浅谈冲击碾压在高速公路路基施工中的应用

【摘要】冲击碾压技术是一种新颖的高速公路路基加固方法，它的应用有效保证了路基工程的安全和资源合理分配。本文首先阐述了冲击碾压技术的工作原理；然后重点分析应用于高速公路中冲击碾压技术的施工方法和作业流程，并简单介绍施工中的注意事项；最后对分别从压实度、弯沉、沉降量与承载力四个方面对采用冲击碾压技术的高速公路路基性能进行了分析与探讨。

【关键词】冲击碾压；路基；高速公路

引言

经济的稳步发展离不开道路的建设，因此全世界各个国家都非常注重公路的建造与维护。通常衡量公路性能的标准参数是整体强度、沉降率、均匀性，只有保证达到这几个要求，新建的公路才能有效发挥其功能。而在当前高速公路的建设过程中，由于受当地环境、使用率等因素的影响，高速公路的不仅使用寿命一直很低，而且其安全性也受到不断质疑。自1995年以来，冲击碾压技术在公路建设质量和安全施工两方面为我们较好地解决了很多棘手的问题，很大地降低了交通事故发生率。可以说，没有冲击碾压技术，就没有今天的高速公路。

1 冲击碾压基本原理

冲击碾压技术在高速公路建设中的广泛应用缘于冲击压路机的的使用。冲击压路机是一种利用形状规则的冲击轮对路基进行加速循环滚动以实现路面均匀、厚实效果的压实设备。从物理角度分析，冲击轮就是能量转换的中间器件，它的转动可以使重力势能和瞬态动能高效地变换为碾压高速路基所必需的能量，这种方法产生的冲击能量在利用率、环保、大小等方面优势明显。与传统的静态压实和振动压实相比，实现冲击碾压技术的冲击压路机通常单位时间内可以对公路路基做两次机械功，做功产生的低频率、高振幅的冲击波定时碾压路面并能够垂直向下进一步深层次地传播，从而使路基材料具有了更加整体化、更高强度以及抗渗透的功能。

2 高速公路的碾压施工工艺

2.1施工方法

标准冲击压路机的两个轮子宽度均为0.9m，内边距是1.17m，每周期来回碾压各一次，而且碾压路宽达到4m左右。当冲击轮的触地面积与路基形成45度时，能量利用率最高，此时的冲击力达到最大。为使冲击压路机均匀碾压路基，以单个操作流程为例，每周期后半程的单轮需要按照前半程行驶的中间路线进行压实操作，理论的双边间隙为0.125m。接下来的周期内，前一次碾压只需向内侧调动大概0.2m，后一次依旧从中央操作，如此不断循环即可实现路面的无缝隙碾压。因此，真正意义的碾压单元可以说是来回碾压各两次。每两周期操作结束后，需要根据当时环境定期更改转弯长度，这样才能控制路面峰谷高度差，有效避免路面不平整现象的出现。冲击压路机一般行驶按顺时针与逆时针方向每五遍进行交换作业。冲击过程一般从边坡坡脚一侧以顺时针方向进行操作，并以行驶中的碾压面中心为轴线，左右两轮按照直线错位冲压，全段路面经排压处理后又自行向内冲压，五六个周期交互作业。具体的排压次数和沉降量由路面情况和天气决定，根据本人多年的实践，一般不能低于20个周期操作，冲压后再用平地机对路面整平，再稍微冲击压实可达到良好的效果。

2.2 冲击碾压施工流程

整个碾压过程遵循“前两边，后中间”的原则，以12km/h左右的速度行驶，采用设定好的参数依次来回冲压路面，直至检测到的参数符合国家相关规定。在实施前，假如被测高速公路地基出现软弹而无法正常碾压等特殊问题时及时向相关领导汇报，并结束作业。具体施工流程大致包括如下：

2.2.1 碾压前布设必要的标记，尤其要估算沉降位置分布，并检测施工路面的水分比例以保证含水量处于规定值的 范围内，做好前期记录。

2.2.2 作业前检测路基密实度，通常每100m不小于2个参考位置，并记录好实测数据。

2.2.3 冲击碾压机以10~15km/h的速度在高速路基上来回作业，重叠三分之一的轮宽以覆盖整个路基表面，减少坑洼现象。

2.2.4 对于因冲击压力过大而产生的路面峰谷现象，可利用平地机整理该段路面后再进行压实操作。同时也可用洒水机处理施工路段严重的灰尘。

2.2.5 对于出现的高速路面死角现象，可在整个冲击碾压完成后采用振动压实方法进行三个周期左右的操作。

2.2.6 工程的尾声需要使用平地机对施工路段进行最后平压处理，倘若天气干燥需用洒水机适量洒水，以确定路基稳定、结实。

3 冲击碾压性能分析

3.1 沉降量分析

由于地理位置和路基的填充材料的因素的差异，高速公路在建成使用一段时间后， 其路面会出现不同程度的下沉。对于沥青公路，因沉降产生的纵向坡度差异范围达到0.004时，路面出现横向裂痕的概率会急速上升，这时的冲击碾压技术可以减小该事件的发生率。以已经通车多年的京沪高速公路为例，在建时有过冲击压实处理的路段明显比未实验路段少出现裂缝现象。在我们日常生活中可发现，未压实的桥头路基末尾处与冲击的公路衔接处，常常出现横向的裂痕，而其他位置没有出现裂痕，这也是由于冲击作用使沉降量不等所造成的。

沉降量的大小与冲击碾压、填土高度的关系已不用质疑，即正比例变化关系。因此，根据实际应用环境，填土高度不宜太高，而冲击碾压次数尽量达到标准次数以上，这样既利于路基的施工，提高资源利用率，也可以有效减小高速公路竣工后的沉降量，避免高速公路路面横向开裂的发生。

3.2 冲击压实度与承载力分析

高速公路的碾压度对路基的固结变形具有非常重要的影响。路基分层碾压度的提高可以避免高速路早期出现损坏，故碾压度大小至少要达到规定值。实践表明高速公路路基压实后，不可马上进行压实度检测，因为此时的固结过程还未结束，一周后的固结才基本完成，碾压度达到最佳值，地基材料密度会提高1%~5%。

路基填土已达到95%的情况下，如果完全依靠天然固结过程，因路基材料缝隙比的变化可使其密度提高1~3%，。可是增加冲击碾压这一环节将其路基密度提高3%以上，更重要的是还能让路面均匀、强实，承载力自然就上升一个档次。

3.3 弯沉参数分析

高速公路建成后需对全线路段利用落锤式弯沉仪进行弯沉测量。弯沉值是表征高速路面结构承载力的重要参数指标，具体为路面结构和路基材料承受负载的力学效应。结构单一、薄层的公路土基弯沉一般占到整个路面弯沉的65%以上。对于高速公路而言，其路面厚度不应低于9cm，半刚性基层厚度多于35cm，路基所占的弯沉比重大约是35%-45%。这里半刚性基层的裂痕是其本身结构所决定，无法回避，因此土基强度的均匀化是减少路面开裂的重要途径之一。

路基弯沉是路面厚度设计的重要依据之一，在高速公路路面结构设计与检测都严格的前提下，路基强度的均匀化与路面弯沉是紧密联系的，前者决定后者形态。对于两条同样的高速公路，冲击碾压与否的弯沉值异同明显。

4 结论

作为传统路基压实技术的改进，高速公路碾压技术的应用已逐渐被业内人士看好。冲击碾压技术对提高路基稳定强度、减少沉降量、增强路段均匀性等方面具有独特的优势，。可以断定随着冲击碾压技术在高速公路建设中更深层次的应用，这种路面碾压技术会使施工效率更高，高速公路的质量大步提升，一定程度上保证交通安全，进而得到更广泛的应用。

参考文献

[1]杨子敬．冲击碾压技术影响因素分析[J]．山西建筑，2010，36（33）：290-291．

[2]张宗明，庄州泉，曹锋．冲击碾压技术在高速公路工程中的应用研究[J]．交通世界，2011（17）：133-134．

[3]汤振周，张晓玉．冲击压路机在高速公路高临段填方路基中的应用[J]．长春工程学院学报（自然科学版），2009，11（4）：5-9．

[4]孙文，闫桃芬，杜志刚．冲击碾压加固路基基底在高速公路中的应用[J]．内蒙古公路与运输，2011（5）：1-4．