浅析冲击压实技术在路基工程中的应用

曹志欣

摘要：本文分析了冲击压实机理和特点，并经过调研总结得知冲击压实技术具有减少路基工后沉降、提高路基整体强度及加固软弱地基的作用。采用冲击压实技术，加速了岩土工程压实技术的发展，为解决路基质量隐患问题提供了一种新思路。

关键词：冲击压实；技术；路基工程；应用

一、冲击压实技术的发展

冲击压实技术是一种用非圆形、大功率、连续滚动冲击压实路面、路基的技术，于20世纪50年代由南非Aubrey Berrange公司提出，但成为一种成熟的可供实用的非圆滚动冲击压实机则是在20世纪70～80年代，上世纪90年代开始向全球推广。1995年由南非蓝派公司将这种压实设备传入我国，它具有运行速度快，施工工序少、工期短、成本低，应用范围广等优点，能够提高路基强度、稳定性和均匀性，防止不均匀沉陷而造成的路面损坏。冲击压实过程中，压实轮的势能和动能周期性转化为集中的冲击能作用于地面，达到连续破碎和压实路面的目的，并可将破碎后的碎块直接压入地基，从而缩短路面维修工期，大幅度降低工程费用。目前主要应用领域是：（1）高路堤、路床、填挖交界路基的冲击与增强补压；（2）高填方路堤的分层冲压；（3）湿陷性黄土等软弱地基、路堑的冲压处理；（4）旧砂石路面、旧沥青路面的冲击碾压与加宽部分的增强补压；（5）旧水泥混凝土路面的冲击破碎碾压等。

二、冲击压实原理和特点

路基压实的目的是为减小土壤间的间隙，增加密实度，提高抗压强度和稳定性，使之具有一定的承载能力。压路机所使用的冲击压实技术是一种用非圆形、大功率、连续滚动冲击压实路面、路基的技术。冲击式压路机的压实深度可随碾压变数的增加而明显递增，这是由于多边形凸块碾轮低频滚动冲击所产生的巨大集中冲击能量，具有地震波传播特性的缘故。随着土体密实度增加，其影响深度也逐渐增加，适用于压实黏性土、非黏性土和碎石路面的压实，同时对土的含水率不十分敏感。

冲击压实选择冲击式压实机，与压实轮相配合，牵引机在行驶中，压实轮滚动形成集中冲击能，辅助揉压、滚压等综合性作用，让土石颗粒发生剪切、变形与位移，向土体深层传播冲击波，进而得到压实。冲击压实技术的特定是地面影响较深，通常为3m，速度较快，通常为13～14km/h，具有较高的压实质量。利用冲击式压实机进行冲击、辗压，可降低公路路基的沉降量，改善由于不均匀沉降导致道路病害，提升路基均匀性、整体强度，针对路基内部缺陷、地基暴露问题，防止隐患，可提高施工质量。

三、冲击压实技术在路基工程中的应用

在公路工程路基的施工过程中，如果使用冲击压实技术，不仅可以增强路基工程的均匀性以及密实度，还可以加速软基的沉降固结；路基施工中使用冲击压实技术，还可以加速软土地基的沉降与加固，从而加速软基沉降固结，解决在路基施工中软基囤结的问题。当公路需要升级改建时，就必须要提高路基的质量，确保路基的压实标准，采用冲击碾压技术，不仅减少挖路面、路基的麻烦，还能直接在旧路上用冲击压路机进行冲碾施工，使路基达到质量要求，冲击压实技术还可使地基土表面厚度固结，加快旧路改造中的施工进度，保证工程质量。冲击压实技术在路基工程中的应用主要有两种情况。

1、特殊土地地基的加固处理

对于湿陷性黄土地基，通常选择强夯法进行冲击压实，例如某高速公路的路基为湿陷性黄土地基，选择25kJ三边形的冲击压路机冲辗地表面，待40遍后，120 mm的土基压实度平均为92.5%，由原来黄土干密度1.40 mg/cm3，提高至1.73g/cm3，湿陷系数从0.453降低至0.0021，完全消除湿陷性。土基1m内弹性模量>80 MPa，技术指标完全满足地基加固要求。对于软土地基处理，采用冲击压实，可加速沉降和加固，待辗压至34遍，空隙水压力从11.13kPa提高至16.832kPa，通过监测得知，冲击压实技术使用冲击压机，对地面产生冲击能，土体受到压与拉的作用，软土的自由水通过塑料排水版从地表排除，从而提高土体密实度，加快软基沉降、固结。若需填筑路堤，选择冲压压路机进行分层辗压，在施工时刻加快软基固结速度，便于软基沉降、固结。

2、加快旧路改造施工

当公路需要升级，进行旧路改造时，需加强路基质量，达到新路压实等级。常規做法是将路面、路床、路堤开挖，并重新回填，再分层压实，以满足规定压实度，而水泥路面、沥青路面需进行翻挖、清除。采用冲击压实技术，要适当开挖路基、路面，并在原路面的基础上实施冲辗施工，直到路基质量达到相应的技术性能指标为止。采用冲击压实技术，可节约公路材料，保护环境，确保工程质量，缩短公路改建工期。某公路在改建时，由砂石路面低等级公路提升至二级公路，选择25kJ双轮冲击压路机，对旧路进行直接冲辗，待试验段完工后，再指导全线施工。

四、冲击压实技术的施工

1、施工工序

场地放样→场地清理→场地周边防护→碾压前密实度、高程测量、记录→洒水车洒水、平地机刮平、压路机静压（场地长度不<100m）→冲击碾压3遍（时速>12km/h）→平地机刮平，洒水均匀，压路机静压→冲击碾压5～8遍（时速>12km/h）→平地机刮平，压路机静压→冲击碾压累计至20遍→平地机刮平、压路机静压处理→20cm、70cm、90cm、120cm深度密实度检测及高程测量→符合设计值进入下道工序。

2、施工方法

（1）检验。对路基进行冲击压实之前，首先进行检验，检查平整度与压实度是否符合标准，给予高程检测。

（2）测点布置。根据每20m一个横断面要求，每个横断面进行3个测点设置，分别设置在路基中线、右边线1m处、左边线1m处，在进行冲击压实前，测量每测点压实度、高程。

（3）压实方法。例如：采用的冲击压路机为双轮、三边形冲击压路机，两轮外部宽度300cm，轮宽92cm，轮隙120cm，采用压路机冲击压实一次的压实宽度2m，一个轮宽冲击压实一个来回，冲压宽度为4m，第二次单轮从两轮内部通过，冲压间隙双边的理论值为0.12m，第二遍向内移动0.2m后，可全部压实第一遍间隙，第三遍恢复至第一遍位置进行冲击压实，循环至最终遍数，有利于冲击点的均匀漫步，提高冲压效果。

（4）验收。碾压结束后质检工程师即带领试验人员和测量人员对路基碾压进行随机抽样检查，试验人员主要对检测点进行压实度检测，测量人员要对路基监测点碾压后沉降高程、平整度等项目进行检测，若有不合格的部分立即进行补压或采用其他有效措施，直到达到合格为止，经自检及监理抽检合格后方可进行下层的回填。冲积碾压完成后，用平地机整平施工冲击碾压路段，然后采用振动压路机将路基表面碾压密实平整。若表土干燥，应适量洒水，以保证压实效果。

五、结语

冲击压实技术作为路基压时的重要补强手段，从机械设备的选择，冲击碾压的遍数，到冲击压路机的合理行走速率，冲击碾压后的处理，后续的质量检查等环节，都必须严格按照标准操作。冲击碾压法采用的是一种新型压实设备，目前还没有一套成熟的理论和设计计算方法，用冲击碾压法处理地基时，一定要根据现场的地质条件和工程的使用要求，正确选用各个施工参数，才能达到有效而经济的目的。在路基工程施工时，采用冲击碾压法进行地基处理是切实可行的，能高深度压实原地基。

参考文献：

[1]王霞.公路路基施工中冲击压实技术的应用[J].科技传播，2011，（14）.

[2]叶晓斌.冲击压实技术在路基施工中的应用[J].科技传播，2011，（17）.