淺析沖擊壓實(shí)技術(shù)在路基工程中的應(yīng)用

作者：曹志欣

來源：《建筑工程技術(shù)與設(shè)計》2014年第36期

摘要：本文分析了沖擊壓實(shí)機(jī)理和特點(diǎn)，并經(jīng)過調(diào)研總結(jié)得知沖擊壓實(shí)技術(shù)具有減少路基工后沉降、提高路基整體強(qiáng)度及加固軟弱地基的作用。采用沖擊壓實(shí)技術(shù)，加速了巖土工程壓實(shí)技術(shù)的發(fā)展，為解決路基質(zhì)量隱患問題提供了一種新思路。 關(guān)鍵詞：沖擊壓實(shí)；技術(shù)；路基工程；應(yīng)用 一、沖擊壓實(shí)技術(shù)的發(fā)展

沖擊壓實(shí)技術(shù)是一種用非圓形、大功率、連續(xù)滾動沖擊壓實(shí)路面、路基的技術(shù)，于20世紀(jì)50年代由南非Aubrey Berrange公司提出，但成為一種成熟的可供實(shí)用的非圓滾動沖擊壓實(shí)機(jī)則是在20世紀(jì)70～80年代，上世紀(jì)90年始向全球推廣。1995年由南非藍(lán)派公司將這種壓實(shí)設(shè)備傳入我國，它具有運(yùn)行速度快，施工工序少、工期短、成本低，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，能夠提高路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性和均勻性，防止不均勻沉陷而造成的路面損壞。沖擊壓實(shí)過程中，壓實(shí)輪的勢能和動能周期性轉(zhuǎn)化為集中的沖擊能作用于地面，達(dá)到連續(xù)破碎和壓實(shí)路面的目的，并可將破碎后的碎塊直接壓入地基，從而縮短路面維修工期，大幅度降低工程費(fèi)用。目前主要應(yīng)用領(lǐng)域是：（1）高路堤、路床、填挖交界路基的沖擊與增強(qiáng)補(bǔ)壓；（2）高填方路堤的分層沖壓；（3）濕陷性黃土等軟弱地基、路塹的沖壓處理；（4）舊砂石路面、舊瀝青路面的沖擊碾壓與加寬部分的增強(qiáng)補(bǔ)壓；（5）舊水泥混凝土路面的沖擊破碎碾壓等。 二、沖擊壓實(shí)原理和特點(diǎn)

路基壓實(shí)的目的是為減小土壤間的間隙，增加密實(shí)度，提高抗壓強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使之具有一定的承載能力。壓路機(jī)所使用的沖擊壓實(shí)技術(shù)是一種用非圓形、大功率、連續(xù)滾動沖擊壓實(shí)路面、路基的技術(shù)。沖擊式壓路機(jī)的壓實(shí)深度可隨碾壓變數(shù)的增加而明顯遞增，這是由于多邊形凸塊碾輪低頻滾動沖擊所產(chǎn)生的巨大集中沖擊能量，具有地震波傳播特性的緣故。隨著土體密實(shí)度增加，其影響深度也逐漸增加，適用于壓實(shí)黏性土、非黏性土和碎石路面的壓實(shí)，同時對土的含水率不十分敏感。

沖擊壓實(shí)選擇沖擊式壓實(shí)機(jī)，與壓實(shí)輪相配合，牽引機(jī)在行駛中，壓實(shí)輪滾動形成集中沖擊能，輔助揉壓、滾壓等綜合性作用，讓土石顆粒發(fā)生剪切、變形與位移，向土體深層傳播沖擊波，進(jìn)而得到壓實(shí)。沖擊壓實(shí)技術(shù)的特定是地面影響較深，通常為3m，速度較快，通常為13～14km/h，具有較高的壓實(shí)質(zhì)量。利用沖擊式壓實(shí)機(jī)進(jìn)行沖擊、輾壓，可降低公路路基的沉降量，改善由于不均勻沉降導(dǎo)致道路病害，提升路基均勻性、整體強(qiáng)度，針對路基內(nèi)部缺陷、地基暴露問題，防止隱患，可提高施工質(zhì)量。

龍源期刊網(wǎng) http://www.qikan.com.cn

三、沖擊壓實(shí)技術(shù)在路基工程中的應(yīng)用

在公路工程路基的施工過程中，如果使用沖擊壓實(shí)技術(shù)，不僅可以增強(qiáng)路基工程的均勻性以及密實(shí)度，還可以加速軟基的沉降固結(jié)；路基施工中使用沖擊壓實(shí)技術(shù)，還可以加速軟土地基的沉降與加固，從而加速軟基沉降固結(jié)，解決在路基施工中軟基囤結(jié)的問題。當(dāng)公路需要升級改建時，就必須要提高路基的質(zhì)量，確保路基的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，采用沖擊碾壓技術(shù)，不僅減少挖路面、路基的麻煩，還能直接在舊路上用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行沖碾施工，使路基達(dá)到質(zhì)量要求，沖擊壓實(shí)技術(shù)還可使地基土表面厚度固結(jié)，加快舊路改造中的施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量。沖擊壓實(shí)技術(shù)在路基工程中的應(yīng)用主要有兩種情況。 1、特殊土地地基的加固處理

對于濕陷性黃土地基，通常選擇強(qiáng)夯法進(jìn)行沖擊壓實(shí)，例如某高速公路的路基為濕陷性黃土地基，選擇25kJ三邊形的沖擊壓路機(jī)沖輾地表面，待40遍后，120 mm的土基壓實(shí)度平均為92.5%，由原來黃土干密度1.40 mg/cm3，提高至1.73g/cm3，濕陷系數(shù)從0.453降低至0.0021，完全消除濕陷性。土基1m內(nèi)彈性模量>80 MPa，技術(shù)指標(biāo)完全滿足地基加固要求。對于軟土地基處理，采用沖擊壓實(shí)，可加速沉降和加固，待輾壓至34遍，空隙水壓力從11.13kPa提高至16.832kPa，通過監(jiān)測得知，沖擊壓實(shí)技術(shù)使用沖擊壓機(jī)，對地面產(chǎn)生沖擊能，土體受到壓與拉的作用，軟土的自由水通過塑料排水版從地表排除，從而提高土體密實(shí)度，加快軟基沉降、固結(jié)。若需填筑路堤，選擇沖壓壓路機(jī)進(jìn)行分層輾壓，在施工時刻加快軟基固結(jié)速度，便于軟基沉降、固結(jié)。 2、加快舊路改造施工

當(dāng)公路需要升級，進(jìn)行舊路改造時，需加強(qiáng)路基質(zhì)量，達(dá)到新路壓實(shí)等級。常規(guī)做法是將路面、路床、路堤開挖，并重新回填，再分層壓實(shí)，以滿足規(guī)定壓實(shí)度，而水泥路面、瀝青路面需進(jìn)行翻挖、清除。采用沖擊壓實(shí)技術(shù)，要適當(dāng)開挖路基、路面，并在原路面的基礎(chǔ)上實(shí)施沖輾施工，直到路基質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)性能指標(biāo)為止。采用沖擊壓實(shí)技術(shù)，可節(jié)約公路材料，保護(hù)環(huán)境，確保工程質(zhì)量，縮短公路改建工期。某公路在改建時，由砂石路面低等級公路提升至二級公路，選擇25kJ雙輪沖擊壓路機(jī)，對舊路進(jìn)行直接沖輾，待試驗段完工后，再指導(dǎo)全線施工。

四、沖擊壓實(shí)技術(shù)的施工 1、施工工序

場地放樣→場地清理→場地周邊防護(hù)→碾壓前密實(shí)度、高程測量、記錄→灑水車灑水、平地機(jī)刮平、壓路機(jī)靜壓（場地長度不12km/h）→平地機(jī)刮平，灑水均勻，壓路機(jī)靜壓→沖擊碾壓5～8遍（時速>12km/h）→平地機(jī)刮平，壓路機(jī)靜壓→沖擊碾壓累計至20遍→平地機(jī)刮

龍源期刊網(wǎng) http://www.qikan.com.cn

平、壓路機(jī)靜壓處理→20cm、70cm、90cm、120cm深度密實(shí)度檢測及高程測量→符合設(shè)計值進(jìn)入下道工序。 2、施工方法

（1）檢驗。對路基進(jìn)行沖擊壓實(shí)之前，首先進(jìn)行檢驗，檢查平整度與壓實(shí)度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，給予高程檢測。

（2）測點(diǎn)布置。根據(jù)每20m一個橫斷面要求，每個橫斷面進(jìn)行3個測點(diǎn)設(shè)置，分別設(shè)置在路基中線、右邊線1m處、左邊線1m處，在進(jìn)行沖擊壓實(shí)前，測量每測點(diǎn)壓實(shí)度、高程。 （3）壓實(shí)方法。例如：采用的沖擊壓路機(jī)為雙輪、三邊形沖擊壓路機(jī)，兩輪外部寬度300cm，輪寬92cm，輪隙120cm，采用壓路機(jī)沖擊壓實(shí)一次的壓實(shí)寬度2m，一個輪寬沖擊壓實(shí)一個來回，沖壓寬度為4m，第二次單輪從兩輪內(nèi)部通過，沖壓間隙雙邊的理論值為0.12m，第二遍向內(nèi)移動0.2m后，可全部壓實(shí)第一遍間隙，第三遍恢復(fù)至第一遍位置進(jìn)行沖擊壓實(shí)，循環(huán)至最終遍數(shù)，有利于沖擊點(diǎn)的均勻漫步，提高沖壓效果。

（4）驗收。碾壓結(jié)束后質(zhì)檢工程師即帶領(lǐng)試驗人員和測量人員對路基碾壓進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢查，試驗人員主要對檢測點(diǎn)進(jìn)行壓實(shí)度檢測，測量人員要對路基監(jiān)測點(diǎn)碾壓后沉降高程、平整度等項目進(jìn)行檢測，若有不合格的部分立即進(jìn)行補(bǔ)壓或采用其他有效措施，直到達(dá)到合格為止，經(jīng)自檢及監(jiān)理抽檢合格后方可進(jìn)行下層的回填。沖積碾壓完成后，用平地機(jī)整平施工沖擊碾壓路段，然后采用振動壓路機(jī)將路基表面碾壓密實(shí)平整。若表土干燥，應(yīng)適量灑水，以保證壓實(shí)效果。 五、結(jié)語

沖擊壓實(shí)技術(shù)作為路基壓時的重要補(bǔ)強(qiáng)手段，從機(jī)械設(shè)備的選擇，沖擊碾壓的遍數(shù)，到?jīng)_擊壓路機(jī)的合理行走速率，沖擊碾壓后的處理，后續(xù)的質(zhì)量檢查等環(huán)節(jié)，都必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作。沖擊碾壓法采用的是一種新型壓實(shí)設(shè)備，目前還沒有一套成熟的理論和設(shè)計計算方法，用沖擊碾壓法處理地基時，一定要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件和工程的使用要求，正確選用各個施工參數(shù)，才能達(dá)到有效而經(jīng)濟(jì)的目的。在路基工程施工時，采用沖擊碾壓法進(jìn)行地基處理是切實(shí)可行的，能高深度壓實(shí)原地基。 參考文獻(xiàn)：

[1]王霞.公路路基施工中沖擊壓實(shí)技術(shù)的應(yīng)用[J].科技傳播，2011，（14）. [2]葉曉斌.沖擊壓實(shí)技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用[J].科技傳播，2011，（17）.