高速公路路基施工中冲击碾压的运用研究

2018-08-09赵子杰

建材与装饰 2018年35期

赵子杰

（广东晶通公路工程建设集团有限公司）

1 引言

高速公路承载的负荷量比普通公路大的多，而且高速公路上来往的车流量很大、速度也更快，正因为如此，在高速公路施工中应该加强路基的稳定性和强度。但是由于地形的复杂性以及不利的自然环境等因素的影响，公路路基在一定程度上会存在沉降和变形等问题，不仅会缩短公路的使用年限，同时也难以保证车辆行驶的安全性。

为了克服这些问题，很多路基工程中都使用了冲击碾压施工技术，它能够大幅度提高公路路基的承载能力，而且还可以改善其稳定性和安全性。因此，为了确保高速公路施工的顺利进行，同时保证工程的质量，就要对路基施工中冲击碾压技术进行深入的研究，提高技术水平，积极为我国公路事业的进步与发展做贡献。

2 工程概况

本文以某高速公路作为工程实例，该公路路基施工的状况和困难主要是以下几个方面：①该公路路基挖方总量为200万方，土方和石方分别为66和134万方，而路基回填总量为177万方，由56万方的土方和121万方的石方组成；②该高速公路路基施工的主要问题就是公路路基土方、石方的挖方和填筑，这也是确保施工进行的关键因素。该公路路基挖方段的最高高度达到32.2m，最高路基回填高度为20.9m；③在工程施工过程中，为了在规定的工期内完成工程设计要求，使公路路基压实度、强度、沉降量达到标准，必须对公路路基进行合理、有效的冲击碾压，并分析其冲击碾压次数、速度、冲击碾压后的沉降量以及压实度，以确保公路路基冲击碾压效果。

3 冲击碾压技术概述

3.1 冲击碾压技术原理

冲击碾压技术是岩土路基压实工艺的最新进展。冲击碾压技术在施工过程中，通常是由非圆形的碾压轮与路面阻力的作用，对路基实施有效的夯实过程，同时在其进行施工的过程中，冲击轮轮轴会不断抬起与降落，由其形成的高振幅重力能够很大程度上能对路基进行二次夯实[1]。这种碾压技术在施工过程中可以实施连续的静压、搓揉、冲击等持续冲击碾压作业，这种冲击碾压作用能使土方石方形成大量的裂缝，路基底部的水可以从这些裂缝除去，加速路基的整体固结。目前使用较为普遍的冲击压路机型号是25kJ双轮三边形，双轮重量达12t，在行驶速度为12km/h时可以对路面产生集中冲击力200～250t，约等于1111～1543kPa。根据查询文献可以得出砂砾、宕渣路基使用三边形双轮冲击压路机冲碾30遍后，实测深度0.8、1.5、2.0、2.5m的平均垂直动土压力分别为：1366、306、272、138kPa。

3.2 冲击碾压技术特点

①冲击碾压技术利用反复的高能冲击力持续冲击地面，产生的冲击波具有类似地震波的传播特点，可以不断增加深层土方的压实度。冲击碾压技术与其他压实技术对比，所产生的冲击力可以传播更深的深度，并对更深的位置产生压实作用，对路基的稳定性具有非常显著的效果；②冲击碾压技术可以提供低频率高振幅，其形成的冲击能量高达25kJ。冲击式压实机对公路路基的冲击频率是每秒2次，其发出的冲击波可以传递到深层路基土层，具有与地震波类似的传播特点，实现震击和夯实[2]；③使用三边双轮冲击压实机对砂砾路基实施压实作业时，经过30次的碾压、后，公路路基25m范围内的压实效果可以达到要求。在碾压初期填土的干密度将迅速增加，但是当填土的干密度接近最大值时，继续碾压对填土的干密度的作用变得非常小。因此，在施工过程中要合理选择碾压次数。

4 冲击碾压的施工工艺

4.1 前期准备工作

首先对施工路段的地面进行清理以及平整以保证路面干净整齐。然后测定施工路段路基的自然含水量，对于水量较高的路面应该使用合理的方法排除多余水分，以确保良好的基土状态，比如施工路段附近挖掘排水沟以保证排水畅通防止积水；对于含水量缺失的路段，按照要求补充水量进行补水，例如使用洒水以及挖深1.2m的注水孔联合方案，使1.2m路基深度范围内含水量达到最佳含水量，以保证工程安全[3]。第三是提前计算沉降观测点，确定控制轴线并且碾压场地边缘线。在冲击碾压过程中，要确定最佳的碾压参数，并且记录好相应的压实度检测。

4.2 冲击碾压施工

4.2.1 碾压速度的选择

根据多次的施工经验发现，在碾压施工的过程中冲击压路机的最佳速度是3～6km/h。碾压速度对于提升公路工程的质量作用非常大，如果碾压速度过快，碾压过的公路路基还没有来的及完全固化，会很快恢复到原来的状态，这样压路机的作用也就无法体现了，无法达到理想的压实效果；如果碾压速度太慢的话，虽然可以达到预设的压实效果，但是会导致工程效率低，延长工程的工期。

4.2.2 碾压次数的确定

对于不同的路基情况所采用的碾压次数也不同，但是普遍施工的要求需要20～40遍的碾压才能满足工程的压实度标准。这就需要准确的掌握碾压次数，碾压遍数的多少对于碾压的效果影响很大，遍数过少，压实度达不到要求；遍数太多，则会导致工程效率低，延长工程的工期。通过多年的实践经验总结，最佳的碾压遍数是20遍。

4.2.3 碾压行走路线

要想确保理想的压实效果，在实施碾压作业中冲击压路机应该采用双轮碾压的方式。目前普遍应用的冲击压路机单轮宽度是0.9m，两轮之间的间距是1.17m，冲击碾压的跨度是4m。公路工程普遍要求碾压多次才能达到要求标准，对于不符合标准以及碾压遗漏的路段应该进行重复碾压以符合工程要求。

冲击碾压使用横向排压法，冲碾按照“先两边、后中间”的顺序进行，以保证冲击轮轨迹搭接但不允许重叠，每碾压三遍的时候应该对第一遍的路段进行重复碾压，直到位置满足要求压实度[4]。碾压过程中，当碾压第5遍之后必须实施互换碾压。实际施工中应该在碾压两边提前空出13cm的空隙。碾压横向排压法行驶轨迹示意图见图1。

图1 碾压横向排压法行驶轨迹示意图

4.2.4 碾压方式的确定

使用合理的碾压方式对公路工程的压实度也非常重要，因为其直接影响着施工的次序和质量。合理选择碾压程序，才能确保路基的压实度达到工程要求，正常的碾压工序一般采用先进行土壤压实，待路基具有了一定的承载能力后，再使用冲击压路机进行碾压施工。

4.3 测点恢复与数据记录

完成路基冲击碾压后，应该就地通过抽查或定点检测的方式进行路基的压实厚度和松铺厚度参数的测量。检测的形式主要是在铁钉上系上显目的布条进行观测，多次检测取平均值作为最终厚度值。对于该工程中，路基的压实厚度和松铺厚度的检测要进行数据还原，同时做好全部类型数据的详细记录。

普遍情况下，如果路基上半层的厚度小于30cm，其经过冲击碾压后会结成块状或松散成原来状态，因此要得到更准确且全面的数据，应该使路基上半层的厚度达到30cm，然后再进行压实度检测。施工要求碾压20遍，那么对5遍、10遍、15遍和20遍的压实度分别进行检测，其结果如图2所示。通过数据分析得出，该公路路基在冲击碾压施工后，路基的整体质量已经达到了相应标准。