沖擊壓實技術在路基中的應用研究

摘要：為推廣沖擊壓實技術在路基工程中的應用，分析了該技術的原理、特點以及適用范圍，通過對試驗段在沖擊壓實作用下的土體沉降量分析發(fā)現(xiàn)，路基沉降量隨壓實輪的輪重、速度和壓實遍數(shù)提高而增大，路基壓實效果隨在一定范圍內與該三個影響因素成正相關，但超過本范圍后對壓實效果的提高不太明顯，因此在選擇時要同時考慮技術性和經(jīng)濟性。最后通過壓實度、彎沉指標對試驗段沖擊壓實效果進行檢測做出評價。

關鍵詞：沖擊壓實;路基工程;影響因素;評價指標

中圖分類號：U416.1

0 引言

公路中的路基部分作為承載結構對于公路的整體性能有著直接影響，因此路基處理一直備受重視。傳統(tǒng)的施工方法機如械碾壓法施工成本最低，但加固效果差、工作效率低;強夯法的加固效果最好，但施工速度慢、施工成本高、可操作性差^[1];而沖擊壓實技術與靜壓實及強夯等方法相比在滿足路基壓實要求情況下，效率、成本、適用范圍、操作性等方面均有明顯的優(yōu)勢，但其對于不同性質和類型的土層，壓實效果也不盡相同^[2]。我國在沖擊壓實方面的有關技術規(guī)范亟需完善，對沖擊壓實效果的評價標準也不同。因此需對沖擊壓實技術進行全面清晰的了解，分析影響沖擊壓實技術的主要因素及影響規(guī)律，最終提出路基沖擊壓實的評價指標體系。

1 沖擊壓實技術原理

沖擊壓路機主要有沖擊壓實輪和牽引機械車組成，壓實輪提供沖擊力，牽引機械車帶動壓實輪前進。沖擊輪有著較大的質量，使得沖擊輪可以有著較高的動能和勢能，在進行作業(yè)時可以將巨大的能量傳遞到土體中，將土顆粒壓密擠實，把土體中的水分和空氣排出，不但起到滾動壓實中的靜壓揉壓的作用，而且能起到夯擊作用，把能量傳遞到更深處使土體更容易達到彈性狀態(tài)，增強土體的強度，提高土體穩(wěn)定性。根據(jù)相關研究和工程實踐發(fā)現(xiàn)，沖擊壓實技術可有效提高路基填筑質量，減少道路后期病害，延長道路使用壽命。一般沖擊壓實技術在路基工程中的應用是：路基的分層填筑沖壓;對軟弱路基、路塹進行沖擊壓實處理;對高路堤、路床、路基填挖交界處進行沖擊増強補壓^[3]。沖擊壓實技術相比傳統(tǒng)壓實技術優(yōu)勢是：低頻高振幅、作用深度大、沖擊能量大沖擊壓力大、鋪層厚度大、壓實效率高、含水量的適用范圍廣、可自檢性。目前，沖擊壓實技術已在我國有了一定時間的運用，在很多省份的眾多工程中都進行了應用，適用于黃土、砂性土、片石土等各類填筑料，原則上講，只要滿足《公路路基設計規(guī)范》規(guī)定的填方路基填料土都可采用沖擊壓實技術。

2 沖擊壓實施工工藝

（1）路面平整清理

在進行沖擊壓實作業(yè)之前，要做好路基表層的清理工作，將路基上存留雜質清理干凈。隨后應用平地設備進行粗平處理，然后對填料含水率的檢測，確保填料含水率保持在沖擊壓實施工最佳含水率允許的誤差范圍以內。此外，做好路基結構排水系統(tǒng)的設置，保證排水通暢。

（2）路基施工放樣

在對路基進行碾壓前，需復測路基工程中全部的導線點與水準點，存在問題的及時進行矯正保證施工點的準確性。另外，需要按照20m的距離，在直線段恢復路基邊線，按照10m的距離，設置樁號的中線，通過撒灰方式對壓實的路線進行布置，布置原則上要滿足壓路機行走原則和路基寬度要求。

（3）路基壓實

沖擊壓實輪通常為三瓣式凸形輪，旋轉一周可對土體沖擊壓實3次，對土體表面任一點的沖壓概率為1/6，如圖1所示。因此在碾壓時，應縱向錯開1/6輪周，沖擊輪每行車碾壓6次為碾壓一遍，碾壓過程中，為防止揚塵，應及時灑水。

3 沖擊壓實效果影響因素分析

影響沖擊式壓路機加固深度的因素有很多，如壓實輪重、工作速度、壓實遍數(shù)等機械因素;巖土密度、含水量、顆粒組成等土體因素。結合廣東省高恩高速公路路基處理段，采用沉降指標對壓實輪重、工作速度、壓實遍數(shù)三大因素對壓實效果影響展開研究。試驗段壓實采用YCT-25KJ型沖擊壓實機，整機重量15.6t，沉降數(shù)據(jù)取壓實輪輪跡底下方區(qū)域的10個測點的平均值，結果如圖1～圖3所示。

（1）由圖2可知，隨壓實輪速度越大，沖擊壓實沉降量越大，加固效果越顯著。這是因為壓實速度越快，沖擊輪對土體的作用時間越短，土體內受到的沖擊力變化越快，沖擊能可更好的傳播到深層土體中，使得碾壓加過效果越好。

（2）由圖3可知，壓實輪的重量越大，沖擊壓實造成的沉降量越大。這是因為隨沖擊輪重增大，沖擊壓實能量更大，土體越易被壓實。

（2）由圖4可知，一定范圍內沉降量隨著沖壓遍數(shù)的增加而增加，當壓實遍數(shù)達到20遍時，平均沉降量增速減緩，路基的壓實度開始趨于穩(wěn)定，此時再通過提高壓實遍數(shù)來增加路基壓實的效率已不高，最佳碾壓遍數(shù)可控制在15～20遍，因此本文沖壓碾壓遍數(shù)確定為20遍。

（4）提高工作速度或增加輪重均有利于路基壓實，但是隨兩者增加，消耗的牽引能量越高，獲得同樣壓實度的需要能源更高，更不經(jīng)濟。因此在實際工程中，應選擇合適重量的沖擊壓實工程機械與機械行駛速度，本文選擇壓實速度為2.5m/s，輪重為15t。

4 工程實踐

4.1 壓實度檢測

提高路堤下部土的壓實度可以減少路基的固結變形，以期減少高速公路產(chǎn)生的早期破壞。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗我們知道路基的評價指標一般是壓實度、路床材料強度，同時還要做到邊坡不變形、填料不細化^[4]。壓實度檢測深度為0.6m，橫向檢測頻率為0.5m/次。檢測結果評價值如表1。

由上表可知，沖擊壓實后，壓實度平均值由壓實前的79.8%提升至97.9%，提高了22.7%，滿足規(guī)范對高速公路路基的壓實要求，較好滿足了強度目標。同時路基壓實度均勻性較高，可以認為通過沖擊壓實達到了路基壓實均勻一致的要求。

4.2 彎沉值檢測

路面彎沉是在路面竣工后對全線采用落錘式彎沉儀測定的，彎沉作為瀝青路面結構承載能力評價指標，它通過路基在行車荷載作用下，路基豎向變形大小，反映路基土的力學效應，彎沉值越小，路基承載力越高。

由上表可知，當路基采用沖擊壓實后，路基彎沉的總平均值為20.72mm，變異系數(shù)僅為0.032，路基承載力較高，且路基強度分布均勻，說明沖擊壓實技術可較高的加固路基。

4 結語

根據(jù)對路基沖擊壓實技術的研究表明，沖擊壓實可有效提高路基壓實度、增加路基整體強度和均勻性、減少路基工后沉降，從而避免路基不均勻沉降造成的路面使用性能下降，或路面擁抱、開裂等病害。同時沖擊壓實是一種適用范圍比較廣的新型施工方法，壓實輪的輪重、速度和壓實遍數(shù)對沖擊壓實效果都有明顯影響在選擇時要同時考慮技術性和經(jīng)濟性，進行壓實效果評價時可采用壓實度、彎沉綜合分析，同時在具體施工時必須針對具體工程具體對待。

參考文獻

[1]交通部公路科學研究院.公路沖擊碾壓應用技術指南[M].北京：人民交通出版社，2006.15-21.

[2]徐艷芳.沖擊壓實技術在公路工程路基施工中的應用[J].科技經(jīng)濟市場，2018（9）：13-15.2-4.

[3]曹家亮.路基工程中沖擊壓實技術應用研究[J].西部交通科技，2019（8）：46-47，159.3-4.

[4]徐東陽.沖擊碾壓加固填土路基的現(xiàn)場試驗及數(shù)值模擬[D].紹興文理學院，2018.41-43.

1. 第一作者單位：中交（廣州）建設有限公司;單位地址：廣東省廣州市南沙區(qū)港前大道南162號;郵編511458;

2.第一作者：余鑫（1997.2—），男，大學本科，助理工程師，主要從事道路工程施工、地下綜合管廊施工