黃土路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用

秘榮明

（中建路橋集團有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

沖擊碾壓技術(shù)集成了振動碾壓、靜力碾壓和強夯施工的技術(shù)優(yōu)勢，在沖擊輪反復(fù)作用下重新組合土顆粒結(jié)構(gòu)，通過擠密處理排出原有土層中的水和空氣，增加土層密實度，消除土層濕陷性。

1 工程概況

某高速公路按照平原區(qū)高速公路設(shè)計標準設(shè)計雙向四車道，線路總長92.2km，設(shè)計車速120km/h，路基以填方為主，挖方占比較小，路基寬度為28m。本工程所在區(qū)域為一級黃土臺塬及平原區(qū)，地下水位埋深15～50m，路段范圍內(nèi)分布較多黃土，占總路段長度95%以上，其余路段分布沖擊亞黏土和亞砂土。在路基施工中，為減少黃土濕陷性對路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和土層壓實度帶來的影響，本工程采用沖擊碾壓施工技術(shù)，有效控制碾壓后路基的不均勻沉降。本工 程 選 取K168+000—K170+706、K171+146—K172+450、K174+150—K176+750三個區(qū)段為試驗路段，試驗路段土層結(jié)構(gòu)松軟，孔隙率大，濕陷系數(shù)分別為0.065、0.041、0.027，總濕陷量為76.9cm、48.1mm、32.8mm，自重濕陷量為34.7cm、35.8cm、5.6cm。前兩個試驗路段為嚴重自重濕陷、高壓縮性，后一個試驗路段為非自重濕陷、中等壓縮性。本文對三個試驗路段采用沖擊碾壓技術(shù)處理黃土路基。

2 黃土路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用

2.1 填前沖擊碾壓

2.1.1 施工準備

（1）碾壓前根據(jù)壓路機行走方案和路基寬度設(shè)計要求，將石灰粉撒在壓實線路位置。

（2）施工前清除地面雜物，地面不得留有凸起物，對施工場地整平處理，用光輪壓路機壓實，檢測地面坡度，要求不得超過4%，高差控制在0.1m范圍內(nèi)[1]。

（3）在施工現(xiàn)場布設(shè)沉降標識，測量標高，為沖擊碾壓做準備。

2.1.2 沖壓作業(yè)參數(shù)確定

（1）本工程選用三瓣凸輪式?jīng)_擊壓路機，在車輪旋轉(zhuǎn)一周后，地表受到?jīng)_擊的概率為1/6，壓路機來回沖擊碾壓6次，可使碾壓位置全部受到?jīng)_擊?；谏鲜鲈?，在路基壓實遍數(shù)要求3遍時，沖擊壓路機實際需壓實20遍；在路基壓實遍數(shù)要求6遍時，沖擊壓路機實際需壓實40遍[2]。

（2）地基處理前勘探地基范圍內(nèi)的土層分布情況，取土樣試驗，根據(jù)實驗結(jié)果確定沖擊碾壓速度、遍數(shù)。本工程試驗路段填前沖擊碾壓遍數(shù)確定為40遍。

2.1.3 沖擊碾壓施工

（1）沖擊壓路機的碾壓速度控制在12km/h，采用排壓法，在縱向碾壓時錯開1/6的車輪距，碾壓6次；在橫向碾壓時向上錯開碾壓部位，車輪重合20～30cm，此為一個碾壓周期；在沖壓時保證沖擊式壓實機勻速行進，使基面每一點都被沖擊到[3]。

（2）在一周期碾壓完畢后，按照上述施工方法再縱向碾壓6遍，橫向碾壓2遍，形成明顯的碾壓帶。全部碾壓后，從最先開始碾壓的地點重復(fù)上面的碾壓流程，完成沖擊碾壓。

（3）在沖擊碾壓6遍后，檢測壓實度和沉降差，整平地面，灑水潤濕并安裝沉降標，當水滲透到土層后繼續(xù)沖擊碾壓，灑水的目的是避免形成松散層，直到碾壓后的各項參數(shù)指標達到設(shè)計要求。

（4）碾壓時保證沖擊壓路機的車輪均勻分布，壓實沖擊段不得小于200m，將緩沖區(qū)設(shè)置在沖擊路段兩端，緩沖區(qū)長度為40m。

（5）在完成沖擊碾壓后，采用平地機整平基面，繼續(xù)用靜力壓路機碾壓，壓實遍數(shù)為2遍，保證路基平整度與壓實度達到設(shè)計要求[4]。

（6）沖壓檢測土層表面高差，粗顆粒土層的高差不得超過8mm，細粒土層的高差不得高于15mm。在實際沖壓施工中，若最后一次沖壓后土層變形量超過4cm，則必須繼續(xù)沖壓，直到土層變形量小于4cm為止。

2.2 填筑沖擊碾壓

采用水平分層填筑方式對路基全斷面填筑，攤鋪填料后靜壓、振壓和沖擊碾壓。填筑時，采用沖擊壓路機消除填料潰散性，提高路基強度。

2.2.1 施工準備

按照設(shè)計要求的填充高度和斜率確定填充量，檢測填料有機質(zhì)含量、液限和塑性指數(shù)，要求有機質(zhì)含量不得超過4%，液限小于50，塑性指數(shù)小于26；采用自卸車運輸填料，填料運至現(xiàn)場后按照預(yù)設(shè)的網(wǎng)格卸料[5]。

2.2.2 整平

用推土機、平地機分別推平、精平填料，從路中心線向兩側(cè)推進，反復(fù)推平、精平3次，以保證基面平整；在整平過程中，打碎粒徑大于5～10cm的填料，清理干凈樹根和草皮。

2.2.3 靜壓、振壓

（1）采用輕型壓路機靜壓，隨后強振壓實，壓路機從路兩側(cè)向路中心線推進，壓路機重疊輪寬1/3，碾壓7遍。

（2）靜壓時的壓路機行進速度為2km/h，用于平整虛土，再用振動壓路機壓實填料，行進速度為3.5km/h。

（3）碾壓時橫向重疊0.5m，前后相鄰區(qū)段縱向接頭1.2m[6]；碾壓時做到無死角，壓實厚度小于20cm。

（4）在進入雨季前，做好路拱坡度保護工作，及時排出積水，不得在雨水天氣下施工，避免發(fā)生翻漿現(xiàn)象。

2.2.4 沖擊碾壓

在補壓過程中采用沖擊壓路機，沖壓路基20遍，每次沖壓10遍，分兩次完成；在第一個10遍完成后，灑水潤濕填料，再繼續(xù)沖壓第二個10遍；沖壓時的行進速度控制在10km/h；完成沖壓后，用光輪靜力壓路機整平，路基平整度小于20mm。根據(jù)試驗結(jié)果顯示，在靜壓、振壓后應(yīng)用沖擊壓路機補壓20遍，可使土的干密度增加10.4%，彈性模量增加30MPa[7]。

2.3 施工質(zhì)量試驗檢測

在沖擊碾壓之前每50m取樣一次，沖擊碾壓過程中取5個樣品斷面，每50m取樣一次，每個樣品斷面設(shè)置3個測點，觀測點位置位于路段中線和中線左右側(cè)15m范圍內(nèi)，共設(shè)15個測點[8]。以下對沖擊碾壓路段不同深度取樣，檢測孔隙比、濕陷系數(shù)、沉降量、壓實度。

2.3.1 孔隙比

對路基深度0.5m、1.0m、1.5m、2.0m取樣，檢測孔隙比，檢測發(fā)現(xiàn)隨著碾壓遍數(shù)的增加，不同深度孔隙比隨之降低，且深度越淺的部位孔隙比越低，說明沖擊碾壓能夠有效增加上部土層的緊密度。

2.3.2 濕陷系數(shù)

對路基深度0.5m、1.0m、1.5m取樣檢測，檢測結(jié)果表明隨著沖擊碾壓遍數(shù)的增加，不同深度濕陷系數(shù)會隨之降低，土層1m之內(nèi)的濕陷系數(shù)小于0.015，說明濕陷性已經(jīng)消除；土層1m以下的濕陷性雖然未消除，但是與沖擊碾壓之前相比濕陷系數(shù)明顯降低。

2.3.3 沉降量

在沖擊碾壓12遍、18遍、24遍、40遍時，與施工前相比下沉量分別為16.2cm、21.1cm、24.5cm、26.9cm，說明沖擊碾壓能夠明顯提高路基沉降量，降低工后發(fā)生不均勻沉降的可能性。

2.3.4 壓實度

根據(jù)現(xiàn)場試驗檢測結(jié)果顯示，沖壓遍數(shù)為40遍時，深度為0～30cm的土體壓實度平均值為97%；深度為30～80cm的土體壓實度平均值為89%；深度為80～150cm的土體壓實度平均值為85%，說明沖擊碾壓能夠有效提高路基土體壓實度。

3 結(jié)語

在黃土路基施工中運用沖擊碾壓技術(shù)完成填前碾壓和填中碾壓，能夠有效提高黃土路基壓實度，降低沉降量，消除土層內(nèi)的濕陷性。在沖擊碾壓施工中，要通過試驗段確定沖擊壓路機的行進速度和碾壓遍數(shù)，填筑前以沖壓為主，保證路基面全部沖壓到位，在填筑后將沖壓作為補壓，與靜壓、振壓相配合，提高填料壓實度，保證路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，消除黃土濕陷性。