王琪

（河北光太路橋工程集團(tuán)有限公司，河北 邯鄲 056000）

1 引言

路基是公路的關(guān)鍵部位，針對不同的路基需要采用合適的處理技術(shù)，以保證公路的整體承載能力和穩(wěn)定性。將沖擊碾壓施工技術(shù)應(yīng)用到路基工程施工中，具有較多優(yōu)勢，并且可以處理路基軟基、濕陷性黃土等問題。在應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)處理公路路基時，需要充分理解沖擊碾壓技術(shù)原理，以及其相關(guān)施工控制技術(shù)要點。

2 沖擊碾壓技術(shù)的原理

目前，我國應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)處理公路路基問題案例逐漸增多，該處理技術(shù)的原理是利用能量轉(zhuǎn)換原理，將沖擊輪的重力勢轉(zhuǎn)換為動能，由沖擊壓路機通過規(guī)則的沖擊輪對路基進(jìn)行循環(huán)壓實，在設(shè)備的沖擊碾壓作用下，路基土顆粒被破壞并轉(zhuǎn)移，減小了路基土的孔隙比，從而提高了路基土的壓實度；另外，由于土層被擠密，壓縮模量相應(yīng)提高，從而有效減少了土層的沉降量[1]。

3 沖擊碾壓在特殊土路基中應(yīng)用情況

根據(jù)目前我國公路項目應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)后的使用效果，沖擊碾壓技術(shù)可應(yīng)用于填挖交界路基的沖擊增強補壓；處理濕陷性黃土等軟弱地基；對路堤分層填筑后的碾壓處理；舊砂石路、舊瀝青路的沖擊碾壓與加寬部分的增強補壓[2]。

如宣化至大同高速公路路基存在濕陷性黃土，對該標(biāo)段路基采取沖擊碾壓處理，當(dāng)碾壓遍數(shù)達(dá)到40遍時，路面以下110 cm內(nèi)土基平均壓實度達(dá)到91%，黃土的干密度由原來的1.35 g/cm3提高到1.70 g/cm3，同時濕陷性系數(shù)由0.0439下降為0.0023，充分表明濕陷性黃土路基壓實度得到提高，濕陷性得到消除。

對公路路基應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)前，首先，應(yīng)先根據(jù)公路路基的高度確定是否需要使用沖擊碾壓施工技術(shù)。其次，應(yīng)用沖擊碾壓時，應(yīng)在公路路基填筑時選擇合適的填筑材料，確保所選取的填筑材料適宜采用沖擊碾壓技術(shù)。根據(jù)工程經(jīng)驗，適合采用沖擊碾壓技術(shù)的路基填筑材料主要為砂土。再次，沖擊碾壓施工前應(yīng)先在試驗段進(jìn)行施工，以合理確定施工參數(shù)，有助于提高沖擊碾壓效果。

4 沖擊碾壓技術(shù)施工控制要點

4.1 路基含水量

對公路路基采用沖擊碾壓技術(shù)時，路基填土的含水量目前尚未形成統(tǒng)一共識，目前還需要結(jié)合相關(guān)工程實踐經(jīng)驗作為依據(jù)。路基土料的含水量與碾壓效果關(guān)系密切，一般情況下，隨著擊實功的增加，土層的含水量會相應(yīng)減小，由于沖擊壓路機的擊實功比重型壓路機的擊實功大，選擇沖擊碾壓施工時，可選擇含水量略大的土料[3]。另外，土料的含水量還與土質(zhì)情況有相關(guān)性。如對于廣東和福建地區(qū)，由于這些地區(qū)的高液限土的塑性指數(shù)較大，沖擊碾壓施工時土料的含水量可比其他地區(qū)的允許范圍放寬4%～5%；反之對于西北地區(qū)，其土料含水量較小，塑性指數(shù)較小，若含水量超出最優(yōu)含水量允許范圍3%，其沖擊碾壓施工效果就會受到較大影響。綜上所述，目前我國仍以土質(zhì)的最優(yōu)含水量作為施工效果判定條件之一。

4.2 沖擊碾壓遍數(shù)

根據(jù)施工中使用的沖擊壓路機的型號，沖擊碾壓遍數(shù)會有所不同[4]。假設(shè)碾壓輪沖擊壓路機碾壓一個來回的寬度為4 m，對場地碾壓通過1次算1遍。對于單輪沖擊壓路機則可按輪寬計算，全部場地通過1次算1遍。經(jīng)工程實踐效果驗證，采用錯輪的碾壓方法是科學(xué)合理的，沿著固定的線路行駛也是最經(jīng)濟有效的。

為了研究沖擊碾壓遍數(shù)對路基壓實度和沉降量的影響，對某高速公路某標(biāo)段高填方路基進(jìn)行沖擊壓實試驗。試驗路段長度為300 m，路基土層主要為黏性土，共設(shè)置4個檢測點。同時為了測出沉降量，網(wǎng)格布置抄平測點，網(wǎng)格尺寸為10 m×10 m，并記錄路基沉降值，然后測得該高速公路路基在沖擊碾壓前后的相對高程，從而計算其沉降平均值。不同碾壓遍數(shù)沉降量見表1，不同碾壓遍數(shù)壓實度見表2，不同碾壓遍數(shù)的壓實度檢測結(jié)果如圖1所示。

表2 高速公路路基施工中不同碾壓遍數(shù)的壓實度匯總

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)可知，路基沉降量隨著沖擊碾壓遍數(shù)增加而增大，兩者呈現(xiàn)出大致線形正比關(guān)系，并對沖擊碾壓遍數(shù)與路基壓實度進(jìn)行線性分析。圖1表明，隨著沖擊碾壓遍數(shù)增加，路基壓實度速度變緩慢，當(dāng)沖擊碾壓次數(shù)超過20遍后，以形成緊密且均勻的加固硬層。經(jīng)過沖擊碾壓20遍后，路基壓實度已經(jīng)達(dá)到98%以上。因此，試驗段的試驗結(jié)果表明，沖擊碾壓技術(shù)對于提高公路路基壓實度和控制路基沉降量是有效的。

圖1 不同碾壓遍數(shù)的壓實度變化曲線

表1 高速公路路基施工中不同碾壓遍數(shù)的沉降量匯總

4.3 沖擊碾壓速度

工程實踐表明，沖擊碾壓施工效果與沖擊碾壓速度有較大的相關(guān)性。若碾壓速度過快，會導(dǎo)致碾輪未完全作用于路基，不能充分發(fā)揮碾壓作用，從而導(dǎo)致路基填土不能滿足壓實度要求[5]；若碾壓速度過慢，雖然路基填土達(dá)到碾壓效果，但是其施工進(jìn)度緩慢，尤其是對于工期緊張的項目，會嚴(yán)重影響施工進(jìn)度，沖擊碾壓技術(shù)成為非最佳施工方案。工程碾壓施工實施效果表明，沖擊碾壓設(shè)備的行駛速度宜控制在3～6 km/h。

5 工程實例

5.1 項目概況

某高速公路標(biāo)段K76+700～K78+100，經(jīng)地勘勘察表明，該標(biāo)段存在長度約17 km的軟土路段，而且存在高填方路段和水田路段。為了避免公路路面后期出現(xiàn)不均勻沉降和開裂問題，需要挖除路段中的軟土并填入新路基填料。經(jīng)綜合施工成本、工期等因素，要求碾壓次數(shù)不少于20次。

5.2 施工前準(zhǔn)備技術(shù)

1）需要對路基土質(zhì)、天然含水量進(jìn)行分析，確?；讐簩嵍取?0%，以有效避免路基土體出現(xiàn)軟彈或者震動液化等問題。

2）結(jié)合工程實踐經(jīng)驗、壓實度以及相關(guān)規(guī)范的要求，初步選擇沖擊碾壓施工的相關(guān)參數(shù)。由于本項目沖擊碾壓施工面積較大，為了能有效控制沖擊碾壓施工效果，在施工前，應(yīng)選擇典型的、具有代表性的路段進(jìn)行沖擊碾壓施工試驗。

3）試驗路段施工過程中，對人員、工具設(shè)備進(jìn)行合理安排。對已經(jīng)進(jìn)行沖擊碾壓施工的試驗路段進(jìn)行路基沉降以及壓實度檢測。壓實度檢測過程中，可根據(jù)碾壓路段的長度對檢測斷面進(jìn)行檢測。本項目采取以20 m為間距選取檢測斷面，同時要求在每個斷面上布設(shè)3個檢測點；設(shè)置檢測斷面時，若無特殊要求，可在檢測中線的左右側(cè)各設(shè)1個點。檢測過程中需要對路基壓實度和沉降檢測結(jié)果按實記錄，以此為后續(xù)大面積地進(jìn)行沖擊碾壓施工提供參數(shù)依據(jù)。

5.3 施工控制技術(shù)

本工程采用沖擊碾壓技術(shù)進(jìn)行施工的過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，主要包括以下關(guān)鍵點：

1）優(yōu)選機型。在沖擊碾壓施工前，結(jié)合本項目施工工況、施工環(huán)境條件，合理選擇沖擊壓路機的型號。

2）對施工土層含水量進(jìn)行控制。沖擊碾壓施工全過程中，應(yīng)當(dāng)對土體含水量進(jìn)行嚴(yán)格控制，含水量符合施工要求后才能進(jìn)行施工作業(yè)。

3）確定鋪層厚度。為了有效提高壓實效果，施工前應(yīng)當(dāng)合理確定鋪層厚度，該參數(shù)是由施工設(shè)備和工況確定的。虛鋪層厚度適宜選取100～120 mm，壓實厚度應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制在80～100 mm。

4）路基整體土質(zhì)要均勻。路基沖擊碾壓施工過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制機械掉頭的范圍，以免范圍太大導(dǎo)致路基填筑層均勻性不符合要求。同時，還要盡可能在連續(xù)沖擊碾壓段進(jìn)行掉頭，以此提高沖擊碾壓的效率。

5.4 工程應(yīng)用效果

為了驗證本路段采用沖擊碾壓技術(shù)的處理效果，可對處理后的路基進(jìn)行壓實度檢測和沉降監(jiān)測。本路段最終沖擊碾壓次數(shù)達(dá)20次以上，選取5個檢測點，分別對碾壓次數(shù)為第5次、第10次、第15次和第20次的路基進(jìn)行壓實度和沉降檢測，檢測結(jié)果見表3。由表3可知，每個檢測點在碾壓20次后的土層壓實度和平均沉降量均滿足規(guī)范要求。

表3 各檢測點沖擊碾壓檢測結(jié)果匯總

6 結(jié)語

公路路基作為公路的重要組成部位，其施工質(zhì)量對公路工程的整體質(zhì)量有直接影響。沖擊碾壓技術(shù)作為公路路基處理技術(shù)之一，通過將沖擊輪的重力勢能轉(zhuǎn)換為動能，可以對公路路基實施沖擊碾壓處理。根據(jù)其原理以及工程案例應(yīng)用效果，得到以下結(jié)論：

1）路基土在沖擊碾壓作用下，土層的孔隙比會減小，從而提高路基土的壓實度；由于土層受到擠密，壓縮模量相應(yīng)提高，從而有效減少了土層的沉降量。

2）對路基采用沖擊碾壓處理，應(yīng)選取合適的填筑材料，采用沖擊碾壓技術(shù)時，路基的填筑材料宜為砂土。

3）工程案例表明，每個檢測點在碾壓20次后的土層壓實度和平均沉降量均滿足規(guī)范要求，因此，充分表明了本工程采用沖擊碾壓技術(shù)是可行的。