冲击式压路机在路基压实施工中的应用探讨

李鑫，李宁

（中交路桥华北工程有限公司，北京101100）

1 引言

在新时期背景下，冲击压实技术的出现对提高公路施工质量有非常重要的作用。在实际工作中，冲击式压路机具有穿透力强和影响深度大的特点，在高填方公路路基施工期间，使用传统的静碾压路机无法有效处理高填方路基的不均匀形变问题，还很容易造成路面的下沉、塌陷和开裂现象。但是在应用冲击式压路机后，这些风险因素都能够很好地规避，大大提升了工程质量与施工的安全性。

2 工程概况

国道335 线黄百段公路位于内蒙古自治区包头市，该路段起点桩号为K5+500，终点桩号为K84+916，该路段总长度为79.416km。全合同段路基土石方工程共挖掘土方约6.6×105m3，而路基填方约为1.92×106m3，线路需穿行耕地、草地、林地等不同地貌，由于项目建设有效工期较短，为提升路基的强度和耐久性，降低路基沉降量，在本次工程中，选用三边形双轮冲击式压路机进行路基压实工作，提高路基压实度。

3 冲击式压路机介绍

冲击压实技术具有连续滚动冲击、非圆形和大功率的特点，在20 世纪由南非Aubrey Berrange 公司研发，随着时间的推移，20 世纪90 年代，该技术开始被大范围推广。自1995 年，冲击式压路机正式引入我国，相比传统的压路机，该设备最大的特征是具有非圆形的冲击轮外形，这种设计方式可以使压路机行驶更为平稳，而且能耗较低。外形设计包括三边形、四边形和五边形，冲击轮可以有1 个也可以有2 个，分别称为单轮冲击式压路机和双轮冲击式压路机，常见的牵引方式有2种：拖式和自行式。冲击式压路机的动力来源分为3 个方面：冲击轮转动的动能、冲击轮重心位置提升所蓄的势能和冲击轮在滚动时克服土体发生形变所产生的功。

4 冲击式压路机施工工艺

采用冲击式压路机进行作业的过程中，要注意以下要点：

1）保证路基填筑的长度大于300m，而且填筑材料的含水量要满足要求，然后利用振动压路机进行分层压实，冲击碾压的范围外侧要进行加宽，宽度约为1～1.5m，而且冲击碾压的转弯处要在距离桥台等构筑物的30m 范围内，之后在此基础上完成坡脚界线桩的放样工作。如果由于受限无法进行加宽，可以使用振动压路机将路堤边缘处2～3m 范围内进行分层压实。

2）在路基压实过程中，应选择合适的牵引车，确保其功率与冲击式压路机的吨位、型号等参数相匹配，保障压路机的前进速度在10km/h 以上。另外，如果建设场地的宽度大于压路机的转弯半径的4 倍以上，需要将场地沿着道路中心线一分为二，压路机的具体行驶路线如图1 所示[1]。

图1 施工场地宽度大于压路机转弯半径4 倍时的行驶路线

3）在冲击碾压过程中，应采用错轮的方式，即2 个轮之间的轮迹不发生重叠，而且横向位置留有26cm 的间隙。

4）如果工作面波动幅度较大，需要马上停止碾压工作，使用平地机对工作面进行修整。另外，如果施工场地扬尘较为严重，可适当洒水，如果土壤中水含量比较低，可以在施工前一天进行洒水将土壤润湿。

5）如果出现弹簧土的情况，同样要停止施工，及时采取有效措施进行处理，确保无误后方可继续进行。常见的处理方式包括掺灰和换填。

5 冲击式压路机的应用分析

为了获得较好的冲击效果，应合理确定冲击碾压次数，选择具有代表性的路段进行高填方试验分析。

5.1 准备工作

冲击碾压前，需要对施工路段的填筑层次、高度等参数信息进行统计，还要对已经用于填筑的土的物理性能试验结果进行分析研究，如最大干密度、颗粒粒径以及天然含水量等。采用测量仪器在路基上布置测点，之后用白灰进行标记。本项目试验路段选择在主线K32+000～K33+000 段，该段所用填土为含细黏土砂，该物质最大干密度为2.04g/cm3，塑性指数为5.0，最佳含水量为8.4%。之后选择2 个断面布置测点，测点数量为6 个。使用水准仪对测点的高程进行测量，并做好数据记录工作，再利用灌砂法对布置测点的压实度进行检测，同样做好记录工作。需要特别注意的是，压实度的测点要避免与高程点重叠。

5.2 冲碾过程

首先，冲击式压路机要先从路基一侧的边缘向中心行驶，行驶到中点位置后沿着道路中心方向朝起点行使，到达起点后转动方向沿着路基边侧行使。另外，牵引车在行驶过程中需要注意的是，前进方向要和冲击式压路机行驶方向一致，而且要与其压实轮的轮迹重叠，重叠宽度要在1/3 轮宽以上，确保弧形轮中间位置可以被碾压到，根据这种方式，循环往复。冲击式压路机的轮迹达到路基另一侧边缘后，此时已经完成第一次冲碾。由于压实轮弧形的结构特征，第一次冲击碾压结束后，仍然有一部分路基没有被碾压到，所以，为了将所有工作面进行冲碾，需要开始第二遍、第三遍……第五遍冲碾时，基本将所有工作面冲碾完成，这时可以停止冲碾操作，进行下一步路基的高程检测和压实度检测。其次，恢复所有测点，保障准确率，同时对其高程进行测量，并对第五次冲碾时的高程数据进行记录。因为路基上层土体经过冲碾后已经较为松散，因此，检测其压实度时，要挖掘一定厚度的土体，确保检测结果真实有效，之后使用常规的检测方式进行测量，并对第五遍冲碾时路基的压实度情况进行记录[2]。最后，完成冲碾工作的最后环节，反复冲碾10 遍、15 遍、20 遍和25 遍，并将冲碾后的压实度和高程进行整理分析，绘制成表格，为日后分析工作提供数据参考。具体情况如表1 所示。

表1 冲碾5 遍、10 遍、15 遍、20 遍、25 遍的压实度和高程数据

从表1 可以发现，使用冲击式压路机对路基路面进行冲碾后可以有效降低沉降量，而且可以提高整体的压实度。当冲碾20 遍以后，路基冲碾效果已经比较显著，因此，在针对路基路面进行冲碾时，冲碾次数不得少于20 次。

5.3 冲碾注意事项

刚刚完成冲碾的路段可能存在土状松散和路面凹凸不平的情况，需要对路面进行二次处理，使用光轮压路机进行碾压，完工后要对其碾压效果进行检查，确保合格后方可进行下一步操作。需要注意的是，如果填土高度小于2m 或者靠近结构物台北2m 范围内的结构物顶端不可进行冲碾。在冲碾过程中，始终保持测点的水平位置不变，同时要保证测点位置的固定。

5.4 冲击碾压所应用的仪器和设备

对路基路面进行冲碾时，所采用的机械设备包括：冲击式压路机、平地机和压路机的等。另外，常用的实验仪器包括：灌砂法实验仪器和水准仪等。

6 结语

总而言之，针对高填方路段路基进行冲击碾压时，冲碾20遍可以达到最为理想的冲碾效果，而且补压效果也是最为显著的。另外，应用冲击式压路机对公路工程路基路面进行冲碾补压施工，能够降低沉降量，还可以提高路基的压实度，从而减少路基自然沉降的时间，有效规避路基的形变情况，这些都可以为新路基和老路基的有效结合奠定坚实基础，为公路工程的质量安全提供重要保障。