冲击碾压施工技术在湿陷性黄土路基处理中的应用

许光

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司第四分公司，石家庄 052160）

1 引言

高速公路建设项目中，路基工程施工质量需严格控制，否则会影响整个公路的施工质量，处理公路路基时，需综合考虑地质岩性、气候条件、交通流量等因素[1]。 现阶段，高速公路路基施工过程中常会遇到湿陷性黄土， 由于黄土为典型性的非饱和欠压土状堆积物，孔隙多且质地疏松，在外界荷载作用下容易产生侵蚀、剥落甚至坍塌，给高速公路路基建设带来较大的困难。 目前，针对湿陷性黄土路基采取的加固措施较多，相较于常规的强夯法、灰土挤密桩、换填法等，冲击碾压技术加固效果更加显著，结合冲击压路机的冲击、揉搓、碾压等综合作用，可有效消除黄土的湿陷性，提高土体密实性，进而提高路基承载能力和结构强度[2]。

2 工程概况

某高速公路建设项目全线长100.184 km， 路基宽度为26.5 m，全线桥隧比为56.4%，该高速公路位于山区，以丘陵地貌为主，地势为东南高、西北低。 该高速公路的第五合同段存在典型的湿陷性黄土，主要为风积粉质液限土，湿陷性突出。 据地质探勘及试验检测可得，该路段湿陷性黄土干密度在1.30～1.45 g/cm3， 压缩模量最高为6.6 MPs， 孔隙比在0.880～1.064，黏聚力和摩擦角分别为40 kPa、22.6°，其湿陷等级具体见表1。为改善湿陷性黄土工程特性，提高路基整体稳定性和结构强度，本项目拟采用冲击碾压技术进行路基加固处理。

表1 湿陷等级

3 冲击碾压施工技术工程特性分析

冲击碾压技术是一种针对湿陷性黄土路基的加固处理技术，路基施工应用时可达到节约施工成本、缩短工期的作用[3]。主要原理是利用冲击碾压机，将土层颗粒进行充分碾压，土层颗粒内部各粒径组成料互相持续均匀挤密， 从而实现重新排列组合，此时内部多余的空气与水分会逐渐被挤压出去，可有效降低土层内部空隙率，加大土层的密实性，形成新的且完整的土体，同时加大土层的黏聚力和内摩阻力，提升路基的结构强度和稳定性，水稳定性也有效增强。

冲击碾压施工的主要技术特征具体如下。

3.1 冲击力强

路基采用冲击碾压技术施工时， 机械设备会针对路基土层产生一定的冲击力，外加行车荷载的同步作业，会持续加强冲击作用效果[4]，因此，相比于其他碾压作业，冲击碾压施工技术的压实效果更加明显。

3.2 低频率高振幅

一般情况下，冲击碾压施工主要发挥其低频率、高振幅的优势进行碾压作业，频率为2 次/s，可实现高幅度的冲击作用。

3.3 碾压效率高

冲击碾压施工技术适用范围广， 适用于各种类型的路基碾压， 通过多次持续的冲击碾压原理增强路基土的稳定性和压实度[5]。

4 冲击碾压施工技术要点分析

4.1 设备及材料设计

本项目湿陷性黄土路基施工主要选用冲击压路机， 轮宽0.9 m，夯击能可达24 kJ。 施工之前，需对压路机的各项指标、零件、参数等进行调试安装，确保可正常投入施工使用[6]。 在取土场选取3 个区域进行取样试验， 且每个区域按照两个平行试验展开，路基填料选用砂土，其物理力学性能见表2，所选用的填料需严格通过性能检测，要求其压碎值、含水率、级配粒径、整洁度等均需要满足施工要求，并做好必要的防尘防潮措施，以提高后续冲击碾压施工质量。

表2 填筑材料物理力学性能

4.2 施工放样

选用全站仪就现场中桩控制线和边缘线进行施工放样，并定位测量出导线点和水准点，若存在偏移问题，需及时予以修正。 在直线路段处应于路基边线20 m 处进行放样施工，并合理控制桩中线，间距控制在10 m 以内。

4.3 填土及平整作业

现场需严格按照设计规范要求开启一系列测量放样施工作业，完毕且经检测合格后，根据现场实际情况选取填土予以填补，填土尺寸应与测量放样标准相符，以确定出填筑宽度和高度[7]。 第一步应在路基外侧1 m 范围之内开启施工，再持续向内展开， 以免两侧失稳凹陷。 整平完后及时检测实际含水量，为后续作业奠定扎实基础。

4.4 碾压施工

按照设定的摊铺厚度开启湿陷性黄土冲击碾压施工，确保厚度不大于1 m。 冲击碾压施工步骤主要分为初压、复压以及终压3 个阶段，初压应在高温环境下展开，施工顺序为由外向内，轮宽重叠控制在1/3 左右为宜，到达中心线时可结合实际情况增大碾压速度。 复压主要采用钢轮压路机，进行5 遍左右的碾压，轮迹宽度仍为1/3，碾压速度严格控制，确保不存在多余轮迹痕。 最终的终压施工选择静压的方式，以消除剩余明显轮迹。 冲击碾压施工中，现场技术人员及时对平整度和压实度进行检测。

4.5 接缝施工

接缝施工需配合挡板进行展开， 提前将接缝处存在的碎石、杂物清除，随后再内壁上均匀涂抹一层粘层油，可有效提高接缝施工效率和质量。 接缝施工完毕后施工单位将结果及时报于监理单位，要求依据充分，签字齐全[8]。

4.6 安全注意事项

1）冲击碾压的正式施工之前，现场的施工人员需要系统排查一遍所用冲击式压路机的各项性能指标参数是否满足施工需求，另外，摸排现场施工区域范围内所有的地下构筑物（管道、电线等），结合实际情况确定项目施工中的冲击范围，同时合理规划碾压场区的结构物间距、宽度以及长度等指标。

2）进行冲击碾压施工之前，施工单位应在适当位置加设相关字符的标识标牌，监管出入人员及车辆，防止影响正常施工，避免产生安全事故。 提前进行机械设备技术交底培训，各冲击式压路机配备2 名以上操作人员，并确保持证上岗。 现场要定期进行洒水清洁，避免粉尘、烟雾过重，影响施工人员身体健康。

3）提前设计好冲击碾压行进路线，行进过程需保持持续、均匀，要求压路机到达尽头后方可调头，中间不得中断，实时监控路面的压实度大小，并详细记录碾压时间、压实度实际值等。 冲击碾压施作时需保证路基边缘宽度不小于1 m，确保路肩平整度满足规范要求。

综上所述，冲击碾压施工全过程需做好质量把控，当现场土体含水量低或灰尘较多时， 需提前采取洒水的方式进行处理，避免出现冲击能过低或偏大等问题。 另外，在冲击碾压过程中需对周边构造物或植被进行妥善保护， 必要时还应加设稳固的防护结构。

4）施工过程中严格按照设计参数和规范要求进行冲击碾压作业，行进速度严格控制，不得存在任何形式的空挡或随意换挡车行。 严格提前划好的标线进行碾压，速度不得过大，在转弯或调头处需提前降速， 以免造成压实度过高或车辆侧翻问题，针对碾压不到位处要采取补救措施。

5）冲击碾压路基施工过程中，若存在较大弹簧或起伏等现象时，需及时暂停碾压施工作业，将软土层置换或清除，含水率满足要求后再开启作业。

6）严格设定冲击碾压施工的过程时间和操作顺序，不得夜间扰民以及破坏周边环境。

4.7 施工质量检查

本项目中湿陷性黄土路基主要选用冲击碾压技术进行处理，严格按照施工步骤进行现场施工，经监理工程师现场验收后，选取适当区域现场作为检测路段进行质量检测。 现场首先在指定区域进行钻芯取样处理，各芯样进行标记，压缩模量Es变化特点具体见表3。

表3 冲击碾压前后湿陷性黄土路基土压缩模量变化情况

根据检测结果可得，在冲击碾压次数的不断增大后，路基土体压缩模量随之增大，路基整体加固质量良好。

5 结语

本文就冲击碾压施工技术在湿陷性黄土路基处理中的应用进行研究，依托实际高速公路路基工程，围绕冲击碾压施工技术工程特性、施工技术要点等进行展开，并及时对湿陷性黄土路基碾压质量进行检测， 提出详细且完备的冲击碾压施工安全注意事项，避免现场出现各种形式的安全事故，消除安全隐患，本文研究结果表明，采用冲击碾压施工技术可有效改善黄土路基的湿陷性，提高路基稳定性和结构强度，进而有效延长公路使用寿命。