冲击碾压在高速公路路基施工中的应用

摘要:目前冲击碾压技术广泛的应用于高速公路路基施工之中，作为工程技术人员，熟悉的掌握冲击碾压相关技术并不断总结问题、提升应用水平是摆在我们面前的一个十分重要的问题，本文作者对此进行了研究和探讨。

关键词:高速公路；路基施工；冲击碾压

Abstract: at present, the percussive compaction technology is widely used in highway subgrade construction in, as a engineering and technical personnel, familiar with the relevant technology and master percussive compaction continuously summarize problem, the application level of ascensi

中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：

引言

随着我国国民经济的快速发展，高速公路建设也进入了一个崭新的发展阶段；从已建成的高速公路行车状况来看，存在着由于交通量急剧增大、通行车辆载重吨位过重而导致许多路段过早损坏的现象；其中相当一部分是由于路基整体质量原因，路基的施工质量是影响道路整体质量的重要因素。如何改善路基整体施工质量，减少由于路基因素而形成的道路病害，改善高速公路建成以后的使用性能，是摆在我们公路从业人员面前的一个重要课题。本文作者结合自己的工作实践，以某高速公路使用冲击压路机进行路基施工工艺研究的角度，阐述了在高速公路路基施工采用冲击碾压工艺方面的研究结果等相关问题。

一、冲击碾压技术原理

作为一种崭新的压实方式，冲击碾压技术在影响土壤压实效果的诸因素中具有其他普通压实机械所不具备的独特优点；例如碾压速度是决定压路机面积生产率的重要因素之一，压实度和铺层厚度也是影响压实效果和压实生产率的重要参数。通常，振荡压路机的最佳碾压速度为3--6KM／H，最佳压实厚度一般不超过0．5m。而冲击式压路机较为合适的碾压速度可达10"--15km／h，铺层厚度也可达到1～1．5m。

冲击压路机是将当前振动压实高频率、低振幅改为高振幅、低频率。冲击压路机是用三边形、四边形、五边形“轮子”来产生集中的冲击能量达到压实土石填料的目的。冲击压路机可由配套的牵引机在前方牵引。

图1所示为三边冲击压路机的基本原理，它是利用动能转化为冲击能来压实土体，其特征是将巨大的动能在很短时间内转化为冲量，进而形成瞬时作用的巨大冲击力，在土体中产生很大的剪切应力和法向应力，从而有效地克服土壤的内聚力，压缩土体并排除土体中的空气和水分，达到压实土体的最终目的。

图1 冲击压实基本原理

二、冲击碾压技术的特点分析

(1)冲击压路机以非圆形轮沿地面对土石材料进行静压、搓揉、周期性冲击的连续作业，产生强烈的冲击波，向下具有地震波的传播特性。以25KJ三边形双轮冲击压路机在宕渣、砂砾路基上冲击压实为例，压路机按12KM／H速度冲碾30遍后，实测深度0．8m处的平均垂直动土压力为1366KPA，相当于对地面产生冲击力200T--250T．产生的冲击功能达到超重型击实功，可使地下深层土体的密实度不断累积增加，达到重型标准90％以上压实度。有些土石材料性状有效压实厚度达1．5M，比现有振动压实机械有更好的压实功效，使被冲压的土石填料更接近于弹性状态。

(2)冲击压路机较常规压路机有不同的压实工艺，基本上不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法，而是按冲击力向士体深层扩散分布的性状，提出新的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽0．9M，两轮内边距1．17M，行驶两次为一遍，其冲碾宽度4M。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以(45°-Φ／2)夹角向土体内分布土压力。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过，形成的理论冲碾间隙双边各0．13M。当第二遍的第一次向内移动0．2M冲碾后，即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再恢复到第一遍的位置冲碾，依次进行至最终遍数。各种土石路基冲碾20-40遍可以使路基形成厚1.0m～1.5m的均匀加固层。

(3)提高路基整体强度与均匀性。使用冲击压路机分层冲击碾压高路堤与补压振碾达标路床工程。能较好地提高路基的整体强度与均匀性，有利于避免路面的早期损坏，延长路面的良好服务水平。

三、冲击碾压技术的应用举例

下面作者以一工程实例具体分析冲击碾压技术在高速公路路基施工中的应用问题。

3.1工程背景

某高速公路施工段设计全长55km，我项目部所在的第七合同段，长度为 6.0km，在路基填筑施工中遇到高填方路基，因路基沉降在高填方地段表现得特别突出，高填方路基段采用冲击碾压进行补强压实处治，路堤每填高4米碾压一次，在该段路基设三处沉降与稳定检测断面，对碾压后的效果进行观测、对比、分析。下面作者就这一工程的冲击碾压施工相关问题进行分析介绍。

3.2 进行冲击碾压试验路段施工的目的

(1)通过试验路段施工，确定劳动力、碾压机具、摊铺机械、检测、试验，收集有关试验及测量资料，并进行整理分析，总结确定最佳的施工工艺和冲碾遍数。并以此为依据指导后续路基冲击碾压施工，确保路基冲击碾压补强工程质量。

(2)试验所获得的各项参数：压实设备型号、填料最佳含水量、压实遍数与相对应的压实度及最佳的施工工艺等。

3.3 施工方法

冲击压实机的技术特性与现行常规压路机具有不同的压实工艺，是以冲击力向土体深层扩散分布的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽0．9 m，两轮内边距1．17 m，行驶两次为一遍，并冲击碾压宽度4 m。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以45°夹角向土体内分布土碾压。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过，形成的理论冲碾间隙双边各0．13 m，当第二遍的第一次向内移动0．2 m冲击碾压后，即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再加复到第一遍的位置冲击碾压，依次进行至最终遍数。冲击压路机向前行驶在纵向冲击碾压地面所形成的峰谷状态，应以单双遍为一冲压单元，当双数遍冲压时，调整转弯半径，达到对形成的波峰与波谷进行交替冲击碾压，使地面峰谷减小，表面接整。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。冲击时自边坡坡脚一侧开始顺(逆)时针行驶，以冲压面中心线为轴转圈，而两轮按纵向错轮冲压，全路幅排压后再自行向内冲压。排压遍数和沉降量由试验确定，一般不宜少于20遍，冲击压实10遍左右后用平地机大致整平，再冲击压实至最终达到的效果。

3.4 试验主要步骤

(1)用平地机对冲压工作面进行清理，整平；

(2)埋设观测点标志，冲击前观测沉降标志的标高，并做好记录；

(3)检测冲击碾压前的路基含水量，并保证含水量在最佳含水量的±4％范围内；

(4)冲击碾压前检测点的检测压实度。检测位置在填土表面以下20厘米处，并做好记录；

(5)冲击压路机进行冲击碾压，机械行进速度在l0-15km／h之间。从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“先两边，后中间”错轮进行，轮迹覆盖整个路基表面为冲碾一遍。冲碾过程中如果因轮迹过深而影响压实进行时，可用平地机平整后再进行冲击碾压，若路基表面扬尘，可用洒水车适量均匀洒水继续冲碾；

(6)冲碾结束，用平地机整平施工冲碾路段，然后采用重型钢轮压路机将路基表面碾压密实平整，若表土干燥，下道应适量洒水，以保证压实效果。

3.5 冲击碾压施工

冲击压路机依照拟定的行驶速度(10 km／h-15 km／h)，从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“先两边，后中间”错轮进行，轮迹覆盖整个路基表面为冲碾一遍。采用不同的碾压参数进行碾压，直至找到最佳的压实遍数为止。碾压过程中要及时跟踪记录碾压的遍数，并根据标准规定检测土石比例和土的含水量及压实度。

表1路基冲击碾压压实度、填料最小强度及最大粒径要求

3.6 检测

碾压结束后试验人员和测量人员对路基进行随机抽样检查。试验人员主要检测闩毛实度及含水量，测量人员要对路基的中心线、高程、宽度、平整度、横坡等项目进行检测，若有不合格的部分立即进行补压或采用其它有效措施。

3.7 试验结果与推荐工艺组合

通过检测结果及压实遍数得出，冲击碾压10遍压实度可以达到93．9％以上，比碾压前增加了0．9个百分点；冲击碾压15遍压实度可以达到95．1％以上，比冲击碾压前增加了2．1个百分点；冲击碾压20遍压实度可以达到95．9％以上，比冲击碾压前增加了2．9个百分点；冲击碾压25遍压实度可以达到96．3％以上，比冲击碾压前增加了3．3个百分点；冲击碾压测量检测碾压lO遍，沉降量最大为33mm，最小11 mm，平均沉降量25mm；碾压15遍后检测路基，其沉降量最大为54 mm，最小为28 mm，平均42mm；碾压20遍后检测路基，其沉降量最大为67 mm，最小为43mm，平均56mm；碾压25遍后检测路基，其沉降量最大为70 mm，最小为51 mm，平均60 mm。

根据试验成果，在确保压实度满足设计和规范要求的前提下，综合考虑碾压作业的经济性，推荐本施工段路堤冲击碾压施工工艺组合及各项参数如下：以160 kW平地机先整平――冲击压路机YCT25――20t钢轮压路碾压密实，碾压遍数为l-15-1，冲击碾压适宜含水量9．8±4％，适宜的碾压行走速度10-15km／h。

参考文献

[1]杨世基，等．冲击碾压技术的应用特性[J]．交通世界，2006(1)．

[2]中华人比共和国行业标准，公路路基路在现场测试规程(JTG E60--2008)，人氏交通出版社，2008.

[3]宋伟达，冲击碾压技术在填方路基增强补压施工中的应用[J].2006(2).

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。