填土地基处理中冲击碾压技术的应用分析

摘 要：介绍冲击碾压技术的基本原理、特点以及应用前景，说明在进行地基处理时应该注意的相关事项等。通过该研究得出：冲击碾压的填土层应该保持在（100-150）cm，在山区进行填土地基处理时，填土层的厚度大约为（100-150）cm，但施工速度较快时，对填土的要求条件可适当放宽，该项技术在填土地基处理中具有良好的应用前景。

关键词：填土地基 冲击碾压技术 地基

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-006-02

冲击压路机处理地基具有施工速度快、加固的深度较深、对施工场地具有广泛的适应性以及加固原来的工程、且花费较小的优点。在冲击压实过程中，压实轮子的动能与势能可以周期性聚集形成一股冲击力作用在地面，进行连续的碾压，让路面变得更加结实，通过可以把破碎后的碎片直接压进地基里面，缩短路面维修期限，降低工程费用，其应用前景广阔。

1 冲击碾压技术作用原理及优点

这项技术早在20世纪末在西方发达国家就已经开始投入生产使用，它主要是由冲击压路机牵引车，带动以曲线边形成的正多边形冲击轮子有规律地滚动，而多变性滚轮的半径大小会产生一定的位能落差，和转动过程中的动能有机结合，顺着地面对土石等各种材料进行不间断的冲击碾压，进行作业。在作业过程中，利用高幅度、低频率的冲击原理，想地基传递冲击能量，这些能量主要是由压缩波、瑞利波以及剪切波组成的。其中压缩波的质点运动是一种平行于波阵面方向的推拉运动，可以让上粒错位，剪切波的质点运动可导致波阵面的方向向着正交横向移动，而瑞利波则是由横向和纵向力量组成。剪切波与瑞利波在水平方向可以让土颗粒之间受剪，让土变得更加密实，而冲击压实的作用反映出了击实的标准，由此产生的高能量冲击力让路基更加的结实。

现今国内多采用25KJ型号的三边形双轮冲击压路机，两个轮子的重力约为12t，对地面产生的冲击力高达（2000-3000）KN左右，这种高能量的冲击力以周期性不停地冲击地面，会产生猛烈的冲击波，且在向下的过程中，具有地震波的传播特点，由此生成的冲击碾压作用达到了超重型击实功，让底下深层的密度不断增强，提高土体的抗剪强度。采用冲压式压路机具有以下优点：（1）能够高深度压实原来地基，修复破损的公路，直接把原来的路面破碎，补充压实原理的地基，缩减了换土的程序。（2）可以进行石方压实，其巨大的冲击力作用在石方天曾，提高石方颗粒之间的紧密度，减少了地基的沉降变形程度。（3）可以适当放宽对含水量的要求，因为冲压时压路机具有很强的冲击力，针对不同土层的含水量和最佳含水量相比，能够向上放宽（2.0-2.5）%左右，向下放宽（4.4-4.5）%左右。

2 填土地基处理中冲击碾压技术的应用分析

2.1 工程体质条件

本次研究选取的是地形起伏的高挖、高填的机场，场地内的地层分布情况为：从上到下耕植土、冲洪积层、强、中风化层、微风化层以及未风化层。挖方地区很多是基层，表面一层是耕植土，其厚度约为10cm，不适合当作填方的填料，再下面是残坡积地层，这一层的孔隙较大，其含水量变化也非常大，厚度变化约为48cm，这一层在用作填方填料时需要谨慎利用。填方地区从表面看主要是水稻田，这个地区洪波的积层厚度约为（40-100）cm，下面部分含砾粘土以及其它的松散土层，总覆盖厚度不厚，假如清理到此部分，下方部位仍具有很好的地基，在回填土以后，经过碾压进行夯实处理。字挖填交接的地带，基岩表面的高低起伏，覆盖层厚度不同意，工程的状性差。

2.2 准备阶段

依据现场实际情形，选定三块区域进行实验，虚拟铺厚度分别为1m、1.2m以及1.5m。填料选用的是土石混合材料，不选用含有腐殖土、植物根系以及淤泥的石料，石料的最长直径小于0.5m。为了达到理想的冲击效果，参照当前常用的冲击压路机，选用25KJ型号的三边形双轮冲击压路机，并且使其两个轮子的重力约为15t以上，保证足够的冲击能量，达到理想的冲击效果。本次研究主要目的：（1）判断合理的质量控制标准，确定选用的压路机型号是否合适。（2）判断合适的冲击碾压工艺数值，选择合适的质量检测办法。

2.3 采集冲击施工工艺数据

冲击压路机和常规的压路机相比，具有不同的压实工艺，其施工速度和行走路线截然不同，主要的技术工艺参数有：（1）冲击碾压设备参数：类型：3YCT32，冲击能量：32kJ；冲击轮子的宽度：90m；牵引车的功率：400马力。（2）冲击时的速度：（9.2-15.5）km/h，保持这个速度，速度太快会让冲击轮和地面的接触时间很短，不能很好地压实建筑体；而速度太慢会导致冲击的能量不足，其压实效果较差。（3）冲击碾压中的行驶途径：冲击压路机两个轮子的宽度分别为0.9m，两个轮子的内部边距是1.16m，冲击碾压的宽度约为4m，行驶2次作为1遍，第二次的单轮必须通过第一次轮内中央位置，冲碾间歇分别为0.14m，第一遍是间隙全部碾压，第三遍要恢复到第一遍的位置进行碾压，碾压数次。针对纵向排列的，每一遍需要错开1/6的长度，这样，每次都可以冲击到工作面的波峰，让冲击点均匀分布，提高整体冲压效果。

在本次研究中，针对3个不同的虚拟铺设厚度，分别在冲压12、16、24以及26此以后测量沉降的数值来确定最优冲击遍数，直到得出一个最经济科学的冲压遍数为止。为了可以准确得到冲压的实际功效，需要检测冲击碾压前的高程、压实度等各项内容，在冲压过程中根据现场的实际情况进行推平。

2.4 冲击碾压施工中需注意的要点

（1）需要正确运用冲压技术，两个轮子的冲击压路机应用是两次一遍，压实的宽度以400cm为计算单元，按照前文所述的工艺参数进行作业。（2）由于冲击压路机一般都具有能量很高的压实作用，它的能量相当于超重型的击实功效，达到重型压密度的含水量小于最佳含水量，最佳含水量的范围不会扩大。故含水量一般都控制在合理范围内，如果含水量太高，在（80-160）cm处的土层冲压时就很容易形成弹簧土，不能压密实。（3）在距离路基边缘100厘米之内不进行冲压，确保边坡的稳定和施工安全，在冲击压路机的轮在边缘和构造物之间应保留200cm左右的安全距离，桥涵构造物的填土厚度不应小于300cm，在涵洞两边280cm范围内禁止进行冲压施工。

2.5分析结果

在施工过程中，测试沉降的数据得到：填土层的厚度约为124cm，在冲压30遍以后雷击的沉降数值约为25.5cm，沉降程度和填土层之间的比例约为20%，这表明压实效果很明显。以冲压30遍为标准，当冲击碾压14遍时沉降数量占到总沉降量的75%左右，在冲击碾压第18遍时占85%左右，在冲击碾压第22遍占90%，在冲击碾压第26遍占92.3%，这说明了当冲击22遍以后冲压的沉降量开始降低，且在局部出现了隆起的情况，而冲击碾压22遍刚好符合要求。这与参考文献[3]任继荣的报道相符。

3 结论

（1）在山区进行填土地基处理时，填土层的厚度大约为（100-150）cm，当冲击碾压达到26遍以后，沉降数量占到总沉降数量的92.3%，可以满足压实度的需求。（2）冲击碾压压路机在解决山区填土地基时应用的方法可行，其效果明显，且具有施工速度快、效果佳的优点。（3）冲压压路机应用前景良好，值得在填土地基处理中推广使用。

参考文献：

[1] 曹沂海.冲击碾压技术在公路路基施工中的应用[J].铁道标准设计，2007，5（01）：7-8.

[2] 文尚春.浅谈公路路基施工冲击碾压技术的应用[J].价值工程，2010，6（01）：66-67.

[3] 任继荣.强夯加冲击碾压技术在机场场道高填方块石地基中的应用[J].施工技术，2010，4（S2）：33.