沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用

張春

摘要：文章基于沖擊碾壓施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以某高速公路土建工程第五合同段濕陷性黃土地基沖擊碾壓施工為例，研究了施工機(jī)械選型及填筑材料物理力學(xué)性能參數(shù)，并對(duì)沖擊碾壓施工技術(shù)在該工程段的應(yīng)用及質(zhì)量檢測(cè)進(jìn)行探討。結(jié)果表明，沖擊碾壓施工技術(shù)與常規(guī)碾壓施工相比，其在振沖力、壓實(shí)度等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，在保證碾壓施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上還能節(jié)省工期，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：沖擊碾壓;高速公路;填料;沖壓施工

中圖分類號(hào)：U415.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.029

文章編號(hào)：1673-4874（2021）01-0104-02

0引言

沖擊碾壓施工技術(shù)主要運(yùn)用沖擊壓路施工機(jī)械，采用高振幅、低振頻的碾壓方式，通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)烈的類似地震波傳播特性的沖擊波后在連續(xù)沖擊碾壓施工中傳遞至土體深層，隨著碾壓遍數(shù)的增加，壓實(shí)深度不斷增大，壓實(shí)性能也隨之增強(qiáng)[1]。實(shí)踐證明，沖擊碾壓施工技術(shù)能有效減輕路基工后沉降及差異沉降，提升路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度。

1工程概況

某高速公路土建工程第五合同段主要進(jìn)行濕陷性黃土地基沖擊碾壓處理。該路段起止樁號(hào)為K145+400～K146+900，線路長(zhǎng)1.5km?？紤]到地區(qū)的特殊地形條件，其左右場(chǎng)區(qū)軟基分布并不對(duì)稱，左側(cè)為2.8km²，右側(cè)為3.73km²;占地面積為2.628km²，場(chǎng)區(qū)面積共6.53km²;路基土石方填方量為56.25萬(wàn)m³，挖方量為18.81萬(wàn)m³。該路段設(shè)計(jì)行車速度為80km/h，且其主線位于直線+R-3500圓曲線上，曲線半徑最小值為1.5km，最大縱坡達(dá)-2.075%，凹形與凸形豎曲線半徑最小值均為2.5km。工程區(qū)氣候濕潤(rùn)，降水及地下水資源豐富，沖洪積地層分布穩(wěn)定且連續(xù)，工程地質(zhì)性能良好。

2施工技術(shù)參數(shù)

2.1機(jī)械選型

本高速公路工程沖擊碾壓施工主要采用輪寬0.9m、夯擊能25kJ的三邊拖地式雙輪沖擊壓路機(jī)，并將壓路機(jī)輪間外寬控制在2.96m。在進(jìn)行沖擊碾壓施工時(shí)，必須徹底檢查壓路機(jī)及配套系統(tǒng)的外形尺寸與工作性能，管路及接頭可能存在的松動(dòng)、開裂等。

此外，沖擊碾壓施工還需配備挖掘機(jī)、推土機(jī)、平地機(jī)和灑水車等。

2.2填料

填筑材料選用塑性指數(shù)低于12的砂性土。為防止含水率過(guò)高導(dǎo)致施工面層出現(xiàn)隆起、彈簧及裂縫，含水率過(guò)低導(dǎo)致沖壓施工面出現(xiàn)松散、揚(yáng)塵等病害，本工程將填筑材料含水率控制在-4%～2%。與常規(guī)碾壓方式相比，沖擊碾壓壓實(shí)能力更強(qiáng)，其對(duì)填筑材料含水量的要求低于重型擊實(shí)試驗(yàn)含水率試驗(yàn)結(jié)果。本工程填筑土物理力學(xué)性能如表1所示。

3沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用

3.1預(yù)壓

在沖擊碾壓施工前先應(yīng)采用振動(dòng)壓路機(jī)靜壓地面1～2遍，并按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行所劃定方格網(wǎng)的填筑與整平，布置路基沉降測(cè)點(diǎn)，穩(wěn)壓后試驗(yàn)段松鋪厚度應(yīng)為100cm。為增強(qiáng)沖擊碾壓施工過(guò)程中土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止發(fā)生側(cè)向位移，兩側(cè)填筑寬度均應(yīng)超出設(shè)計(jì)值至少1m。采用平地機(jī)進(jìn)行地面精平，為進(jìn)行地面以下填筑土含水量檢測(cè)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求每2000m²布設(shè)8個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行含水率檢測(cè)。若含水率實(shí)測(cè)值比設(shè)計(jì)值低，則還應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)水悶料處理;若實(shí)測(cè)值高出設(shè)計(jì)值，則應(yīng)翻曬處理。當(dāng)實(shí)測(cè)值結(jié)果為設(shè)計(jì)值±2%時(shí)進(jìn)行沖擊碾壓施工[2]。

3.2沖壓施工

本工程沖擊碾壓施工按先兩側(cè)后中間的次序進(jìn)行。首先順著線路方向?qū)⒙访鎰澐殖?條平行小道并依次編號(hào)，先通過(guò)沖擊壓路機(jī)沖壓1^#小道，至尾部后在施工場(chǎng)地外事先布置好的轉(zhuǎn)彎處掉頭，再對(duì)4^#小道反向沖壓，至2^#起點(diǎn)后按設(shè)計(jì)要求在場(chǎng)地外掉頭，再?zèng)_壓2^#小道。依次循環(huán)，最終完成全部小道沖壓施工（見圖1）。

本工程所使用的25kJ沖擊壓路機(jī)輪寬為0.9m，滾輪內(nèi)距為1.20m，相鄰碾壓帶重疊寬度應(yīng)為1/3輪寬。為確保施工質(zhì)量和進(jìn)度，測(cè)量人員必須在沖壓施工前加強(qiáng)沖壓線路長(zhǎng)、寬等參數(shù)的測(cè)量及碾壓線路的精準(zhǔn)確定，提前優(yōu)化壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎線路，防止因機(jī)械凸輪落點(diǎn)重復(fù)而引發(fā)波浪與推移。對(duì)于出現(xiàn)的較大波浪與推移，必須暫停沖壓后借助平地機(jī)整平處理，達(dá)到設(shè)計(jì)平整度后繼續(xù)進(jìn)行沖壓施工。

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，沖擊碾壓施工后表層土較為松散的情況下應(yīng)直接填筑下層，反而更利于層間結(jié)合。本公路工程則根據(jù)工程實(shí)際通過(guò)振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行了表層松散土的補(bǔ)壓。

3.3沖擊碾壓速度和遍數(shù)

本工程沖擊碾壓施工應(yīng)在壓路機(jī)與路肩邊緣預(yù)留1m的安全距離，沖壓機(jī)械行進(jìn)速度應(yīng)為10～12km/h。為避免沖壓面存在過(guò)大起伏而打亂沖壓速度，應(yīng)在沖擊碾壓5遍后通過(guò)平地機(jī)整平?jīng)_壓一次。

根據(jù)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果，在100cm的設(shè)計(jì)松鋪厚度和10km/h的沖壓速度下，為達(dá)到93%的壓實(shí)度必須碾壓20遍，達(dá)到94%的壓實(shí)度則需碾壓25遍。壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果表明，路基邊緣壓實(shí)度普遍低于設(shè)計(jì)值，為此應(yīng)在沖擊碾壓施工過(guò)程的最后對(duì)路基邊緣部位多碾壓4遍。

3.4質(zhì)量檢測(cè)及控制

3.4.1沖壓厚度檢測(cè)

本工程每輛自卸車填料的攤鋪面積及松鋪厚度主要根據(jù)松鋪系數(shù)值進(jìn)行確定，通過(guò)沖擊碾壓施工前后的高程實(shí)測(cè)值進(jìn)行沉降量與壓實(shí)厚度確定。在鐵釘上綁扎紅布條進(jìn)行定點(diǎn)觀測(cè)并待施工作業(yè)面達(dá)設(shè)計(jì)平整度后抄平方格網(wǎng)。本工程松鋪厚度為100cm，沖擊碾壓遍數(shù)為25遍，實(shí)際沉降量為20cm，壓實(shí)厚度為76cm。

3.4.2壓實(shí)度檢測(cè)

本工程采用灌砂法[3]進(jìn)行沖擊碾壓壓實(shí)度檢測(cè)，有效壓實(shí)段至少包括3個(gè)斷面，每個(gè)斷面至少5個(gè)測(cè)點(diǎn)。路線中心設(shè)置測(cè)點(diǎn)X1，與中線相距15m處設(shè)置測(cè)點(diǎn)X2、X3，與坡腳線相距1m處設(shè)測(cè)點(diǎn)X4、X5。縱向檢測(cè)深度中20cm為一個(gè)梯度，分別進(jìn)行本工程沖擊碾壓施工后各層壓實(shí)度檢測(cè)，結(jié)果見后頁(yè)表2。

3.4.3特殊路段質(zhì)量控制

本工程中，箱涵、圓管涵等特殊路段沖擊耐壓施工若出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象，必須分段晾曬后進(jìn)行數(shù)次沖擊碾壓。但是考慮到?jīng)_壓分層填筑厚度較大，分段晾曬存在較大難度，不利于施工質(zhì)量和工期控制，為此必須加強(qiáng)填筑材料含水率控制，箱涵等特殊路段涵頂填土厚超過(guò)1.5m方可對(duì)其實(shí)施沖擊碾壓。

4結(jié)語(yǔ)

本工程沖擊碾壓施工結(jié)果表明，沖壓施工有利于加快施工進(jìn)度，降低土方碾壓施工成本，對(duì)于60cm的常規(guī)路基，沖壓施工能節(jié)約工期40%，可節(jié)約壓實(shí)成本08元/m³。為保證沖擊碾壓施工質(zhì)量，還應(yīng)加強(qiáng)沉降量、填料含水率、壓路機(jī)施工參數(shù)等指標(biāo)的控制，沖擊碾壓施工按先兩側(cè)后中間的次序進(jìn)行，并在施工結(jié)束后加強(qiáng)性能檢測(cè)，工效顯著。

（1）對(duì)公路工程地面展開連續(xù)性沖壓并施加周期性沖擊波，以達(dá)到超重型碾壓功能，深層填筑材料壓實(shí)度不斷累積，取得其余壓實(shí)機(jī)械無(wú)法達(dá)到的工效。

（2）與常規(guī)振動(dòng)壓路機(jī)械不同，沖擊壓路機(jī)所提供的沖擊荷載可達(dá)3000kN，且沖擊頻率能達(dá)2次/s，沖擊波以地震波形式不斷深入深基層傳播。

（3）在工程路基碾壓中若采用新型沖擊壓路機(jī)械，當(dāng)沖壓速度為12km/h時(shí)，碾壓遍數(shù)為30遍即可完成25m深度結(jié)構(gòu)的整體壓實(shí)，這對(duì)于縮短碾壓施工時(shí)間、保證壓實(shí)度具有重大意義。

參考文獻(xiàn)

[1]莊秀文.沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用研究[J].工程技術(shù)研究，2020，5（12）：62-63.

[2]張勇君.探討公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的要點(diǎn)[J].黑龍江交通科技，2020，43（6）：37-38.

[3]田賡.沖擊碾壓技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)與020（11）：199-209