冲击碾压技术在公路路基施工中的应用

作者简介：

胡振山（1980—），硕士，高级工程师，研究方向：公路工程。

摘要：文章依托实际工程，探究冲击碾压施工技术在实际应用中的使用效果，并与其他压实方式进行比较对照。试验结果表明，冲击碾压技术相较于其他技术，压应力与压实度增加得最快，可减少路面施工时间，对提升公路路基施工效率具有明显的效果。

关键词：高速公路;路基施工;冲击碾压;质量控制

中国分类号：U416.1+1A190703

0 引言

由于交通荷载的日益增加，公路会因为土质、含水率等因素变化出现沉降等现象。因此保证路基在修建过程中具有足够的稳定性及承载力，使其能承受路面传来的行车荷载具有十分重要的意义。冲击碾压技术是在牵引车的带动下利用冲击轮对路面进行夯击碾压，对提升公路路基的抗压性具有明显效果。本文依托实际工程，通过选择不同的压实方式及碾压频率，探究冲击碾压施工技术在不同因素作用下对路基处理的实际效果，为推动冲击碾压技术在公路路基施工中的使用有实际意义。

1 工程概况

某高速公路全长178.6 km，采用路基宽度为28 m、设计车速为120 km/h的技术标准。该高速公路修建路段底基层主要是粉质黏土，特点是结构松软、压缩性较高、空隙较大。由于冲击碾压技术作为一种新型的浅地表层加固技术，通过冲击轮的夯击，使其处理效果明显大于传统的振动平板夯实。本文采用冲击碾压技术对路基进行处理，同时在与试验场地较近的区域选择了振动压实法进行对照试验。

2 冲击碾压技术施工流程

2.1 施工原理

冲击碾压技术能够给路基处理带来良好的效果，随着冲击压路机的行驶，牵引车带动具有较大质量的冲击轮垂直下落，重复夯击碾压土体，使土颗粒重新组合，彼此挤紧，使土壤原有空隙中的水、空气等被挤出，土质孔隙减小，达到密度增大的目的。同时，伴随着内摩擦力与粘聚力增大，原有土体强度增强，稳定[JP+2]性上升[1]。冲击碾压施工技术在施工中具有振动碾压、强夯的特点，相较于其他路基压实处理技术，效率更高，土质碾压后稳定性更好，在路基处理的施工中具有独特的优势。

2.2 瓣状凸轮的形状选择

目前常见的冲击轮有三瓣、四瓣、五瓣三种多用瓣状凸轮，工作时冲击轮运动到凸形圆弧与地面触碰点和冲击轮轴心在同一条垂直线上时，冲击轮升到最高点，此时，形成的重力冲击轮下降，在重力的作用下对地面进行碾压，并利用牵引车的带动重复碾压[2]。根据场地实际检测数据，本路段选择三瓣冲击轮对路面进行碾压冲击，每条路段需来回碾压约60遍才具有碾压效果。

2.3 施工准备

试验前需要对场地内杂草进行清除，然后按照工程实际状况要求对场地进行整平，并均匀地在场地上洒水，为路面碾压冲击做准备。同时在道路两侧布设沉降标，确认各沉降标所处位置，添加标准点。根据设计验证各标点的中心线，以保证碾压过程中对路面压实效果变化可通过沉降标位置变化直观显示。

此外，需要在与该路基相距不远处设置对照路段，并对对照路段进行整平、洒水等相同步骤，保证所选对照路段所处土质、含水率等相差较小，并排除其他因素的干扰。

2.4 路面碾压标准（表1）

采用全断面、水平分层填筑的方式对施工路段路基进行填筑，待路基填料填筑完成后再进行碾压，尽量保证各层的填筑厚度一致。冲击碾压设备在碾压的过程中，行进速度需保持稳定，约为12～15 km/h，以确保足够的冲击力使路面每一点均能够被碾压夯击。在冲击压路机碾压路基过程中，每10次碾压结束后洒水一次。

2.5 不同压实方式对路面的实际效果

本试验采用振动碾压机械设备与冲击碾压机械设备对路基进行处理，通过不同压实机械设备对路基进行处理，探究冲击碾压施工方式的实际效果，且两条路基的土质、地貌及所经历的气候因素大致相同。所得压实数据检测如表2所示。

当采用冲击碾压施工与振动碾压施工两种不同方式对路基进行处理时，分别对这两种不同碾压方式每碾压20次后的路面平整度进行检测，通过平整度评价路基处理后的道路使用性能。具体检测数据如表3所示。

如图1所示，当采用冲击碾压施工技术处理路基时，在碾压过程中相较于振动碾压技术路面平整度较高。同时，当使用冲击碾压设备进行碾压时，牵引车以12～15 km/h对路基进行碾压时，当压实遍数<40次時，路基沉降量较大，难以达到稳定的效果，当压实次数>60次时，路面沉降量变化不大，因此冲压遍数达到60次时最为合适。对图1振动碾压施工关系图进行拟合分析，y=-6x+24.667，R2=0.871。同时，上述施工数据表明，冲击碾压施工技术相较于振动碾压施工技术所需要的碾压遍数少，路面沉降趋于稳定时所需要的施工时间更短，效率更高。

2.6 行驶速度对路面的实际效果

除了探究不同压实方式对于实际施工效果的影响，牵引设备的不同行驶速度也会使冲击轮对于路基的冲击及碾压产生不同效果[3]。为了使路基的每一点均能被冲击到，并完成0～150 cm深度范围内的土体物理指标，本文在试验路段A采用行驶速度为5～8 km/h，在试验路段B采用行驶速度为8～12 km/h，在试验路段C采用行驶速度为12～15 km/h，在试验路段D采用行驶速度为15～18 km/h，以研究不同速度对于路面压实效果的影响。检测结果具体如表4所示。

如图2所示，相较于其他牵引速度，当速度维持在12～15 km/h时，牵引车带动冲击轮对路基的压实效果最好，60次碾压便能使路基碾压趋于稳定，此时冲击轮的工作效率最高。

3 质量控制

（1）用推土机对场地进行大致推平，再用平地机进行精平。整平过程是由路中向两侧缓慢推进，来回多次，以保证整平后的路面平整度更好。对于路基范围内>5 cm的土质应进行打碎，以免影响夯实碾压效果。及时清除路基范围内的杂草、树根、草皮等杂物，以免影响路基的稳定性及承载力。

（2）碾压时尽量保证在冲击式压路机冲击路面的过程中，每完成10次碾压便洒水一次，并确保车辆处于稳定的行驶速度带动冲击轮对路基进行夯实碾压。碾压时由两侧至路中进行碾压，确保每一遍碾压区域略有重叠，并保证碾压接头必须重叠，横向接头一般重叠0.4～0.6 m，纵向接头一般重叠1.0～1.5 m，以免发生局部区域未碾压或碾压不到位的情况。

（3）试验前需要对碾压路段土壤进行取样和试验，得到土壤的压实度、干密度、含水率、弹性模量等基本数据，为确定碾压遍数、选择冲击轮瓣叶提供数据支撑，减少实验的探索过程，节省资金。

（4）及时考虑环境、气候等因素。虽然环境因素与气候因素不可控，但在施工过程中可尽量避免环境气候对施工的影响。在施工前应提前关注天气情况，避免在施工过程中出现下雨等天气，影响路基压实效果。

（5）及时对设备进行维修及养护。由于需要多台设备长时间运行，试验过程中需要预留设备养护的时间，延长设备的使用寿命。

4 结语

冲击碾压施工技术在公路修建过程中，可快速高效地对路基进行整平压实，对提高路基承载力及稳定性具有明显的效果。同时，相较于其他压实机械，采用冲击压路机可提升压实速率，保证工程质量。本文依托实际工程，采用对照试验的方式探究冲击碾压施工对路基的实际效果。结果表明：相较于其他的压实方式，冲击碾压施工的压实效果更加明显，在保证压实质量的前提下，可有效提升压实速率，减少压实遍数，节约压实施工时间。

参考文献：

[1]张 冲，刘 钢，赵明志，等.成宜高速某浅层软土上路堤填筑的稳定性分析[J].中外公路，2021，41（2）：19-25.

[2]许 飞.公路软土路基加固处理及沉降分析[D].合肥：安徽建筑大学，2020.

[3]王 林.高速公路软土路基加宽工程施工技术研究[D].西安：长安大学，2019.

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