黄土路基施工中冲击碾压技术的应用

秘荣明

（中建路桥集团有限公司，河北石家庄 050000）

0 引言

冲击碾压技术集成了振动碾压、静力碾压和强夯施工的技术优势，在冲击轮反复作用下重新组合土颗粒结构，通过挤密处理排出原有土层中的水和空气，增加土层密实度，消除土层湿陷性。

1 工程概况

某高速公路按照平原区高速公路设计标准设计双向四车道，线路总长92.2km，设计车速120km/h，路基以填方为主，挖方占比较小，路基宽度为28m。本工程所在区域为一级黄土台塬及平原区，地下水位埋深15～50m，路段范围内分布较多黄土，占总路段长度95%以上，其余路段分布冲击亚黏土和亚砂土。在路基施工中，为减少黄土湿陷性对路基结构稳定性和土层压实度带来的影响，本工程采用冲击碾压施工技术，有效控制碾压后路基的不均匀沉降。本工 程 选 取K168+000—K170+706、K171+146—K172+450、K174+150—K176+750三个区段为试验路段，试验路段土层结构松软，孔隙率大，湿陷系数分别为0.065、0.041、0.027，总湿陷量为76.9cm、48.1mm、32.8mm，自重湿陷量为34.7cm、35.8cm、5.6cm。前两个试验路段为严重自重湿陷、高压缩性，后一个试验路段为非自重湿陷、中等压缩性。本文对三个试验路段采用冲击碾压技术处理黄土路基。

2 黄土路基施工中冲击碾压技术的应用

2.1 填前冲击碾压

2.1.1 施工准备

（1）碾压前根据压路机行走方案和路基宽度设计要求，将石灰粉撒在压实线路位置。

（2）施工前清除地面杂物，地面不得留有凸起物，对施工场地整平处理，用光轮压路机压实，检测地面坡度，要求不得超过4%，高差控制在0.1m范围内[1]。

（3）在施工现场布设沉降标识，测量标高，为冲击碾压做准备。

2.1.2 冲压作业参数确定

（1）本工程选用三瓣凸轮式冲击压路机，在车轮旋转一周后，地表受到冲击的概率为1/6，压路机来回冲击碾压6次，可使碾压位置全部受到冲击。基于上述原因，在路基压实遍数要求3遍时，冲击压路机实际需压实20遍；在路基压实遍数要求6遍时，冲击压路机实际需压实40遍[2]。

（2）地基处理前勘探地基范围内的土层分布情况，取土样试验，根据实验结果确定冲击碾压速度、遍数。本工程试验路段填前冲击碾压遍数确定为40遍。

2.1.3 冲击碾压施工

（1）冲击压路机的碾压速度控制在12km/h，采用排压法，在纵向碾压时错开1/6的车轮距，碾压6次；在横向碾压时向上错开碾压部位，车轮重合20～30cm，此为一个碾压周期；在冲压时保证冲击式压实机匀速行进，使基面每一点都被冲击到[3]。

（2）在一周期碾压完毕后，按照上述施工方法再纵向碾压6遍，横向碾压2遍，形成明显的碾压带。全部碾压后，从最先开始碾压的地点重复上面的碾压流程，完成冲击碾压。

（3）在冲击碾压6遍后，检测压实度和沉降差，整平地面，洒水润湿并安装沉降标，当水渗透到土层后继续冲击碾压，洒水的目的是避免形成松散层，直到碾压后的各项参数指标达到设计要求。

（4）碾压时保证冲击压路机的车轮均匀分布，压实冲击段不得小于200m，将缓冲区设置在冲击路段两端，缓冲区长度为40m。

（5）在完成冲击碾压后，采用平地机整平基面，继续用静力压路机碾压，压实遍数为2遍，保证路基平整度与压实度达到设计要求[4]。

（6）冲压检测土层表面高差，粗颗粒土层的高差不得超过8mm，细粒土层的高差不得高于15mm。在实际冲压施工中，若最后一次冲压后土层变形量超过4cm，则必须继续冲压，直到土层变形量小于4cm为止。

2.2 填筑冲击碾压

采用水平分层填筑方式对路基全断面填筑，摊铺填料后静压、振压和冲击碾压。填筑时，采用冲击压路机消除填料溃散性，提高路基强度。

2.2.1 施工准备

按照设计要求的填充高度和斜率确定填充量，检测填料有机质含量、液限和塑性指数，要求有机质含量不得超过4%，液限小于50，塑性指数小于26；采用自卸车运输填料，填料运至现场后按照预设的网格卸料[5]。

2.2.2 整平

用推土机、平地机分别推平、精平填料，从路中心线向两侧推进，反复推平、精平3次，以保证基面平整；在整平过程中，打碎粒径大于5～10cm的填料，清理干净树根和草皮。

2.2.3 静压、振压

（1）采用轻型压路机静压，随后强振压实，压路机从路两侧向路中心线推进，压路机重叠轮宽1/3，碾压7遍。

（2）静压时的压路机行进速度为2km/h，用于平整虚土，再用振动压路机压实填料，行进速度为3.5km/h。

（3）碾压时横向重叠0.5m，前后相邻区段纵向接头1.2m[6]；碾压时做到无死角，压实厚度小于20cm。

（4）在进入雨季前，做好路拱坡度保护工作，及时排出积水，不得在雨水天气下施工，避免发生翻浆现象。

2.2.4 冲击碾压

在补压过程中采用冲击压路机，冲压路基20遍，每次冲压10遍，分两次完成；在第一个10遍完成后，洒水润湿填料，再继续冲压第二个10遍；冲压时的行进速度控制在10km/h；完成冲压后，用光轮静力压路机整平，路基平整度小于20mm。根据试验结果显示，在静压、振压后应用冲击压路机补压20遍，可使土的干密度增加10.4%，弹性模量增加30MPa[7]。

2.3 施工质量试验检测

在冲击碾压之前每50m取样一次，冲击碾压过程中取5个样品断面，每50m取样一次，每个样品断面设置3个测点，观测点位置位于路段中线和中线左右侧15m范围内，共设15个测点[8]。以下对冲击碾压路段不同深度取样，检测孔隙比、湿陷系数、沉降量、压实度。

2.3.1 孔隙比

对路基深度0.5m、1.0m、1.5m、2.0m取样，检测孔隙比，检测发现随着碾压遍数的增加，不同深度孔隙比随之降低，且深度越浅的部位孔隙比越低，说明冲击碾压能够有效增加上部土层的紧密度。

2.3.2 湿陷系数

对路基深度0.5m、1.0m、1.5m取样检测，检测结果表明随着冲击碾压遍数的增加，不同深度湿陷系数会随之降低，土层1m之内的湿陷系数小于0.015，说明湿陷性已经消除；土层1m以下的湿陷性虽然未消除，但是与冲击碾压之前相比湿陷系数明显降低。

2.3.3 沉降量

在冲击碾压12遍、18遍、24遍、40遍时，与施工前相比下沉量分别为16.2cm、21.1cm、24.5cm、26.9cm，说明冲击碾压能够明显提高路基沉降量，降低工后发生不均匀沉降的可能性。

2.3.4 压实度

根据现场试验检测结果显示，冲压遍数为40遍时，深度为0～30cm的土体压实度平均值为97%；深度为30～80cm的土体压实度平均值为89%；深度为80～150cm的土体压实度平均值为85%，说明冲击碾压能够有效提高路基土体压实度。

3 结语

在黄土路基施工中运用冲击碾压技术完成填前碾压和填中碾压，能够有效提高黄土路基压实度，降低沉降量，消除土层内的湿陷性。在冲击碾压施工中，要通过试验段确定冲击压路机的行进速度和碾压遍数，填筑前以冲压为主，保证路基面全部冲压到位，在填筑后将冲压作为补压，与静压、振压相配合，提高填料压实度，保证路基结构稳定，消除黄土湿陷性。