高速公路高填方路基工程中沖擊碾壓施工技術的應用

賀夢偉 周上游

(中交第二航務工程局有限公司第六工程分公司)

高速公路建設過程中，路基是重要的基礎結(jié)構(gòu)，同時對整體質(zhì)量的影響也較為顯著。對此，需要采取先進的技術，全面確保高填方路基的施工質(zhì)量?？v觀行業(yè)發(fā)展狀況，沖擊碾壓施工技術得到廣泛應用，有助于提高路基穩(wěn)定性，值得被應用于高填方路基工程中[1]。

1 工程概況

某高速公路高填方路基工程長14.24km，沿線以山嶺重丘居多，路基形式豐富，除大量高填方路基外，還包含部分半填半挖路基以及填挖路基。路基工程施工量較大，回填高度至少4m，局部可達到20m。路基濕陷量在300mm 內(nèi)，經(jīng)多方探討后決定采取沖擊碾壓施工技術，處理長度10476m，以便改善路基的狀態(tài)，使其具有穩(wěn)定性與平整性。

2 沖擊碾壓技術綜合概述

2.1 沖擊碾壓技術應用機理

沖擊碾壓施工技術的應用必須得到?jīng)_擊壓路機的支持，因此在探討該技術的作用機理時有必要掌握沖擊壓路機的基本特點?，F(xiàn)階段的高速公路高填方路基工程中，25KJ 三邊形雙輪沖擊壓路機為主要施工設備，雙輪寬0.9m，以牽引車為主要動力源，帶動非圓形輪發(fā)生持續(xù)性滾動，各周期均行駛2 次，可創(chuàng)造的沖碾寬度為4m。不同于傳統(tǒng)公路路基壓實技術的是，此處提到的沖擊碾壓技術在作用原理方面有其特殊之處，壓路機行駛過程中多邊形滾輪將產(chǎn)生位能落差，與此同時機械設備持續(xù)提供動能，將促使非圓形輪沿既定線路穩(wěn)定運行，經(jīng)過靜壓、搓揉、沖擊一系列流程后，可以提高土石材料的密實度[2]。此外，當機械設備第2 遍行駛時，單輪的運行采取的是從第1 次兩輪內(nèi)邊距中央通過的方式，而后則根據(jù)實際情況靈活調(diào)整轉(zhuǎn)彎半徑，持續(xù)交替碾壓作業(yè)，伴有波峰與波谷，有助于提高路基的平整性。通常，機械設備可沖碾20～40 遍，順利完成施工作業(yè)后，形成均勻加固層，有助于提高路基的施工質(zhì)量。

2.2 沖擊碾壓技術的主要特點

沖擊碾壓技術是公路建設領域持續(xù)發(fā)展之下而衍生出的全新技術形式，相比于傳統(tǒng)碾壓技術，其主要特點在于：①低頻高振。選用的是沖擊壓路機設備，在運行過程中將對路基提供持續(xù)性的沖擊力，全程發(fā)生具有周期性的沖擊作業(yè)，向地面提供強烈的沖擊波，在到達地面后進一步向深層傳遞；②有效壓實路基深層土質(zhì)。所用設備提供的沖擊力較強，因此沖擊波可向深層土體傳遞，除路基表層外，深層土體的密實度也將隨之提高，具有良好的壓實效果，同時土石填料在經(jīng)過碾壓處理后具有較大的彈性，可有效避免后續(xù)施工期間的質(zhì)量問題[3]。關于沖擊碾壓施工現(xiàn)場，見圖1。

圖1 沖擊碾壓施工

3 路基沖擊碾壓施工工藝流程

3.1 測量放樣

⑴綜合考慮水準點和導線點的布設情況，通過全路段貫通方式完成測量工作，檢驗各控制點的布設情況。

⑵做好路基邊線的放樣工作，檢測路基寬度情況，必須滿足要求。

⑶完成路表面的清理作業(yè)，結(jié)合設計橫斷面位置情況，由技術人員繪制準確的橫斷面。

⑷完成邊坡坡角、邊溝等配套結(jié)構(gòu)的測量與放樣。

3.2 路基的基面處理

沖擊碾壓順利推進的前提在于完成路基基面的處理工作，具體有：

⑴處理腐殖土、草皮等不利于施工作業(yè)的雜物，要求實際處理深度達到100mm～200mm；

⑵路基基面的整平作業(yè)，此階段可使用推土機設備，消除路基不平整的現(xiàn)象，若存在高程差達到500mm的坑，則要通過分層夯填的方式整平；

⑶檢測路基50cm 以下的土體含水量，所得結(jié)果必須控制在最佳含水量的±2%以內(nèi)，否則視為不合格。

3.3 沖擊壓實作業(yè)

根據(jù)本工程現(xiàn)場施工條件，選擇的是沖擊壓路機設備，配置的沖擊輪寬度為0.9m，結(jié)束單次沖擊碾壓作業(yè)后的處理寬度為2m，因此來回一遍即可完成4m 寬的壓實作業(yè)；進入到第二次壓實環(huán)節(jié)，此階段需考慮第一次兩輪內(nèi)邊距中央的所處位置，向內(nèi)移動0.2m 后再組織施工作業(yè)，有效處理第1 遍施工后所產(chǎn)生的空隙；隨后，再以第一次位置為準，于該處組織第三遍的沖擊碾壓作業(yè)，按照此方式重復操作。沖擊壓實期間的設備行進速度應得到合理的控制，不宜過快或過慢。部分路段輪跡過深，此時不利于壓路機的正常運行，對此需使用推土機處理，保證該處平整后再沖擊碾壓；壓實期間伴有較明顯的揚塵現(xiàn)象，可通過灑水的方式處理。

4 沖擊碾壓施工質(zhì)量控制

4.1 施工機具的選擇

沖擊壓路機的選型是重要準備工作，若壓路機的選型不合理，會導致路基沖擊碾壓效果偏離預期，甚至會出現(xiàn)適得其反的局面。工程經(jīng)驗表明，YCT25 三邊形沖擊式壓路機是較為可行的設備，在多數(shù)高速公路高填方路基工程中都具有可行性，正常狀況下8h 所形成的作業(yè)面積可達到6000～800m2，為在要求的時間內(nèi)完成所有路段的沖擊碾壓作業(yè)，需配備相應的機械設備和足夠的人員，具體方案見表1。

表1 沖擊壓實施工所需的機具和人員配置

4.2 機械參數(shù)的設計

高填方路基施工中，為充分發(fā)揮沖擊碾壓機的作用，在合理選擇好機械設備的型號后還應確定合適的運行參數(shù)，確保各項參數(shù)的合理性，能夠維持沖擊碾壓機的正常運行。對此，要以高填方路基的現(xiàn)場施工條件以及質(zhì)量要求為參考，所設計的機械參數(shù)需要與之相適應，從而滿足施工建設的需求。考慮各項質(zhì)量控制指標，以此為目標而展開參數(shù)的設計工作。除理論層面的參數(shù)設計外，還需要通過試驗的方式評價參數(shù)的可行性，若所得的試驗檢測結(jié)果不滿足要求，則要合理調(diào)整參數(shù)。

4.3 碾壓工藝的選擇

沖擊碾壓施工效果取決于多個方面，合理的碾壓方式將在很大程度上影響施工效果，具體要注重如下幾點：

⑴碾壓速度。正常情況下，沖擊壓路機全程的行進速度應穩(wěn)定在3～6km/h，若出現(xiàn)速度過高的情況，則會對路基處理效果帶來不良影響，碾壓輪提供的作用力未得到有效的應用，壓實度明顯偏離預期要求，出現(xiàn)壓實不到位的情況；若速度偏低，雖然可以取得較好的碾壓效果，但碾壓時間相對較長，施工效率偏低。

⑵碾壓遍數(shù)。理論沖碾間隙為0.13m，進入第2 遍碾壓作業(yè)時，滾輪應適當向內(nèi)移動0.2m，后續(xù)的第3 遍碾壓作業(yè)則回歸至第1 遍的位置，按照上述方法重復碾壓。為提高高填方路基的壓實度，必須嚴格控制碾壓遍數(shù)，正常情況下以20 遍較為合適。

⑶碾壓方式。按照特定的流程有序完成碾壓作業(yè)，首先采取預壓實處理措施，經(jīng)過此環(huán)節(jié)后使路基具有初步承載力，再合理采取沖擊碾壓技術，經(jīng)過多重技術的應用后，路基穩(wěn)定性欠佳、密實度偏低的問題將得到有效的改善。

4.4 加強對外界干擾因素的控制

沖擊碾壓過程中設備將提供極強的沖擊力，會直接作用于路面土層5cm 深的范圍內(nèi)，使該處的土體含水量發(fā)生變化，若超出許可范圍則容易出現(xiàn)翻漿等質(zhì)量問題。對此，在沖擊碾壓過程中需要重點關注路基下方5cm 內(nèi)的土層含水量，分析其是否存在異常變動，以及在含水量超出合理范圍的情況下對施工作業(yè)所造成的影響。施工人員要根據(jù)實際含水量采取合適的控制措施，盡可能減小對施工作業(yè)的不良影響。

4.5 做好全面的質(zhì)量檢測工作

結(jié)束沖擊碾壓作業(yè)后，需檢測各項質(zhì)量指標，分析其與設計要求的關系，客觀評價施工質(zhì)量。以所得的質(zhì)量檢測結(jié)果為基準，明確存在的質(zhì)量問題，根據(jù)實際情況合理調(diào)整，盡早將問題處理好，以免對后續(xù)的施工作業(yè)造成影響。采取的檢測方法必須得當，應按照標準化檢測程序落實到位，確保所得結(jié)果的客觀性與真實性。

5 結(jié)束語

高速公路工程項目中，高填方路基施工是基礎環(huán)節(jié)，但對道路整體質(zhì)量的影響較為顯著。沖擊碾壓技術的應用有助于改善路基狀態(tài)，使其滿足施工要求。對此，施工單位要結(jié)合實際情況合理應用沖擊碾壓技術，選擇合適型號的設備，加強對各施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，完成沖擊碾壓作業(yè)后及時檢測施工質(zhì)量，若存在不足之處則積極改進，以便后續(xù)各項施工內(nèi)容可以順利落實到位。