冲击碾压技术在高速公路施工中的应用

张春

摘要：文章基于冲击碾压施工技术优势，以某高速公路土建工程第五合同段湿陷性黄土地基冲击碾压施工为例，研究了施工机械选型及填筑材料物理力学性能参数，并对冲击碾压施工技术在该工程段的应用及质量检测进行探讨。结果表明，冲击碾压施工技术与常规碾压施工相比，其在振冲力、压实度等方面具有显著优势，在保证碾压施工质量的基础上还能节省工期，经济效益和社会效益显著。

关键词：冲击碾压;高速公路;填料;冲压施工

中图分类号：U415.6文献标识码：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.029

文章编号：1673-4874（2021）01-0104-02

0引言

冲击碾压施工技术主要运用冲击压路施工机械，采用高振幅、低振频的碾压方式，通过产生强烈的类似地震波传播特性的冲击波后在连续冲击碾压施工中传递至土体深层，随着碾压遍数的增加，压实深度不断增大，压实性能也随之增强[1]。实践证明，冲击碾压施工技术能有效减轻路基工后沉降及差异沉降，提升路基结构的稳定性和结构整体强度。

1工程概况

某高速公路土建工程第五合同段主要进行湿陷性黄土地基冲击碾压处理。该路段起止桩号为K145+400～K146+900，线路长1.5km。考虑到地区的特殊地形条件，其左右场区软基分布并不对称，左侧为2.8km²，右侧为3.73km²;占地面积为2.628km²，场区面积共6.53km²;路基土石方填方量为56.25万m³，挖方量为18.81万m³。该路段设计行车速度为80km/h，且其主线位于直线+R-3500圆曲线上，曲线半径最小值为1.5km，最大纵坡达-2.075%，凹形与凸形竖曲线半径最小值均为2.5km。工程区气候湿润，降水及地下水资源丰富，冲洪积地层分布稳定且连续，工程地质性能良好。

2施工技术参数

2.1机械选型

本高速公路工程冲击碾压施工主要采用轮宽0.9m、夯击能25kJ的三边拖地式双轮冲击压路机，并将压路机轮间外宽控制在2.96m。在进行冲击碾压施工时，必须彻底检查压路机及配套系统的外形尺寸与工作性能，管路及接头可能存在的松动、开裂等。

此外，冲击碾压施工还需配备挖掘机、推土机、平地机和洒水车等。

2.2填料

填筑材料选用塑性指数低于12的砂性土。为防止含水率过高导致施工面层出现隆起、弹簧及裂缝，含水率过低导致冲压施工面出现松散、扬尘等病害，本工程将填筑材料含水率控制在-4%～2%。与常规碾压方式相比，冲击碾压压实能力更强，其对填筑材料含水量的要求低于重型击实试验含水率试验结果。本工程填筑土物理力学性能如表1所示。

3冲击碾压技术的应用

3.1预压

在冲击碾压施工前先应采用振动压路机静压地面1～2遍，并按照设计要求进行所划定方格网的填筑与整平，布置路基沉降测点，稳压后试验段松铺厚度应为100cm。为增强冲击碾压施工过程中土体结构的稳定性，防止发生侧向位移，两侧填筑宽度均应超出设计值至少1m。采用平地机进行地面精平，为进行地面以下填筑土含水量检测，应按设计要求每2000m²布设8个测点进行含水率检测。若含水率实测值比设计值低，则还应进行补水闷料处理;若实测值高出设计值，则应翻晒处理。当实测值结果为设计值±2%时进行冲击碾压施工[2]。

3.2冲压施工

本工程冲击碾压施工按先两侧后中间的次序进行。首先顺着线路方向将路面划分出6条平行小道并依次编号，先通过冲击压路机冲压1^#小道，至尾部后在施工场地外事先布置好的转弯处掉头，再对4^#小道反向冲压，至2^#起点后按设计要求在场地外掉头，再冲压2^#小道。依次循环，最终完成全部小道冲压施工（见图1）。

本工程所使用的25kJ冲击压路机轮宽为0.9m，滚轮内距为1.20m，相邻碾压带重叠宽度应为1/3轮宽。为确保施工质量和进度，测量人员必须在冲压施工前加强冲压线路长、宽等参数的测量及碾压线路的精准确定，提前优化压路机转弯线路，防止因机械凸轮落点重复而引发波浪与推移。对于出现的较大波浪与推移，必须暂停冲压后借助平地机整平处理，达到设计平整度后继续进行冲压施工。

实践经验表明，冲击碾压施工后表层土较为松散的情况下应直接填筑下层，反而更利于层间结合。本公路工程则根据工程实际通过振动压路机进行了表层松散土的补压。

3.3冲击碾压速度和遍数

本工程冲击碾压施工应在压路机与路肩边缘预留1m的安全距离，冲压机械行进速度应为10～12km/h。为避免冲压面存在过大起伏而打乱冲压速度，应在冲击碾压5遍后通过平地机整平冲压一次。

根据压实度检测结果，在100cm的设计松铺厚度和10km/h的冲压速度下，为达到93%的压实度必须碾压20遍，达到94%的压实度则需碾压25遍。压实度检测结果表明，路基边缘压实度普遍低于设计值，为此应在冲击碾压施工过程的最后對路基边缘部位多碾压4遍。

3.4质量检测及控制

3.4.1冲压厚度检测

本工程每辆自卸车填料的摊铺面积及松铺厚度主要根据松铺系数值进行确定，通过冲击碾压施工前后的高程实测值进行沉降量与压实厚度确定。在铁钉上绑扎红布条进行定点观测并待施工作业面达设计平整度后抄平方格网。本工程松铺厚度为100cm，冲击碾压遍数为25遍，实际沉降量为20cm，压实厚度为76cm。

3.4.2压实度检测

本工程采用灌砂法[3]进行冲击碾压压实度检测，有效压实段至少包括3个断面，每个断面至少5个测点。路线中心设置测点X1，与中线相距15m处设置测点X2、X3，与坡脚线相距1m处设测点X4、X5。纵向检测深度中20cm为一个梯度，分别进行本工程冲击碾压施工后各层压实度检测，结果见后页表2。

3.4.3特殊路段质量控制

本工程中，箱涵、圆管涵等特殊路段冲击耐压施工若出现弹簧现象，必须分段晾晒后进行数次冲击碾压。但是考虑到冲压分层填筑厚度较大，分段晾晒存在较大难度，不利于施工质量和工期控制，为此必须加强填筑材料含水率控制，箱涵等特殊路段涵顶填土厚超过1.5m方可对其实施冲击碾压。

4结语

本工程冲击碾压施工结果表明，冲压施工有利于加快施工进度，降低土方碾压施工成本，对于60cm的常规路基，冲压施工能节约工期40%，可节约压实成本08元/m³。为保证冲击碾压施工质量，还应加强沉降量、填料含水率、压路机施工参数等指标的控制，冲击碾压施工按先两侧后中间的次序进行，并在施工结束后加强性能检测，工效显著。

（1）对公路工程地面展开连续性冲压并施加周期性冲击波，以达到超重型碾压功能，深层填筑材料压实度不断累积，取得其余压实机械无法达到的工效。

（2）与常规振动压路机械不同，冲击压路机所提供的冲击荷载可达3000kN，且冲击频率能达2次/s，冲击波以地震波形式不断深入深基层传播。

（3）在工程路基碾压中若采用新型冲击压路机械，当冲压速度为12km/h时，碾压遍数为30遍即可完成25m深度结构的整体压实，这对于缩短碾压施工时间、保证压实度具有重大意义。

参考文献

[1]庄秀文.冲击碾压技术在高速公路施工中的应用研究[J].工程技术研究，2020，5（12）：62-63.

[2]张勇君.探讨公路路基施工中冲击碾压技术的要点[J].黑龙江交通科技，2020，43（6）：37-38.

[3]田赓.冲击碾压技术在高速公路施工中的应用研究[J].工程建设与设计与020（11）：199-209