公路路基施工中冲击碾压技术的应用探析

2022-10-03承德周道路桥有限公司梁大壮

人民交通 2022年13期

文 / 承德周道路桥有限公司梁大壮

冲击碾压技术为一种基于浅地表层基础的新型加固技术，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。

公路结构冲击碾压技术概述

在我国公路路基施工中，冲击碾压技术是一项非常重要的施工技术，发挥着重要的作用。在公路路基施工中采用冲击碾压技术时，施工技术人员应根据公路路基施工的要求选择施工设备，主要包括冲击压实轮和冲击压实机，并利用上述施工机械设备对高速公路路基施工材料进行连续碾压，从而促进公路路基施工材料的变形和加固。其中，冲击压实技术的主要工作原理是：冲击压实轮和压实机在工作过程中会产生势能。根据物理原理，势能转化为动能，对公路路基施工材料产生一定的冲击力，此外，公路路基施工材料间隙中的空气在冲击压实轮和压实机的碾压压力下被挤压排出，以提高公路路基施工材料的融合度和密度，促进路基材料的一定变形，切实加强公路路基施工材料。

公路工程冲击碾压工艺的工作原理及其优点

公路建设冲击碾压技术原理

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。

冲击轧制技术的优势

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在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。

减少施工过程中路基沉降

路基方案应在现场进行检查和监测。如果路基满足设计要求，工后沉降率一般在0.4%左右，靠近边坡的路基段相对较高。如果路基和填料厚度不均匀或未压实，则表现为围岩变形，导致路基分叉。路基沉降坡度为0.6%时可能出现裂缝。采用冲击碾压技术进行路基施工时，沉降可控制在0.1%～0.15%，避免因地层差异而产生裂缝。

确保路基的贯入度

在应用冲击碾压技术之前，必须检查0～30cm 范围内的含水量，以确保碾压接近最佳含水量，从而确定冲击碾压的效果。如果路基含水量较低，应在冲击前对0～30cm 范围内的路面进行喷涂。如果在高填方路段、路基不同部分和高路基下部使用额外的碾压密度，则冲击密度取决于初始密度和所需密度。

公路路基工程中冲击碾压技术的应用范围

高填方补强处理

高填方路基施工过程中，易发生较大的工后沉降，甚至引起路面陷落和开裂。用于高填方路基施工时，在采用振动压实机的同时，还可配以冲击碾压措施，每隔1.5～2 m补压一次，然后更好地统筹经济性和地基处理作用，并能很好地统筹地基处理经济性和作用。

铺床和零填挖场所的处理

高速公路路基施工中，路床、零填方与路面之间距离较近，压实度的要求高，因而冲击碾压技能的优势非常明显，能够有效地改善路基的压实作用，获得杰出的承载力，削减路面病害的发生，目前已在高等级公路上广泛使用。

软基加固处理

软土地基在公路工程中是非常常见的，冲击碾压技能能使软土内部发生受拉力、压力力，使软基自在排水，加快软基沉降和固结。高速公路路基施工中，部分软土路段排水处治时，会出现冲击碾压设备难以安放的情况，为此，在软土处理完成后，路堤填筑时进行冲击碾压，得到良好的沉降固结作用。

旧路改造处理

旧路改扩建公路工程中，新旧路基处理不当，很简单发生不均匀沉降问题。针对这一点，将路基路面的处理使用冲击碾压技能，提高夯实的程度，在后期的沉降操控方面取得更好的作用，延长公路的使用寿命。

冲击碾压技术在高速公路建设中的应用

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。

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。

测量放样

测量放线过程中首先要对控制线、冲碾地面线进行明确，根据设计要求中的压实度、沉降量初步确定冲击碾压参数，比如可在施工前选择一个时间段进行施工，通过对实验段施工情况及效果进行分析总结后，确定最终冲击碾压的次数及冲击能力等相关参数，并同时制定质量检验方式以及标准。在施工的过程中，要注意根据路基填土冲压工程路段的具体情况确定施工长度，如果路基填土重压工程路段长度为100 米，则需要每隔20 米设置一个检测断面，还要在每一个沉降探测断面上设置监测点，每个点上都要做上标志，并埋设上钢筋头。对路基土壤中的一些腐殖土、草皮等要及时处理干净，为了更好满足施工需求要求将路基土壤处理深度达到一米到两米之间，施工人员可以采用推土机对路面进行整平，这样能够有效提高路基的平整性，如果路基坑与路面高程差超过5 米，则需要采用分层夯填的方式进行整平。一般情况下对路基50 厘米以下的土体中含水量进行检测时，其结果与最佳含水量范围之间的误差不得超过±2%。

填土整平施工

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。

填土及平整作业

施工放样完毕后，应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。

冲击碾压施工

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。

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。

公路施工中的数据记录和测点

公路施工完毕后，施工技能人员应立即对路面进行检测，防止发生安全事故。取样和定点测验程序通常用于满足一般质量标准。它能够捕获测量点的高度数据，并对测量值进行归纳分析。假如截面上半部分的厚度超过30 cm，则碾压后的地上将变松。因此，可运用适当的工具开挖地上上部，以提高深层路基的压实度。

质量检测

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。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。