冲击碾压技术在高速公路施工中的应用

米鹏

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

冲击碾压技术为一种基于浅地表层基础新型加固技术，目前在港口、高速公路、机场等软土路基工程中应用较为广泛，冲击碾压的压实深度会大于传统碾压工艺，同时可以起到缩短工期、节约施工成本的目的。高速公路施工时，往往会遇到土壤性能差、含水量高等问题，容易导致公路产生沉降变形，而冲击碾压技术可有效解决此类问题。

1 冲击碾压技术特点

冲击碾压的工作原理为在碾压过程中将土层颗粒进行重新排列组合，使得土颗粒互相挤密均匀，并将原土层中的空气和水排出，通过减少空隙增大密度来形成一个密实的整体，另外加强土层的黏聚力和内摩擦阻力，提高土体的强度和稳定性。同时，土层经冲击碾压后水稳性能也得到极大提升。冲击碾压和传统压实工艺相同，均是采用垂直振动作用来夯实土层，但冲击碾压同时具备强夯、静力碾压、振动碾压的特点，借助较大冲击轮质量和行驶速度来实现土体压实。冲击碾压具有如下技术特点：

（1）低频率高振幅

冲击碾压通常采用低频率高振幅的方式进行压实施工，实际施工中会以2次/s的频率进行冲击碾压，对地基进行低频高幅的冲击作用。

（2）冲击力强

冲击压实施工时会给地面和深处地基产生巨大冲击力，持续冲击作用下土层的密实度不断增大，与传统碾压方式相比压实性能更好。

（3）碾压效率高

冲击碾压通常适用于不同类型的路基工程中，采用多次冲击碾压的方式提高路基压实度和稳定性，在相同压实次数下压实效果更好。

2 工程实践

2.1 工程概况

北京新机场至德州高速公路京冀界至津石高速段路面工程全长15.442km，主线采用双向六车道高速公路标准建设,设计速度120km·h-1，整体式路基宽34.5m，分离式路基宽度17m，行车道、硬路肩的标准横坡为2%。该公路主线段路基大多为填方，其中主线段路基清表1090000m2，挖方170000m3，路基的填方量达到2770000m3。路基填方施工过程中存在多处高填方问题，其落差最大达到10.5m。为了提高公路施工整体质量，应对填筑高度进行严格控制，并选用专门的冲击碾压设备进行碾压施工。

2.2 冲击碾压机械设备选用

通常采用拖动式冲击碾压机，结合机械牵引作用来完成碾压工作。冲击碾压机主要由冲击轮、连接机械架及机架三部分组成。冲击轮的冲击能力与瓣数、重心高度、牵引轮转速等有关，在牵引车拖动下冲击轮由低向高转动，此时缓冲器释放动能冲击土壤。

本项目选用夯击能25KJ且轮宽0.9m的三边拖地式双轮冲击压路机，将压路机轮间外宽控制在2.85m左右。正式冲击碾压施工前详细检测压路机及连接机架的设备性能与尺寸构造，避免接头和管路出现开裂或松动。另外，冲击碾压施工时还需要配备推土机、洒水车、挖掘机以及平地机等设备。

2.3 材料选定

选用塑性指数小于12的砂性土作为填筑材料，并将填筑材料含水率控制在-4%～2%范围内，以免含水率过高而导致施工面层存在裂缝或隆起现象，含水率过低而导致施工面层出现扬尘或松散。填筑材料的物理力学性能如表1所示。

表1 填筑材料物理力学性能

2.4 施工放样

选择合理方式检测路基，提高施工可行性，采用全站仪对线路边缘和中桩控制线进行放样处理，为后续碾压施工奠定基础。施工前确定好导线点和水准点，存在问题时及时进行调整，保证路基碾压质量。针对直线段，应在路基边线20m距离进行放样，合理控制桩号中线，其间距控制在10m左右，并做好数据记录。

2.5 填土及平整作业

施工放样完毕后，结合方格填土的方式进行铺设施工，对回填土填筑高度进行标明，并设计好回填宽度。预留1m的距离沿路基两侧向内进行冲压处理，避免路基两侧出现凹陷或坍塌。整平路基时应对土壤含水量予以重视，结合施工规范进行操作，直至各项指标满足规范要求后方可进行冲击碾压施工。

2.6 碾压施工

碾压施工过程中应控制路基的摊铺厚度，通常需保持小于1m后再进行碾压施工。其主要步骤分为初压、复压及终压三个环节。在高温条件下进行初压处理，从外向内逐次向中心段进行作业，轮宽重叠控制在约1/3为宜，当碾压至中心线时可适当进行加速碾压。完成初压后及时进行复压处理，选择12t钢筒压路机进行5遍左右的压实作业，其轮迹重叠宽度同样为1/3左右，以不出现轮迹为原则控制碾压速度。终压紧跟复压之后，采用静压的方式碾压2～3遍，以消除路面轮迹。整个碾压过程中压路机不得出现转弯掉头现象，路面成型后及时检测路面平整度和压实度。

2.7 接缝施工

针对半幅施工，当无法使用热接缝时可相应设置挡板，将接缝边缘的杂物进行清理，并涂抹一层黏层油，提高其润滑性。当采用热接缝时应提前预留一段距离用作控制高程基准面，横纵向接缝按顺序进行碾压施工，接缝部分进行严格操作以确保接缝处混合料的压实度，提高紧密性和平滑性。

3 质量检测

本项目采用冲击碾压技术进行公路施工，并设定出4种冲击碾压次数组合，即5次、10次、15次、20次，碾压施工完毕后分别测定路基的压实度以及沉降量变化，其检测结果如表2所示。研究结果表明，采用冲击碾压施工完毕后，路基的压实度均满足规范大于93%的要求，满足施工规范要求，同时路基沉降量也均满足要求，随着冲击碾压次数的增大，其路基被进一步压实，路基强度得到有效提升。

表2 冲击碾压施工检测结果

4 结语

冲击碾压技术为基于浅地表层基础新型加固技术，主要将土层颗粒进行重新排列组合，通过减少空隙增大密度来形成一个密实的整体，加强土层的黏聚力和内摩擦阻力，提高土体的强度、稳定性以及水稳性能。本文结合具体工程项目，对冲击碾压施工工艺进行探讨，结果表明，采用冲击碾压技术进一步提升了公路的使用性能和结构强度，同时达到了缩短工期、节约施工成本的目的。