)斷面上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)上都要做上標(biāo)志，并埋設(shè)上鋼筋頭。對(duì)路基土壤中的一些腐殖土、草皮等要及時(shí)處理干凈，為了更好滿足施工需求要求將路基土壤處理深度達(dá)到一米到兩米之間，施工人員可以采用推土機(jī)對(duì)路面進(jìn)行整平，這樣能夠有效提高路基的平整性，如果路基坑與路面高程差超過(guò)5 米，則需要采用分層夯填的方式進(jìn)行整平。一般情況下對(duì)路基50 厘米以下的土體中含水量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其結(jié)果與最佳含水量范圍之間的誤差不得超過(guò)±2%。

填土整平施工

施工放樣完畢后，結(jié)合方格填土的方式進(jìn)行鋪設(shè)施工，對(duì)回填土填筑高度進(jìn)行標(biāo)明，并設(shè)計(jì)好回填寬度。預(yù)留1m 的距離沿路基兩側(cè)向內(nèi)進(jìn)行沖壓處理，避免路基兩側(cè)出現(xiàn)凹陷或坍塌。整平路基時(shí)應(yīng)對(duì)土壤含水量予以重視，結(jié)合施工規(guī)范進(jìn)行操作，直至各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求后方可進(jìn)行沖擊碾壓施工。

填土及平整作業(yè)

施工放樣完畢后，應(yīng)結(jié)合方格填土的方式進(jìn)行鋪設(shè)施工，對(duì)回填土填筑高度進(jìn)行標(biāo)明，并設(shè)計(jì)好回填寬度。預(yù)留1m 的距離沿路基兩側(cè)向內(nèi)進(jìn)行沖壓處理，避免路基兩側(cè)出現(xiàn)凹陷或坍塌。整平路基時(shí)應(yīng)對(duì)土壤含水量予以重視，結(jié)合施工規(guī)范進(jìn)行操作，直至各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求后方可進(jìn)行沖擊碾壓施工。

沖擊碾壓施工

碾壓施工過(guò)程中應(yīng)控制路基的攤鋪厚度，通常需保持小于1m 后再進(jìn)行碾壓施工。其主要步驟分為初壓、復(fù)壓及終壓三個(gè)環(huán)節(jié)。在高溫條件下進(jìn)行初壓處理，從外向內(nèi)逐次向中心段進(jìn)行作業(yè)，輪寬重疊控制在約1/3 為宜，當(dāng)碾壓至中心線時(shí)可適當(dāng)進(jìn)行加速碾壓。完成初壓后及時(shí)進(jìn)行復(fù)壓處理，選擇12t 鋼筒壓路機(jī)進(jìn)行5 遍左右的壓實(shí)作業(yè)，其輪跡重疊寬度同樣為1/3 左右，以不出現(xiàn)輪跡為原則控制碾壓速度。終壓緊跟復(fù)壓之后，采用靜壓的方式碾壓2～3 遍，以消除路面輪跡。整個(gè)碾壓過(guò)程中壓路機(jī)不得出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎掉頭現(xiàn)象，路面成型后及時(shí)檢測(cè)路面平整度和壓實(shí)度。

接縫施工

針對(duì)半幅施工，當(dāng)無(wú)法使用熱接縫時(shí)可相應(yīng)設(shè)置擋板，將接縫邊緣的雜物進(jìn)行清理，并涂抹一層黏層油，提高其潤(rùn)滑性。當(dāng)采用熱接縫時(shí)應(yīng)提前預(yù)留一段距離用作控制高程基準(zhǔn)面，橫縱向接縫按順序進(jìn)行碾壓施工，接縫部分進(jìn)行嚴(yán)格操作以確保接縫處混合料的壓實(shí)度，提高緊密性和平滑性。

公路施工中的數(shù)據(jù)記錄和測(cè)點(diǎn)

公路施工完畢后，施工技能人員應(yīng)立即對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)，防止發(fā)生安全事故。取樣和定點(diǎn)測(cè)驗(yàn)程序通常用于滿足一般質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。它能夠捕獲測(cè)量點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)量值進(jìn)行歸納分析。假如截面上半部分的厚度超過(guò)30 cm，則碾壓后的地上將變松。因此，可運(yùn)用適當(dāng)?shù)墓ぞ唛_(kāi)挖地上上部，以提高深層路基的壓實(shí)度。

質(zhì)量檢測(cè)

項(xiàng)目采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行公路施工，并設(shè)定出4種沖擊碾壓次數(shù)組合，即5次、10次、15次、20次，碾壓施工完畢后分別測(cè)定路基的壓實(shí)度以及沉降量變化。研究結(jié)果表明，采用沖擊碾壓施工完畢后，路基的壓實(shí)度均滿足規(guī)范大于93%的要求，滿足施工規(guī)范要求，同時(shí)路基沉降量也均滿足要求，隨著沖擊碾壓次數(shù)的增大，其路基被進(jìn)一步壓實(shí)，路基強(qiáng)度得到有效提升。

結(jié)語(yǔ)

沖擊碾壓技術(shù)對(duì)高速公路現(xiàn)代化具有重要意義，在高速公路建設(shè)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它可以提高高速公路的整體質(zhì)量，增加公路運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性。因此，有必要在施工過(guò)程中按照相關(guān)施工控制規(guī)范進(jìn)行施工，以確保技術(shù)效果，提高施工效率，確保公路建設(shè)的良好效益。