浅谈高速公路冲击压实工艺

刘海儒

(承德市公路工程管理处)

1 压实技术的概念

压实技术是集被压材料、压实设备及压实工艺为一体的综合技术，在压实技术发展的初期，人们往往仅注意压实设备的改进和发展，而忽略了压实工艺和被压材料的研究，直到振动压路机出现之后，在研究振动压路机的振动参数优化时，人们才开始注意到被压材料和压实设备之间是有关联的，应该把它们作为一个整体考虑，只有将振动压路机的振动频率选择在压实设备与被压土壤系统的共振频率附近，才能获得最佳的压实效果，从此人们开始注意到被压材料在压实技术中有着不容忽视的作用。

其后的研究表明，不同的被压材料对于同种压实设备所反映出的压实特性是不一样的，级配砂的压实特性较好，而单一颗粒尺寸的砂、细粒的粉土和粘土的压实特性较差;即使是同一种土壤，其含水量对压实也有很显著的影响，在某一含水量附近，可获得较好的压实特性，含水量高于或低于这一值，压实性能均变差，所以说，被压材料的性质与压实特性密切相关。

通过对被压材料更深入的研究，还发现材料的压实特性不仅与压实设备的压实力有关，还与压实工艺有关，不同的土壤对各种压实工艺所呈现出的压实特性是完全不同的。这里以对松砂碾压为例。第一种压实工艺是碾压开始就用强档振动碾压，其结果可能是被压砂不断向碾轮两侧翻壅，不仅导致被压表面平整度很差，而且导致整体压实度降低。第二种压实工艺是开始先静碾1～2遍，再以弱振档碾压1～2遍，然后再以强震档压实，最后再封层碾压。实践证明后一种压实工艺能获得很好的压实度，且表面平整度也较好，由此可知，压实工艺对压实效果有至关重要的影响。

压实设备对压实效果有很大的影响，这已是无争的事实。不同的压实设备由于其工作原理不同，所产生的压实力的特性不同，必然导致不同的压实效果;同种压实设备，工作质量(吨位)不同，产生的压实效果也不同。所以，研究压实技术必须结合被压材料、压实设备及压实工艺通盘考虑，才会获得理想的压实效果。

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。

2 高速公路冲击压实工艺概述

在进行路基施工中，我们参照了路基常规施工工艺：过去多用静碾压路机、大吨位的自行式振动压路机或拖式振动压路机(也可用冲击式压路机)及轮胎式压路机，松铺厚度视不同的土壤有所变化，一般对于高速和一级公路大约在20～30cm左右，上路床的压实度率≥96%。碾压时，一般遵循“先轻后重、先慢后快、由弱振之强振”的原则，即用轻型压路机6～8t的光钢轮静碾压路机碾压1～2遍，使松铺土层有一基本的承压能力。根据填料情况，也可用8～12t的静碾压路机进行初压，再用振动压路机进行压实，同质量的振动压路机比光轮静碾压路机压实有效深度大1．5～2．5倍。振动力应由弱到强，并与静碾穿插进行直到达到要求的压实度，再用轮胎压路机进行封层碾压(或称终压)，消除振动压路机带来的表面不平整和裂纹，使密实度进一步提高。碾压时横向接头的轮迹应有一部分重叠。碾压作业速度对压实质量有一定的影响，行驶过快，碾压轮与土壤的接触时间过短，压实效果较差;行使过慢，压实生产率太低。一般静碾压路机最佳作业速度在2～5km/h，振动压路机在3～6km/h，对于非圆形滚轮冲击压路机，它具有和常规压路机不同的压实工艺，不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法，而是按冲击力向土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，冲碾宽度为4m，每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以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。第三遍再回复到第一遍的位置冲碾，依次进行至最终遍数。作业速度为10～15km/h，对于压实度要求高、或铺层厚度大时，行驶速度应略为降低;冲击碾压作业完毕后，用平地机进行整平，再用静碾(振动)压路机进行封层碾压，把由于冲压而产生的表面松散层重新碾压至规范要求的压实度。综上所述，试验段路基压实工艺可归结为稳压—冲击压实—封层碾压三阶段的压实工艺。

3 碾压施工注意事项

(1)目前国内生产冲击压路机有十多个厂家共二十多个型号，类别繁多，使用不当，很难达到预期的目的;对于路堤、路床的检验性补压与填石、土石混填路堤的分层压实，经全国现有的工程实践证明，宜采用25kJ三边型双轮冲击压路机。对水泥路面改建与土质路堤的分层压实，宜采用25kJ五边形双轮冲击压路机。

(2)用冲击压路机进行冲击碾压，因机械调头范围较大，应尽可能在路基形成较长的连续冲碾段进行，不但可以提高冲碾效率，也可避免因过多的“接头”而影响路基的整体均匀性。另外，冲击碾压的边角及转弯处时压实的薄弱环节;对此类冲击碾压的低质低效区域，可采用例如高速液压夯实机等局部压实机械进行补充压实。

(3)因冲击压路机的冲击能量大，路表50cm范围的土体含水量对冲碾效果影响较大。含水量过大时，容易形成弹簧、翻浆等，故需严格控制路表以下50cm内的含水量。另外，当土体表面含水量较大时，易形成表面推移，与下部土体产生脱离现象。因此，雨后或表面含水量较大时应采取晾晒或其它措施降低表面含水量，不宜直接用冲击压路机进行冲击碾压施工。

(4)冲击压路机冲碾过程中，为避免结构物遭到损坏，距结构物10m范围内禁止用冲击压路机冲击碾压;同时还要控制构造物的安全距离：冲击压路机的轮边与构造物应有1m的安全距离，桥涵构造物上填土厚度不少于2．5m。

(5)在进行冲击碾压施工时要注意安全方面的问题。①考虑到冲击压路机行驶速度较快，冲击碾压距路肩外边缘宜保持1m的安全间距。②出于安全生产的考虑，所采用的这台冲击压路机配备了两名熟练的操作机手，根据实际生产情况，每位机手的上机作业时间均控制在2h以内，从实际效果来看，机手上机时间不宜过长。

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［1］庞国强．冲击压路机压实效果的有限元分析法［J］．机械管理开发，2010，(4)．

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［3］王新增，张胜．YCT20冲击压实机在高速公路路基施工中的应用［J］．中外公路，2010，(12)．

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