公路路基施工沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用探究

常生武

（甘肅公航旅路業(yè)有限公司，甘肅 蘭州）

沖擊碾壓技術(shù)是目前公路路基施工中應(yīng)用的主流技術(shù)，和傳統(tǒng)碾壓技術(shù)相比，沖擊碾壓技術(shù)同時(shí)具有沖擊和碾壓的效果，可有效提升公路路基施工質(zhì)量和效率。公路路基質(zhì)量對(duì)公路工程的總體質(zhì)量有很大影響，現(xiàn)代化公路工程施工中對(duì)公路路基施工質(zhì)量提出了更高的要求，采用沖擊碾壓技術(shù)可提升公路路基沉降的速度，減少乃至解決公路路基沉降問題。探究公路路基施工中沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用，有利于推廣此項(xiàng)技術(shù)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

1 工程概述

某公路工程項(xiàng)目，起止樁號(hào)為00+00，向南延伸到樁號(hào)48+76.146，接橋輔道樁號(hào)為0+00，終點(diǎn)樁號(hào)為1+32.206 m，總長度為5 008.352 m，按照設(shè)計(jì)要求，在高填方路段，每回填1.5 m 的厚度，達(dá)到壓實(shí)度后，采用沖擊碾壓技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)碾壓一次，以減少施工后的不均勻沉降，沖擊碾壓技術(shù)施工工程量見表1。

表1 公路路基沖擊碾壓技術(shù)施工工程量

2 沖擊碾壓技術(shù)相關(guān)概述

和傳統(tǒng)公路路基碾壓技術(shù)相比，沖擊碾壓技術(shù)具有施工速度更快、碾壓效率更高的優(yōu)勢(shì)，沖擊碾壓的速度通常在12 km/h～20 km/h 之間，在長度比較長，寬度比較寬的公路路基施工中使用沖擊碾壓技術(shù)具有更加顯著的效果。而且經(jīng)過沖擊碾壓后的公路路基壓實(shí)影響深度在1～1.5 m 之間，這是傳統(tǒng)壓路機(jī)難以比擬的。施工成本比較低，若按照沖擊碾壓25 遍來計(jì)算，其施工成本為2.5 元/m2。可有效控制公路路基的不均勻沉降，提升公路路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

3 試驗(yàn)段的選擇和試驗(yàn)內(nèi)容

結(jié)合本工程各路段的特點(diǎn)，可選擇29+00～29+60路段作為沖擊碾壓試驗(yàn)路段，其長度為60 m，平均層厚為46.8 m，總施工面積為14 253 m2。在試驗(yàn)段施工中，需要檢測(cè)的項(xiàng)目比較多，包括沉降量、DN 值、壓實(shí)度、土的物理力學(xué)參數(shù)等。

沉降量：檢測(cè)沖擊碾壓之前的標(biāo)高和沖擊碾壓5遍之后的標(biāo)高，檢測(cè)點(diǎn)位不少于20 個(gè)，選擇水準(zhǔn)儀對(duì)標(biāo)高差進(jìn)行測(cè)量。分層壓實(shí)、路基補(bǔ)壓可采用長度為6 cm 的鐵釘系上紅布條進(jìn)行標(biāo)記，但要加強(qiáng)保護(hù)，保證檢測(cè)點(diǎn)周圍20 cm 不被擾動(dòng)。

DN 值：當(dāng)公路路基回填料中，粒徑超過5 mm 的填料含量超過30%時(shí)，可用DCP 來檢測(cè)DN 值，為保證DN 值檢測(cè)的準(zhǔn)確性，其檢測(cè)頻率應(yīng)和壓實(shí)度相同，測(cè)點(diǎn)數(shù)量最少不能少于6 個(gè)[1]。

壓實(shí)度：在沖擊碾壓試驗(yàn)段施工中，壓實(shí)度的檢測(cè)是重中之重，壓實(shí)度是衡量公路路基施工質(zhì)量的主要指標(biāo)，壓實(shí)度是否達(dá)標(biāo)，直接關(guān)系到整條公路工程建設(shè)的總體質(zhì)量。由于本工程試驗(yàn)段的長度為60 m，壓實(shí)度檢測(cè)樣本數(shù)量不能少于4 個(gè)，具體的檢測(cè)位置見表2。

表2 試驗(yàn)段壓實(shí)度檢測(cè)位置

土的物理力學(xué)參數(shù)：主要是按照公路工程所在區(qū)域的土質(zhì)類型、公路工程等級(jí)等進(jìn)行確定的，土的物理參數(shù)包括：土的天然含水率、液塑限、天然密度、粒徑等。土的力學(xué)參數(shù)包括：壓縮系數(shù)、壓縮模量、粘聚力、內(nèi)摩擦角等[2]。

4 沖擊碾壓技術(shù)在公路路基施工的應(yīng)用方法

4.1 沖擊碾壓前的準(zhǔn)備

公路路基完成清表后，要用平地機(jī)對(duì)回填后的路基進(jìn)行平整和粗碾壓處理，并在合適的位置，埋設(shè)上觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志，在沖擊碾壓前，觀測(cè)標(biāo)志的標(biāo)高，并做好記錄。對(duì)公路路基回填料的含水率進(jìn)行檢測(cè)，控制含水率在最佳含水率的±4%以內(nèi)，若超過4%，需要進(jìn)行翻拌晾曬，以降低含水率，若低于4%，可用灑水車進(jìn)行適當(dāng)灑水，以提升回填料的含水率。在沖擊碾壓正式開始前，還需要對(duì)各檢測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，保證壓實(shí)度不低于90%后方可進(jìn)行沖擊碾壓[3]。

4.2 沖擊碾壓方法

在本工程公路路基沖擊碾壓時(shí)，按照試驗(yàn)段確定好的參數(shù)進(jìn)行操作，控制沖擊碾壓的速度在10 km/h～15 km/h 之間，選擇沖擊壓路機(jī)方便進(jìn)入的一側(cè)作為起始側(cè)，開始向另外一側(cè)轉(zhuǎn)圈沖擊碾壓。沖擊碾壓5 遍后，觀測(cè)提前埋設(shè)好的觀測(cè)標(biāo)志點(diǎn)，并和沖擊碾壓前的標(biāo)高進(jìn)行對(duì)比，以確定沖擊碾壓5 遍之后的沉降量，共計(jì)沖擊碾壓20 遍。為提升沖擊碾壓的效果，若施工現(xiàn)場(chǎng)的寬度，超過沖擊碾壓機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)彎半徑的4 倍，以公路路基中心為對(duì)稱線，按照道路寬度分為均勻的兩半，按照?qǐng)D1 所示的方向開展沖擊碾壓操作。

圖1 路基寬度大于沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑4 倍的碾壓圖

在沖擊碾壓施工中，要嚴(yán)格遵循先兩邊，后中間的原則，每次碾壓輪跡要至少重疊30%，輪跡覆蓋整個(gè)公路路基的表面為完成一遍沖擊碾壓。如圖1 所示，在沖擊碾壓施工中，需要將公路路基沿著沖擊壓路機(jī)前進(jìn)方向分為多個(gè)相互平行的窄道，并進(jìn)行依次編號(hào)，本工程路基寬度比較大，共計(jì)分為6 條窄道。沖擊壓路機(jī)先進(jìn)入到1 號(hào)窄道進(jìn)行沖擊碾壓，沖擊碾壓到此路段上末端后掉頭，進(jìn)入到4 號(hào)窄道進(jìn)行沖擊碾壓，沖擊碾壓到4 號(hào)窄帶末端后，再轉(zhuǎn)彎掉頭對(duì)2 號(hào)窄道進(jìn)行沖擊碾壓，2 號(hào)窄道沖擊碾壓完成后，進(jìn)入到5 號(hào)窄帶，從5 號(hào)窄道進(jìn)入到3 號(hào)窄帶，從3 號(hào)窄帶進(jìn)入到6 號(hào)窄道，6 號(hào)窄道沖擊碾壓完成后，就完成了一遍公路路基沖擊碾壓。

若在公路路基沖擊碾壓施工中，遇到?jīng)_擊碾壓寬度小于沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑4 倍的情況，此時(shí)可按照?qǐng)D2 所示的方法進(jìn)行沖擊碾壓。

圖2 路基寬度小于沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑4 倍的碾壓圖

沖擊壓路機(jī)也是沿著1 號(hào)窄帶進(jìn)入到公路路基上進(jìn)行碾壓，沖擊碾壓到1 號(hào)窄帶末端后，直接掉頭進(jìn)入到2 號(hào)窄道繼續(xù)沖擊碾壓，沖擊壓路機(jī)行駛到路段另一端之后，進(jìn)行掉頭操作，進(jìn)入到與之相鄰對(duì)3 號(hào)窄道，行駛到另一端進(jìn)入到4 號(hào)窄帶進(jìn)行沖擊碾壓，4窄道碾壓完成后，駛出路基面，完成一遍沖擊碾壓[4]。

為滿足沖擊碾壓穩(wěn)定連續(xù)碾壓的需求，在施工現(xiàn)場(chǎng)需要在道路兩端布設(shè)沖擊壓路機(jī)掉頭和轉(zhuǎn)彎的場(chǎng)地。由于在案例工程施工中采用來25KJ 型號(hào)對(duì)沖擊壓路機(jī)，在沖擊碾壓時(shí)兩沖擊碾壓輪之間對(duì)內(nèi)間距為1.17 m，每遍碾壓操作時(shí)，需要保證輪跡至少重疊30%。此外，圖1 和圖2 也只是給出來理想狀態(tài)下的沖擊碾壓路線圖，具體的沖擊碾壓窄道劃分情況需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理調(diào)整。這就要求施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員，能夠提前進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)，通過測(cè)量放線的方法，確定沖擊碾壓路段的寬度、長度，合理規(guī)劃好行車路線，以免影響正常的施工碾壓進(jìn)度和效果。沖擊碾壓施工中錯(cuò)輪需要按照?qǐng)D3 所示的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

圖3 沖擊碾壓錯(cuò)輪控制圖

4.3 沖擊碾壓遍數(shù)的選擇

本工程在沖擊碾壓施工中采用了擴(kuò)散分布的形態(tài)，沖擊壓路機(jī)的行駛速度控制在10 km/h～15 km/h之間，沖擊壓路機(jī)行駛兩次為沖擊碾壓一遍，且每遍進(jìn)行第二次碾壓操作時(shí)，其單輪應(yīng)從第一次碾壓兩輪內(nèi)邊距的中間通過，兩邊間隙各0.13 m。在進(jìn)行第二遍第一次沖擊碾壓操作時(shí)，要適當(dāng)向內(nèi)移動(dòng)0.2 m，以保證第一遍沖擊碾壓的間隙能夠被全部覆蓋[5]。第三遍沖擊碾壓時(shí)，需要進(jìn)入到第一遍碾壓的位置。

總而言之，在公路路基沖擊碾壓時(shí)，沖擊壓路機(jī)在縱向沖擊碾壓路基時(shí)要形成峰谷狀態(tài)，并以單雙兩遍為一次沖擊碾壓單元，在進(jìn)行雙數(shù)沖擊碾壓時(shí)，要保證沖擊壓路機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑和波谷交替進(jìn)行沖擊碾壓，以最大限度減少公路路基的峰谷，促使沖擊碾壓后的公路路面表面更加平整，每沖擊碾壓5 遍后，交換碾壓方向（前5 遍若采用正時(shí)針碾壓方向，后5 遍要逆時(shí)針沖擊碾壓）。持續(xù)沖擊碾壓20 遍后，檢測(cè)高程和壓實(shí)度，并和初始的檢測(cè)的高程和壓實(shí)度進(jìn)行對(duì)比，若沉降量的差值在50～70 mm 之間，并且經(jīng)過灌砂法檢測(cè)后壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，表明路基施工質(zhì)量達(dá)到要求，反之需要增加碾壓遍數(shù)。

5 應(yīng)用沖擊碾壓技術(shù)的注意事項(xiàng)

第一，在沖擊碾壓施工中，每個(gè)標(biāo)段的技術(shù)負(fù)責(zé)人需要深入到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指揮和指導(dǎo)，尤其是監(jiān)理要旁站指導(dǎo)，對(duì)沖擊碾壓全過程進(jìn)行記錄、拍攝，取得第一手資料，作為公路路基施工質(zhì)量驗(yàn)收的依據(jù)。沖擊碾壓施工完成后，有專門的質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，質(zhì)量達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行下一道工序施工。

第二，在正式開始沖擊碾壓前，需要把控好填料的含水率，含水率不足時(shí)，要及時(shí)灑水，保證水分充分滲透到路基回填料內(nèi)部，以提升壓實(shí)效果。沖擊碾壓的范圍要平整壓實(shí)，深坑、洞穴等要提前處理。若在沖擊碾壓時(shí)出現(xiàn)了局部較大沉降，可用推土機(jī)整平后再繼續(xù)沖擊碾壓，以提升沖擊碾壓的效果[6]。

第三，在沖擊碾壓施工前，要提前探明實(shí)地下管線的埋設(shè)情況和附近構(gòu)筑物的布置情況，采取有針對(duì)性的保護(hù)措施。若遇到河溝等有明顯減震效果的情況，需要提前確定好安全距離，對(duì)需要保護(hù)的構(gòu)筑物，需要在保護(hù)范圍的外圍布設(shè)明顯的標(biāo)記，常見的沖擊碾壓保護(hù)距離見表3。

表3 沖擊碾壓保護(hù)距離

6 結(jié)論

綜上所述，結(jié)合實(shí)際案例，探究了公路路基施工沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用，探究結(jié)果表明，公路路基施工對(duì)穩(wěn)定性、承載力、沉降量、壓實(shí)度等都有嚴(yán)格要求。很多公路工程項(xiàng)目建成投入使用不久就出現(xiàn)了嚴(yán)重的早期病害，主要原因?yàn)槁坊┕べ|(zhì)量不達(dá)標(biāo)。在公路路基施工中采用沖擊碾壓技術(shù)可有效保障施工質(zhì)量和效果。相比于傳統(tǒng)的路基施工技術(shù)，沖擊碾壓技術(shù)具有更大的影響深度，壓實(shí)連續(xù)性比較好，影響深度能夠達(dá)到6 m，傳統(tǒng)碾壓技術(shù)只能達(dá)到0.6～0.7 m，因此，采用沖擊碾壓技術(shù)每次填筑厚度可達(dá)到1～1.5 m，可大幅提升公路路基施工效率。值得在公路路基施工中大范圍應(yīng)用。