冲击压实在高填方施工中的应用

姚雕

（重庆创发路桥建设有限公司　重庆市　永川区　402160）

冲击压实在高填方施工中的应用

姚雕

（重庆创发路桥建设有限公司重庆市永川区402160）

随着交通运输行业的快速发展，各种公路桥梁工程建设项目越来越多，高填方施工应用的也越来越加频繁。高填方施工作为路基施工的重要方法，其施工质量会直接到路基的稳定性，影响公路工程的安全，所以，对高填方施工进行研究十分必要。冲击压实是高填方施工中常用技术，本文就对其在高填方施工中的应用进行探讨。

冲击压实；高填方施工；应用

高填方路基是公路工程中常见的路基形式，是指填方总高度在18m（土方）或20m（石方）以上的路基，其施工特点是填方量大、施工复杂、容易发生病害等，所以，提高高填方路基施工水平十分重要。冲击压实是当前高填方路基施工常用的技术，与普通振动压实和传统静压实技术相比，其采用的是非圆滚轮，具有压实度高、作业效率高、压实深度大等优点，对于高填方路基施工水平提升有着极好的效果。

1　冲击压实的基本原理概述

冲击压实的基本原理是势能与动能的转换，利用不规则滚轮在滚动过程中势能形成的动能，给予路基一定的冲击作用力，使路基中的土粒发生移动，缩小土粒间的缝隙，提高路基的密实度，保证路基的稳定性。

冲击压实使用的不规则滚轮多是多边形滚轮，主要有三边形、四边形和五边形几种（如图1），以下就以三边形滚轮为例，对其实际作用原理进行详细阐述[1]：

图1　冲击压实机滚轮的主要形状

在冲击压实机的实际运行当中，冲击滚轮会在牵引力F作用下，不断向前方进行滚动，在这个滚动过程中，当O点（滚轮重心）与A点（滚轮接地点）在同一条直线上时，冲击滚轮的重心升到最高处[如图2（a）所示]，在继续翻滚过程中，滚轮自身的重力会围绕着A点产生冲击力矩，当下一个滚轮边与地面发生接触时[图2（c）所示接地点B]，冲击力矩达到最大值，此时，滚轮在滚动过程中形成的势能在接地瞬间会转化成冲击动能，给予地面形成强力的冲击作用，使路基被压实。

同时，在接地点B处，滚轮的重心落到最低处，此时滚轮会受到地面给予的反作用力N和阻力R，在加上牵引力F和重心G的作用，滚轮会进入到下一个冲击循环当中。

图2　三边形冲击滚轮工作示意图

在此过程中，冲击动能是由滚轮形成的势能转化而来的，其值为E=mgΔh，其中，E代表势能能量，m是滚轮自身的质量，g表示重力加速度，h是指滚轮重心变化的高度差[2]。

冲击压实的优点在于其压实作用并不是单纯的冲击或振夯，还综合了静力和揉搓的作用力，具有高幅低频的特点，在持续快速的滚动过程中，能够形成较高的冲击能量，与传统振动压实相比，具有更大的压实深度，虽然在加固深度上比不上强夯压实，但也不会给土体结构造成强烈破坏，具有较高的施工效率、较低的施工成本。

2　冲击压实的施工工艺流程及注意事项

2.1高填方路基的石方填筑与层厚控制

石方填筑是高填路基冲击压实的基础，只有填筑施工环节质量达到相应标准，才能为冲击填筑提供良好的条件。在石方填筑环节当中，最重要的是保证填筑材料的级配等级适宜，且要分布合理，通常而言，为实现这一目标，石方填筑采取的是末端施工方法。

末端施工方法的优点在于可以使粒径较大和较小的石块分别位于每层的底部和上部，为冲击压实作用力的传递提供良好条件，同时，也避免了冲击滚轮和牵引机橡胶轮胎的表面受损问题。

在高填方路基填筑过程中，还要做好每层的层厚控制，以保证压实效果的良好。一般而言，在水平地形条件中的高填路基，每层压实厚度以100cm为宜；在斜坡地带的高填路基，每层填筑压实以80cm为宜，松铺系数多以1.15～1.20左右为佳，在具体填筑过程中，需要以此数据为基础进行合理控制[3]。

2.2高填方路基的基面处理与测量放样

基面处理也是冲击压实前的重要准备环节，其具体处理措施有以下几点：①对路堤填筑范围内的地面表层进行清理，主要清理对象是腐殖土、草皮和生活垃圾等，清理的深度要达到100～ 200mm，保重滚轮的冲击力能直接作用在土质地面上。②对基面进行平整处理，使用推土机粗略平整基面上凹凸不平的区域，当相对高层高差超过500mm时，需要进行分层夯填处理。③对路基表面下0.5m深度处土体的含水量进行检测，在其含水量在±2％范围以内时，才能进行冲击压实，如果超过这一范围，需要通过洒水或晾晒等措施，来对其含水量进行控制。④在冲击压实施工前，还要在路基设置合适的排水装置，以保证冲击压实后的路基，依然能够正常、良好的排水。

测量放样是冲击压实的重要准备工作，其基本要点包括以下几方面：①测量放样要贯穿于冲击压实的全部路段，根据提供水准点和导线点为基础，在必要的时候可以适当加密控制，且要复核以确保控制点准确。②在冲击压实前，要通过恢复放样的方法测量路基的边线，确定其是否达到冲击压实的要求。③在表面清理完成后，进行表面平整度的复测，并根据路基横断面设计的标准，完成横断面的测量和绘制。④在路基边坡的边沟、坡脚和护坡道等区域进行施工放样，通过人工开挖或小型机械设备施工的方式，来开挖路基边线，以便于后续环节的施工。

2.3高填方路基的冲击压实与注意事项

在冲击压实施工当中，要根据高填方路基的实际情况选择合适的冲击压实设备，然后在控制好路基基层填筑厚度的基础上，使用设备进行冲击压实施工，每个作业段内冲击压实施工的次数要控制在20次以上，以起到良好的压实效果；在完成冲击压实施工之后，还需要使用石屑来填补冲击压实过程中路基出现的不平整区域，然后洒水压实，确保高填方路基整体的平整度[4]。

在高填方路基的冲击压实施工过程中，为保证良好的压实效果，需要加强对以下几点的注意：

（1）冲击压实设备要保持相对较高的速度，有效提高冲击滚轮的势能，使其转化为更大的冲击动能，增大冲击作用力，提高单次压实的效果，加快冲击压实工作效率。同时，尽可能延长单次冲击压实路段的长度，减少冲击压实设备掉头次数，从而有效提供碾压的效率，防止出现过多的接头，保持高填方路基的完整性和压实密度的均匀性。

（2）在冲击压实过程中，不同地段的地质条件有着很大差异，在相同的冲击压实作用力下，难免会压实深度差异的发生，导致路基表面平整度受到影响，形成路基表面凹凸不平的情况，对此，需要在配备相应的刮平机，随时对出现的不平整情况进行整平，保证冲击压实效果的良好。

（3）在冲击压实过程中，不同的冲击压实设备其作业工艺也有所差别，比如双轮冲击压路机，其施工是以两次通过为一遍，也就是说路基压实宽度的一个单位是4m，而单轮冲击压路机一个单位是一次通过的轮宽。

（4）在冲击压实施工中，路基表面0.5下的含水量也是需要重视的重点内容，由于冲击压路机会形成较大的压实功，此功的传递仅会在小于最佳含水量土体中有效传递，如果含水量大于最佳含水量，那么在压实功作用力下，会使路基发生翻浆、弹簧等现象，极大的影响高填方路基的冲击压实效果。一般而言，最佳含水量是在2个百分点以下。

（5）虽然过大的含水量会给路基冲击压实造成不良影响，但如果过于干燥，也会使路基压实出现表面砂化的问题，给作用力的向下传递造成干扰。因此，当路基表面过于干燥时，还应该采取洒水、拌和的方法，来保证冲击压实过程的顺利，保证压实效果[5]。

（6）对冲击压实使用范围进行适当控制，以防止在冲击压实过程中给路基结构造成破坏，一般而言，在暗板涵厚度低于2.5m、距离结构物小于5m时，应禁止使用冲击压实施工。

（7）对冲击压实效果进行检测。常用的检测方法是沉降检测，通过设置合适的检测点，确定沉降值在可控范围之内，当沉降过大时，需要进行专门的记录，并分析其发生原因。同时，还需要对其外观进行检查，路基冲击压实后表面要足够平坦，有清晰、条理的横向轮迹，在纵向上波谷和波峰间要等距。

3　结语

随着我国城市化的快速发展，公路工程等的建设不断扩大，对于高填方路基的施工质量提出了更高要求。冲击压实作为高填方施工常用的技术手段之一，对于高填方施工的稳定、安全有着极大的影响，所以，深入了解冲击压实的作用原理，掌握冲击压实使用的工艺要点和注意事项，对于提高高填方施工质量、保证公路工程安全有着重要意义。

[1]王纯鸣.冲击压实技术在高填方填土路基施工中的应用[J].交通标准化，2010，11：229～231.

[2]叶晓斌.冲击压实技术在路基施工中的应用[J].科技传播，2011，17：161～162.

[3]阳鑫.探讨冲击压实技术在高填石路基施工中的应用[J].中外建筑，2015，02：117～118.

[4]谢建立.冲击压实技术在高填方路基施工中的应用[J].交通世界（运输·车辆），2013，12：196～197.

[5]胡伟.冲击压实技术在高填石路基施工中的应用[J].黑龙江交通科技，2013，10：50～51.

U416.1

A

1673-0038（2015）29-0308-02

2015-7-6

姚雕（1988-），男，本科，主要从事路桥施工工作。