高填路堤冲击碾压补强压实施工技术

姚 钢

（中铁十九局集团第三工程有限公司，辽宁沈阳 110136）

1 工程概况

绥芬河至满洲里国家高速公路海拉尔至满洲里段公路，起点顺接牙海高速海拉尔北互通处，终于满洲里新公路口岸，主线总长188.680 km，其中新建段长21.389 km，改建段长167.291 km。主要控制点为海拉尔北互通、巴彦库仁镇、呼和诺尔、西乌珠尔苏木、扎赉诺尔，满洲里新公路口岸。设计速度100 km/h，全线采用双向四车道高速公路标准建设，改建段路基宽度整体式断面采用24 m，分离式路基采用单幅12 m，新建段采用整体式26 m。荷载等级利用桥涵采用原技术标准，新建桥涵采用公路I 级。

辅道（国道301 线恢复工程）起自海拉尔东互通，止于满洲里东，路线全长226.399 km，其中新建132.157 km，改建61.357 km，利用32.885 km，分段采用一级、二级、三级公路标准建设；嵯岗连接线25.626 km，采用三级公路标准建设，设计速度40 km/h，路基宽度8.5 m。项目建设过程中部分路基发生不均匀沉降，为有效解决沉降问题，拟采用冲击碾压工艺进行压实处理，以确保工程施工质量。

2 冲击碾压工作原理及特点

2.1 工作原理

冲击式压实机械主要分为2 部分，即牵引机和压实轮，其中压实轮多采取非圆截面形。其施工流程可分为3 个步骤：揉压→碾压→冲击。不同步骤工作原理如下：

（1）揉压。压实过程中，牵引机会带动压实轮展开工作，压实轮会从轮廓曲线的最小半径开始运行，之后逐渐增大半径，在整个过程中，压实轮和地面的接触面积越来越小，地面给予压实轮的支持力越来越大，整个过程地面施加的支持力大于压实轮本身的重力。

（2）碾压。当压实轮的运动半径到达最大值时，会在某一瞬间，地面施加的支持力等于压实轮本身的重力，该过程产生的动能为压实轮平动动能和转动动能的总和。

（3）冲击。压实轮继续滚至下一轮轮廓曲线的最小半径位置，对冲击轮进行受力分析，发现其垂直方向的加速度大于重力加速度，压实轮会冲击地面土体，加速路基填料的结构发生变化。

正是由于不断重复“揉压→碾压→冲击”步骤，使得地表土体中的水和空气加速排放，同时加速土体内部细微颗粒移向粗颗粒间隙，最终起到路基土体压实的作用[1-3]。

2.2 冲击碾压的特点

对比于传统的压路机，冲击压路机的生产效率高于原来的5 倍左右；冲击压路机的行进速度是原来的10 倍左右，大约为15 km/h。冲击压路机的出现，在一定程度上提升了工程进度，加强了工程质量。需要注意的是，冲击压路机在具体工作时，要合理控制其运行速度，过快会导致其和地面的接触时长过短，达不到压实效果；过慢会造成冲击能不够。

对比于传统的压路机，冲击压路机压实的影响深度为原来的4 倍左右，具体压实影响深度大概为3 m，有效影响深度为1.8 m。此外，冲击压路机的冲击力大致为4100 kN，正因为冲击压路机的高冲击力影响，使得被压实过后的路基沉降量大幅度减小。

冲击压路机对路基土体中的含水量要求较为宽泛，传统压路机要求路基土体的含水量和最佳含水量之间的误差≤2%，则冲击压路机要求的含水量和最佳含水量之间的差距≤5%。

3 冲击碾压补强压实施工工艺

3.1 施工准备

确定好需要展开冲击碾压的路段，对路段进行整理打扫，保障冲击压路机能够均匀有效地施加最大冲击力，实现最佳的冲击碾压效果；对于不能进行转弯的路段，要对其进行改造修建，为冲击压路机转弯行进提供道路基础。要全方位了解冲击压路机，熟悉冲击压轮机的各项参数指标，方便后期顺利操作。利用白灰布点在施工现场进行设计，或者借助全站仪测量实际坐标，在确定好一系列参数之后进行冲击技术研究，计算出最佳的冲击碾压次数。

3.2 测量放样

在已经规整干净的路基地段实施放样检测，精确测量出冲击碾压之前的地段标高，方便后期测量并计算出冲击碾压后的路基沉降量。

3.3 试验段布置

不管是地基冲击碾压，还是路基分层实施冲击碾压，都要求工作地段的碾压宽度＞25 m，长度＞255 m，并且要求间隔20 m布置1 个检测断面，各检测断面会设置3 个测点，依次在路基地段的中间、左边和右边，其中左右两测点距离路基边缘约1 m。利用全站仪设备准确测量沉降点的地坐标，并详细记录，后期冲击碾压结束之后，可依据该地坐标计算标高。每冲击碾压5 遍，就需要进行1 次压实度和沉降量测量，准确记录之后进行数据分析，进一步计算出最佳的碾压次数。

3.4 其余施工段

其余施工段可按照试验段的施工技术实施冲击碾压，并且在实际操作过程中，依据不同地段的特征，对冲击碾压次数进行调整，最后依据地段的检测数据信息，确定是否继续进行冲击碾压。

3.5 具体冲击碾压过程

具体冲击碾压时，冲击压路机会顺着路基边缘开始工作，当行驶至该路线终点后继续反向驶向起点，注意冲击压轮机行驶全程和路线的中心线相平行，在牵引机的作用下，会使得压实轮的轮迹相互重叠约1/2，以此来确保弧形轮的中间位置被冲击碾压充分，重复操作，直至冲击压路机抵达路基边缘的另一侧，整个冲击碾压过程如图1 所示。

图1 冲击碾压示意

冲击压轮机的压实轮为弧形结构，完成1遍冲击碾压后，会存在局部路基没有碾压的现象，因此，会继续展开第2 遍、第3 遍、第4 遍等，当冲击碾压次数到达5 遍时，工作人员会对碾压地段的压实度、沉降量、含水量、最大干密度以及孔隙比进行检测分析。若检测出的地表土体含水量低于最佳含水量，需要立即使用推土机、平地机将路基地段规整，并进行洒水操作，洒水至地表土体含水量等于或者高于最佳含水量时即可停止，之后可继续展开冲击碾压。

当路基地段的冲击碾压次数分别为5、10、15、20…时，要全面检测压实路基的压实度、最大干密度以及孔隙比，并进行详细记录。冲击碾压时，若冲击力过大造成轮迹过深，会对后期的压实工作带来困难，要采取推土机对其进行平整，之后继续进行冲击碾压；若路基表面尘土飘扬，会对施工人员造成影响，可采取均匀洒水的方式有效预防。

冲击碾压操作结束之后，要借助重型钢轮压路机对路基进行压实，加速路基的密实规整，同样出现路基表面干燥的情况，可及时洒水进行处理，要保障冲击碾压的压实效果达到最佳。对于高填路堤要展开补强压实操作，可设计冲击碾压次数为20 遍。

3.6 质量检测及控制措施

（1）沉降量。在检测沉降量时，会依据设计布置的沉降观测点进行测量，实际冲击碾压之前利用水平仪准确测定沉降标高，等冲击碾压10 遍后，会对沉降观测点进行第1 次标高测量；继续等至20 遍时，测量第2 次标高。

（2）压实度。在路基各检测断面处设置2 个检测点，在距离路基中心轴线约2/3 处左右各设置1 点。经过10 遍冲击碾压后，进行压实度测量；之后20 遍冲击碾压结束后，再次实施压实度测量。

（3）设备。项目主要使用到三边形冲击压路机，为了进一步加强路基质量，需要对相关设备进行全方位管理，具体为：①成立专门的管理部门，并布置需要负责的机械设备，自进场放置至后期维护，都需要管理部门全程监督；②制定详细的设备台账，记录设备参数和使用流程，确保设备的长期使用；③尽量派遣经验丰富的专业人员展开操作，避免操作不当造成设备故障；④定期进行维修保养。

4 结束语

针对公路的高填路堤施工工程，使用冲击碾压技术能够高效地预防各类路基病害问题，同时能够深度加强路基质量，提升路基的密实程度。政府联合施工单位必须要规范冲击碾压技术的施工工艺，继续全方位探索冲击碾压技术，通过不断优化和更新，提升冲击碾压的工作效率，加强公路路基质量，缩短公路建设工期，促进公路工程建筑事业的可持续发展。