陳文寧

【摘 要】文章介紹了路基施工中沖擊碾壓技術的特點、適用范圍和工作原理，對沖擊碾壓施工工藝流程進行了梳理，包括施工前期準備、測量放樣、試驗段布置、正式沖擊碾壓等部分，在質量控制環(huán)節(jié)討論了相關的沖擊碾壓技術的評價指標，如壓實度、DN值和相對濕陷系數等，并總結了路基沖擊碾壓施工中財務的安全和環(huán)保措施。

【關鍵詞】沖擊碾壓;施工;路基

【中圖分類號】U416.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2022）04-0167-03

0 引言

公路路基結構強度及穩(wěn)定性對提高公路工程質量、行車舒適度、行車安全性和延長公路使用年限具有一定影響，對防止公路結構各類病害也具有積極作用。路基壓實度是表征路基結構質量的主要依據，也是路基沖擊碾壓技術是否符合施工標準的重要體現。影響路基壓實度的因素包括路基自身的施工用料、路基壓實的工序、壓路機等設備的選用等，但最為直接的影響因素是路基的沖擊碾壓技術，因此深入研究沖擊碾壓技術對提高公路路基的施工質量具有重要意義。

1 路基沖擊碾壓的特點及適用范圍

1.1 沖擊碾壓的特點

路基沖擊碾壓施工具有以下幾個特點：①沖擊碾壓施工速度快，一般在15～20 km/h，在較長和較寬的施工段中，路基沖擊碾壓的效率更高。②作用范圍廣，沖擊碾壓通常情況下的壓實深度在1.0～1.5 m，良好的壓實功效是傳統(tǒng)壓實設備所無法比擬的，完美地解決了傳統(tǒng)壓路機在層厚控制方面的瓶頸問題。③路基工后沉降得到明顯控制，對提高路基整體結構強度和交付使用后的質量及安全性具有重要意義。

1.2 沖擊碾壓適用范圍

沖擊碾壓技術主要用于各類型公路的填土、填石路基的分層碾壓中，也可用于地基的沖擊碾壓和路堤的補壓。常用的沖擊壓路機主要有自行式和牽引式兩種，前者單塊最小的沖壓面積可超過1 000 m2，后者單塊最小的沖壓面積可達到1 500 m2，對于較窄的施工面而言，如果設置有轉彎道，則最短距離應大于100 m，寬度應超過6 m，上述施工面積均指除去需避讓的建筑物外可以進行沖擊碾壓的凈面積。但是，在以下幾種情況中沖擊碾壓技術不適用：①加筋土擋墻施工路段。②在舊路改擴建施工中，如擋墻、橋梁或涵洞的承載力無法承受沖擊碾壓帶來的荷載時需進行加固的施工路段。③含水量超標且通過技術措施改善效果不明顯的施工路段。④增強補壓段經過20遍以上沖擊碾壓后平均沉降值在3 cm以下的施工路段[1]。

2 路基沖擊碾壓工作原理

沖擊碾壓技術通過牽引車帶動多邊形輪滾動，多邊形輪不規(guī)則的尺寸（大小及半徑）能夠實現不同的高程落差，進而搓揉和碾壓地面上土石等材料，高程落差不斷與地面發(fā)生沖擊作用，這個過程往復進行，最終地面的壓實度得以提高。沖擊碾壓技術具有高振幅、低頻率等特點，當前國內以25 kJ的三邊形雙輪式沖擊壓路機使用居多，其雙輪重量為12 t左右，行進速度一般為12 km/h，對地面產生的沖擊力在2 000～2 500 kN，相當于1 100～1 500 kPa，如此高的沖擊力對地面進行周期性作用可產生巨大的沖擊波，類似于地震波傳播特性，以形成超重型的壓實效果，使地面深層土質也能達到壓實標準要求。通常，這種能形成超重型沖擊力的壓路機能夠滿足不同類型土質結構工程的壓實目標，一般壓實深度在1.0～1.5 m，相比一般的振動式壓實機械具有更佳的壓實效果，經過碾壓后的公路路基在韌性、彈性、結構強度等指標方面也都符合工程施工的標準要求。同時，沖擊碾壓技術有效克服了土石路基的各種安全隱患，極大地提高了公路路基的施工質量。

以三邊形雙輪式壓路機為例，該型設備在沖擊碾壓過程中，通過牽引車拖動三邊弧形狀輪子滾動，壓實輪的重心距地面的高度在不斷變化（周期交替式變化），在此過程中所產生的強大動能及勢能主要集中在行進的前下方進行碾壓，巨大的沖擊波由弧形壓實輪不斷均勻地向地面沖擊，最終使土體結構變得密實和均勻。沖擊碾壓時弧形輪旋轉一周其重心都將隨之而升高并降低3次，對路基產生的沖擊作用也發(fā)生3次，當一個周期的沖擊碾壓完成后，壓路機中的緩沖液壓機構開始收縮并蓄能，為下一周期的沖擊碾壓做準備。緩沖液壓機構的蓄能能力越強，則進行沖擊碾壓的力度越大，壓實的效率越高、質量越好?？紤]到路基深層土質顆粒及其間隙中的水分和氣體等多方面因素，三邊形雙輪式壓路機的行進速度應控制在12 km/h左右，這種行進速度能夠使沖壓輪的動能有效釋放并向下傳導到路基深層土質結構中，對深層結構中不飽和土質具有更好的壓實效果，并可充分排出顆粒間的水分、氣體等，使路基整體更為密實[2]。

3 沖擊碾壓施工工藝流程

3.1 施工前準備與測量放樣

沖擊碾壓施工工藝流程并不復雜，但涉及的工序較多，包括施工前準備、壓實度檢測等環(huán)節(jié)。首先進行施工前準備工作，對要進行沖擊碾壓的路段采取清理、找平等措施，確保能夠傳遞足夠的、均勻的沖擊力，有助于保證沖擊碾壓效果。同時，對轉彎困難的施工路段應修筑必要的轉彎輔助道，便于壓路機轉彎行進。設備操作者應充分了解沖擊碾壓機械的工況和性能，對施工路段的具體位置、長度、轉彎處等相關信息也應了解清楚。上述準備工作完成后還應在現場布置相應的沉降觀測點，可使用白灰點或全站儀進行實際坐標測量，選擇試驗路段進行沖擊碾壓試驗，估算最合適的沖擊碾壓遍數。對已完成找平的路基段進行放樣測量，記錄沖擊碾壓前的高度，完工后確定最終的沖壓沉降。

3.2 工作段布置

路基分層碾壓工作段長度一般要求超過250 m，寬度大于24 m，并且每隔20 m設置1處沉降檢測斷面，各檢測斷面分別布置3個點，即路基左、中、右3個位置，其中邊點位置應距路基邊1 m距離，為獲取較高精度的檢測數據，使用全站儀測量觀測點的坐標，并做好相關數據記錄。在實際碾壓過程中應每沖擊碾壓5遍進行1次壓實度和沉降情況的測量，整理并分析這些數據以估算應該進行的沖擊碾壓遍數，保證科學、高效施工。沖擊碾壓遍數并非固定不變，試驗路段所獲得的沖擊碾壓遍數是施工全過程的指導依據，但應根據實際的施工路段情況進行適當調整，以符合沖擊碾壓的技術指標。

3.3 具體沖擊碾壓過程

沖擊碾壓開始時，應保證壓路機從路基其中一側的邊緣處行駛，當行進到終點后轉彎，并反向沿著中心線向起點行進，行進到起點后再次轉向沿路基另一側行進，牽引車軌跡應使壓實輪輪跡至少重疊一半，這樣可使弧形輪中部位置碾壓留下的痕跡被完全覆蓋，壓路機的輪跡到達路基另一側的邊緣時則完成1次沖擊碾壓。壓實輪固有的弧形結構特點使得完成1次沖擊碾壓后仍可能有部分路基未被沖擊碾壓過，這時應繼續(xù)進行多次沖擊碾壓，并且每進行5次沖擊碾壓后應完成1次試驗檢測，包括沉降量、含水量、孔隙比、最大干密度、壓實度等數據，當所測土體的含水量低于最佳值時，可使用推土機或平地機進行找平，為保持土體仍處于最佳含水量狀態(tài)還應進行補充灑水，當補充的水分充分滲透后進行新一輪的沖擊碾壓，隨后再次進行壓實度及沉降量等數據指標的檢測。

沖擊碾壓的具體遍數按下述方法確定，以雙輪式沖擊壓路機為例，假設壓實輪寬度為0.9 m，兩輪隙的寬度為1.16 m，雙輪外側寬度為2.96 m，則完成1次沖擊碾壓的寬度為2 m，完成一個來回的沖擊碾壓寬度為4 m，以這種方法計算，則全部場地壓完1次記為1遍。如果是在軟基地質結構上鋪筑的石渣路基，通常應沖擊碾壓1次，沖擊碾壓的遍數在15～20遍（石渣厚度通常為50～70 cm）。對于路堤高度在4 m以下的一般路段，包括Ⅱ級以下的軟濕性黃土結構的處理，應沖擊碾壓25遍左右;對于填土高度在3～6 m的路基，在填筑至路床頂20 cm時應完成1次沖擊碾壓，沖擊碾壓的遍數為15遍左右;對于填土高度在6～10 m的路基，在進行到填筑高度的一半時應進行第1次沖擊碾壓，在填筑至路床頂20 cm時應完成第2次沖擊碾壓，每次沖擊碾壓20遍左右。

施工材料與設備的選用應充分結合沖擊碾壓的具體需求和質量標準，路基填土材料中黏性土、砂礫石及土石混料可進行沖擊碾壓，并且在沖擊碾壓前還應做好試驗段數據記錄，依據試驗段具體檢測數據評估需要沖擊碾壓的遍數和最終的沉降量，砂性土質結構段不宜進行沖擊碾壓，如果是摻石灰或是水泥改良后的路基土方，則在改良后不可再進行沖擊碾壓。施工機械設備配置（以下配置可滿足常規(guī)的路基沖擊碾壓施工）如下：80型推土機1輛，ZL50型裝載機1輛，PY180式平地機1輛、20 t振動式壓路機1輛、25 kJ沖擊式壓路機1輛、灑水車1輛、8 t以上的自卸車3輛、320型挖掘機1輛。試驗儀器配置如下：φ150 mm灌砂筒4套、標準型土工篩1套、電子天平1臺、10 kg案秤1臺、50 m鋼尺1個、GPS1臺、水準儀1臺。

在工后質量控制環(huán)節(jié)的沉降量檢測部分應注意，定點沉降量的檢測應包括沖擊碾壓前和每沖擊碾壓5遍后的標高，檢測樣本數量應超過20組，水準儀測量精度應小于1 mm，在路基分層壓實補壓過程中應使用長度為6 cm的系紅布條的鐵釘作標記來準確定點，當平地機進行找平時應注意上述標記點，20 cm范圍內不得進行任何施工擾動。土質粒徑超過5 mm且含量低于30%時可使用DCP進行檢測，DN值檢測的頻率應與壓實度的檢測同步，一般測點數量在6個左右。壓實度檢測的樣本應不少于4個，壓實層厚度控制在80～100 cm，可由施工現場的具體情況確定2～3個檢測試驗點。

路基在填筑前應進行相關試驗，包括土質顆粒分析、含水量測量、有機質含量測量和承載能力（CBR）評估等，具備條件的施工單位還可以進行液限、塑限檢測試驗和擊實檢測試驗。細致地做好試驗路段等準備工作，確定各施工機械、設備的類型和數量及最佳匹配方式，實現沖擊碾壓施工的效率最大化，評估沖擊碾壓的遍數、速度，各層填料的厚度、含水量等相關參數，保證后續(xù)大范圍的施工順利進行。填筑過程應以最低點為基礎，進行全斷面水平式逐層填筑，可交替使用重型壓路機和三邊弧形輪式壓路機進行分層碾壓，控制好填料松鋪的厚度及沖擊碾壓的遍數。沖擊碾壓施工時應嚴格按照公路施工作業(yè)指導書進行，每完成一項施工都應準確并如實記錄相關數據，便于工程技術人員進行匯總和分析。路基填筑時應保持施工面為4%左右的“人”字形坡，防止雨后積水情況發(fā)生，在含水量為-3%～2%時才可進行碾壓，還應做好路基兩側排水溝的布設工作，防止雨水或地表水對路基造成侵蝕。

4 沖擊碾壓技術質量評價指標

4.1 壓實度

隨著沖擊碾壓遍數的不斷增加，各層的壓實度均有不同程度的提高，試驗結果表明，距表層20 cm處的壓實度增強效果最為明顯，在沖擊碾壓20遍以上后，壓實度增加值可達到20%以上，在土體顆粒密度達到峰值后，即便再施加多遍沖擊碾壓，其壓實度增加效果也不再明顯，并且僅在距20 cm的表層有微弱增加，但80～100 cm深度的壓實度增加幅度幾乎可以忽略不計。

4.2 DN值

DN是下沉程度的衡量指標，即每沖擊碾壓1次的下沉量，DN值小代表土體結構具有較大的承載能力，路基結構強度較大，但隨著沖擊碾壓遍數的增加，DN值與路基結構強度之間的關聯(lián)性逐漸減弱，這是路基在進行數次的沖擊碾壓之后，其結構強度趨于穩(wěn)定，而DN值（變量）也趨于穩(wěn)定，因此二者之間體現不出足夠的變化關聯(lián)性。

4.3 相對濕陷系數

相對濕陷系數是衡量土體在水中的形變程度，以沖擊碾壓25遍后的土體作為研究樣本，進行下沉系數的定性試驗，試驗結果證明，使用25 kJ型沖擊壓路機對Ⅱ級以下濕陷性黃土結構進行沖擊碾壓25遍以后，土質濕陷情況基本消除，含水量較高的土質由于常年被水浸泡，對水形成一定的抵抗作用，試驗結果亦表明，沖擊碾壓遍數的增加，最終使得土體濕陷性徹底消除變得更加困難，這是由于土體結構中的超靜水壓力仍然存在，因此土體結構中的含水量并非是引起相對濕陷的唯一因素。

5 施工安全及環(huán)保措施

5.1 安全措施

在進行路基沖擊碾壓前應充分考慮施工現場可能存在的安全風險問題，包括施工機械、施工材料、施工人員和施工工藝等方面的因素，壓路機、灑水車、全站儀等相關設備應確?？捎们覞M足施工的質量標準要求。例如，在沖擊碾壓轉彎或碾壓路基邊緣時可能引起機械傾覆等施工危險情況的發(fā)生，應使用白灰線對沖擊碾壓的路基范圍進行明確、清晰的標注，在施工現場的重要位置布置相關的警示牌;還應詳細檢查重型機械施工設備的零部件運行工況，避免發(fā)生設備傷人事故;詳細檢查重型機械施工設備的零部件運行工況;在車輛行進時也有可能存在駕駛員盲區(qū)，極易發(fā)生車輛撞人情況，現場施工指揮人員應提高警惕。

5.2 環(huán)保措施

路基在進行沖擊碾壓施工時所用到的施工材料及施工設備有可能對周圍的環(huán)境構成污染，例如用于劃定沖擊碾壓施工區(qū)域的白灰可能帶來粉塵污染;灑水車中的水質如果存在問題會給施工附近的土質帶來污染;重型施工機械設備多以柴油為動力原料，柴油機工作所排放的大量尾氣可能帶來空氣污染;柴油機的轟鳴聲也可導致一定程度的噪聲污染;路基在沖擊碾壓后可能在施工現場遺留有部分施工廢料，也會對環(huán)境造成污染。因此，在施工前及施工后都應制定好具體措施，杜絕或減少空氣污染、水質污染、噪聲污染及施工廢料等方面的污染，做到綠色、環(huán)保施工。

6 結束語

本文總結了沖擊碾壓技術在公路路基施工中的具體應用，從沖擊碾壓施工前的準備到工后質量控制各個環(huán)節(jié)討論了路基施工中的具體沖擊碾壓過程及質量評價指標，此外對路基沖擊碾壓過程中的施工安全及環(huán)保措施也進行了相應的論述。

參 考 文 獻

[1]閆瓊.公路路基施工技術及質量控制措施研究[J].黑龍江交通科技，2021（9）：209-210.

[2]王冬妮.沖擊碾壓在公路路基施工中的應用[J].交通世界，2021（Z1）：106-107.