冲击碾压在高速公路路基施工中的应用

卫 斌

(贵州高速公路集团有限公司)

1 工程概况

贵都高速公路是连接贵阳至都匀的高速公路，也是厦蓉高速公路贵州段重要组成部分，起于贵阳市花溪区小碧乡秦棋，经龙里至都匀，与厦蓉高速公路都匀至水口段相连。全长约80km，并同步建设二、三级公路连接线约10km，总投资估算为67.89亿元。全线按双向四车道高速公路标准建设，整体路基宽26m，设计速度每小时100km。

2 冲击碾压工法特点和使用范围

2.1 工法特点

冲击碾压有其自身的特点，在碾压中，压实轮的曲线条数和特点决定了路基碾压后的特点及外观。常见的压实轮可与分为可分为三边弧形、四边弧形、五边弧形等形式。

压路机在施工中，由于压实轮重心离地面的高度在不断地变化，并且没有规律性，同时会随着作业的重力的不同产生大小不一的势能和动能，这些能量是推动碾压机继续作业的原动力。

冲击式压路机有施工效率高、速度快、成本低等特点，在各种公路建设和施工中被广泛采用。冲压式压路机冲击碾的速度一般在12～20km/h，尤其对较长、较宽的路基段落，效率更高。作用范围大，冲击碾的压实影响深度在2m，比传统的压实机械有更好的压实功效，有效解决普通压路机需要严格控制层厚的问题。工费较低，按冲击20遍计算，每平方米费用约4元。

2.2 适用范围

工法适用于地基冲碾，各种填土、填石的各级公路路基分层碾压，路堤(床)补压。自行式冲击压路机单块最小冲压施工面积不宜小于1000m2，牵引式冲击压路机单块施工面积不宜小于1500m2。

较窄的工作面设置了转弯道的最短直线距离不宜小于100m，宽度不宜小于6m。此处所指的工作场地面积是指排除了需避让的构造物之后的能够冲压的净面积。加筋土挡墙路段不宜采用冲击碾压;旧路改建中遇到的挡墙、桥梁和涵洞等的承载力不足以承受冲击碾压荷载需加固的路段。

3 冲击碾压在高速公路路基中的施工方法

3.1 施工准备

对需要进行冲击碾压的地段，进行清理整平，以保证均匀传递较大的冲击力，使冲击碾压达到最佳效果，在无法转弯的地段还要修筑转弯道，以利冲击压路机转弯行驶。同时，对冲击碾压机械的性能进行了解、熟悉。

然后在现场实际布置沉降观测点，可以通过白灰布点，也可以利用全站仪实际测量坐标，这样更加准确。选定试验路段进行冲击工艺探索，确定最佳冲击碾压遍数。

3.2 试验段布置

为获得最佳冲击效果和最合理的冲碾遍数，在K82+220～570段做高填方试验段。

实验段准备工作:冲碾前统计冲击路段填筑高度、层次、已经用于填筑的土的物理(力学)性能实验结果，在路基上有规律的布置一系列测点，用白灰作出标记。实验段选在K82+220～K82+570填方段94区域第136层，分别在K82+300、460两个断面上布置6个点。然后用水准仪测量高程(或相对于某固定点的读数)，记录第一组测量数据(即冲碾前的高程)。

3.3 具体冲碾过程

(1)碾压施工中，一定要掌握具体的碾压方法，才能确实保证碾压质量。压路机应当首先从路基的一侧开始碾压，速度不宜过快也不宜过慢，碾压应进行多变，避免遗留下某些死角，破坏了公路的整体美观，也会对公路的质量造成负面的影响。由于碾压机有自身的作业特点，至少应进行五遍碾压，才能保证路基的每个方向每个角落都得到了充分的碾压。在确保全部完成冲压后，可以停止冲碾，进行高程检测。

(2)先准确恢复测点，测出测点高程，记录第二组测量数据(即冲碾第五遍时的高程)。

(3)然后冲碾继续进行，检测并记录冲碾第10遍、15遍、20遍、25遍的高程和压实度数据并将结果整理汇总成表(如表1)。

表1 沉降量结果整理汇总表

经过对表格的分析，可以得出，冲碾遍数和沉降量之间有着密切的关系。路基的沉降量会随着碾压次数的增加得到明显的提高。上表可以看出，在进行了20遍冲压以后，沉降量明显的符合了相关的要求和规范，在此条件下的路基符合质量要求，可以进行施工了，所以路基每次冲碾时应不少于20遍为宜。据不同填料，冲碾遍数不尽相同，需做试验段确定。

3.4 优点

每小时压实的基础可高达20 000m2。平均工作速度为10～15km/h。压实影响深度可高达5m，有效压实深度2m。每次填方厚度为800～1200mm。工程效益是其它设备的十倍。有效减少工后沉降现象、提高路基整体强度。

4 冲击碾压施工的质量控制措施质量控制

4.1 高速公路压实度的控制

冲击遍数的增加，各个层次的压实度均有明显的提高，离表层20cm处尤为突出，冲压20遍后压实度增加值达到了20％以上，但当土粒密实度达到一定的上限后，即使冲击次数增加，冲击的效果也不明显。图1中冲击第21～25遍虽然深度为20cm的密实度有所增加，但50、80、100cm深度的密实度从整体意义上来讲变化不大，由此说明:冲击碾压施工工艺对地基表层以下20～100cm的密实度具有明显的改善效果，但当密实度达到一定的上限后，即使增加冲击遍数，冲击效果也不明显，从经济角度来讲，无非是增加施工成本，这是不科学的。

图1 冲击遍数—压实度曲线关系图

4.2 DN值的控制

将图1结合图2可以看出:DN值的数据表现出较大的离散性，但还是能明显的表现出曲线趋势:地表以下20cm的承载力最大，随着冲击遍数的增加，压实度增大，DN值逐渐减小，它们成反比关系，由此说明:地基承载力随着冲击遍数的增加而递增。

4.3 相对湿陷系数的掌握

对冲击碾压25遍后的土样进行相对下沉系数试验，试验结果表明:采用25kJ的拖式冲击压路机对湿陷性等级在Ⅰ～Ⅱ级的黄土地基进行冲击碾压25遍后，随着冲击遍数的增加，湿陷逐步消除。含水量大不一定是造成湿陷的主要原因，含水大的土常年被水浸泡，对水产生了一定的抵抗作用。相对湿陷系数是检验土在水中的变形量，从图3中冲击第11～15遍数据可以得出，虽然冲击遍数增加，但土消除湿陷较小，原因是冲击第11～15遍的检测时间间隔不足半天，土中超静水压力未来得及消除，而第16～20遍的冲击时间间隔为5d，土中的超静水得到充分消散，故土的湿陷消除大。

图2 冲击遍数-DN值关系图

图3 压实度—湿陷系数曲线关系图

4.4 沉降值的控制

在冲击碾压25遍的过程中，对每冲碾5遍的沉降值进行观测，观测结果表明:采用25kJ的拖式冲击压路机对湿陷性等级在Ⅰ～Ⅱ级的黄土地基进行冲碾25遍时，第1～5遍冲击沉降量最大且达到6.5cm，第21～25遍时沉降量只有2.4cm。得出结论:随着冲击遍数的增加，沉降量越小。

[1] 池宏斌.强夯击法处理低饱和度粉土施工技术浅析[J].科技情报开发与经济，2005，(15).

[2] 郭建华.高速公路建设管理数据一体化环境的分析研究[J].公路交通科技，2000，(4).