孫啟然

（石家莊市交建高速公路建設(shè)管理有限公司平贊分公司南佐收費站，河北 石家莊 050051）

1 工程概況

某公路工程設(shè)計全長23.8km，設(shè)計行車速度70km/h，設(shè)計為雙向4 車道，該工程位于城市郊區(qū)位置，周圍存在農(nóng)田、河流等，在路基施工前施工方未經(jīng)全面檢測便開展路基施工，待路基施工完成后經(jīng)檢測得知，部分路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及承載力較低，難以滿足正常的使用要求，為保證公路的安全使用，研究決定采用沖擊壓實法對局部路基施工，以增加路基承載力及穩(wěn)定性，經(jīng)測量沖壓路段的總長度為3.4km。

2 沖擊壓實技術(shù)在路基施工中的應用

2.1 沖擊壓實原理

路基沖擊壓實施工主要是利用沖擊壓實機完成，沖擊壓實機械輪胎斷面具有3個凸出的壓實輪，施工時具有高振幅、低頻率的特點。沖擊碾壓中利用牽引機提供的引力，使機械的壓實輪向前滾動，由于壓實輪是凸出形態(tài)，向前滾動過程中會存在一定的高度差，從而存在一個向下沖擊路基的動作，當沖擊輪抬高時，此時會儲存勢能，向下沖擊過程中，勢能轉(zhuǎn)化為沖擊能，由于沖擊能作用于路基之上，路基的土體在沖擊能的作用下會發(fā)生推移、變形，從而不斷被擠壓密實，最終達到壓實的效果[1]。

2.2 施工準備

2.2.1 技術(shù)準備

沖擊碾壓施工前，施工單位應結(jié)合本工程實際的地質(zhì)情況、水文條件制定詳細的施工方案，明確施工中的施工工序、采用的施工技術(shù)、施工控制措施等，然后組織施工人員開展技術(shù)交底工作，交底工作中的交底書由技術(shù)人員負責編制，由項目經(jīng)理向各個施工人員開展交底，交底的主要內(nèi)容包括沖壓施工的工序、各個施工人員的職責、施工方案、施工圖紙等，交底結(jié)束后每個施工人員均應明確自身的任務，并熟練掌握施工技術(shù)與方案。此外，在技術(shù)準備階段還應對施工現(xiàn)場可能發(fā)生的安全問題加以分析，并制定應急方案，一旦遇到緊急情況可第一時間采取應急措施，將損失控制在最小[2]。

2.2.2 基面處理

本工程路基沖擊碾壓施工前，要對路基表面進行檢查，將表面存在的垃圾、草皮等雜物清理干凈，同時對路基凹凸不平的位置找平處理，路基凹陷深度小于50cm 的，直接回填至原路基標高，凹陷深度不小于50cm 的，分層回填至原路基標高，回填后利用工具夯擊密實，等待沖壓施工，此外，基面處理過程中還要檢查路基的含水率，如不滿足施工要求，需要采取灑水或翻曬的措施處理，合格后開始測量放樣作業(yè)。

2.2.3 測量放樣

（1）沖擊壓實的測量工作根據(jù)原路基的導線點和水準點完成，測量時全路段貫通測量，各個控制點為測量準確后，根據(jù)控制點位開展放樣作業(yè)，為沖壓施工作指導，放樣結(jié)束后由監(jiān)理單位進行復測，核定測量放樣工作的準確性，此外，測量放樣過程中要根據(jù)測量數(shù)據(jù)與設(shè)計斷面位置繪制路基的斷面圖，并根據(jù)路基斷面圖開挖路基邊線，以控制沖壓范圍。

（2）測量放樣工作的同時要在施工場地內(nèi)合理布設(shè)檢測點，檢測點的主要作用是觀測路基沖壓前后路基的沉降情況，檢測點的布置每間隔30m 設(shè)置1 處，每處設(shè)置有3個檢測位置，確保檢測結(jié)果的精確性，檢測點的布置形式為埋設(shè)沉降鋼板，鋼板設(shè)置完成后要先檢測記錄當前路基的高度，以便后續(xù)數(shù)據(jù)的對比[3]。

2.2.4 設(shè)備選擇

測量放樣結(jié)束后，準備沖壓使用的機械設(shè)備，結(jié)合對工程現(xiàn)場的調(diào)查勘測，最終確定本工程采取的沖壓施工機械為25kJ 沖壓機，以及一些其他的小型輔助設(shè)備。機械設(shè)備入場后由專業(yè)人員負責調(diào)試、養(yǎng)護，確保沖壓施工時機械的性能滿足施工要求，同時機械使用前，要檢查操作人員的資格證書，避免無證上崗，以保證機械的正常、安全使用。

2.3 沖壓參數(shù)確定

2.3.1 沖壓機標定

沖壓施工前需要對沖壓機進行標定，以保證沖壓機的性能滿足施工要求，機械標定值即為機械的勢能，本工程采用的機械為25kJ 沖壓機，機械的勢能可根據(jù)機械壓實輪與內(nèi)組件的質(zhì)量，以及壓實輪半徑差計算，計算公式如式（1）：

式中：E為機械的勢能（kJ）；M為機械的壓實輪與內(nèi)組件的質(zhì)量（kg）；h為壓實輪半徑差（m）；g為重力加速度，取值為9.8m/s2。通過測量得知，機械質(zhì)量M為12kg，半徑差h為0.22m，計算得知E取值為25kJ。

2.3.2 沖擊力計算

為保證工程的沖壓效果滿足施工要求，在施工前要結(jié)合設(shè)計要求計算機械的沖擊力，沖擊力的計算可根據(jù)公式（2）計算：

式中：N為沖壓機的沖擊力（t）；M為壓實輪的轉(zhuǎn)動線速度（m/s）；V1為沖壓初速度（m/s）；V0為沖壓末速度（m/s）；t為沖壓時間（s）。通過計算可得，本工程沖壓力應控制在250～400t[4]。

2.4 沖擊碾壓

（1）沖壓參數(shù)計算確定后，為檢測各項數(shù)據(jù)的準確性，正式開始沖壓作業(yè)前，需開展試驗段施工，試驗段的施工方案與正式施工方案一致，施工時由專人負責指揮作業(yè)，沖壓過程中要對沖壓的機械參數(shù)、沖壓遍數(shù)、填料含水率進行詳細記錄，沖壓完成后檢測沖擊碾壓質(zhì)量，如不滿足設(shè)計要求，需修改施工方案或相關(guān)參數(shù)重新施工，直至滿足要求為止，如滿足設(shè)計要求，則根據(jù)記錄的相關(guān)參數(shù)開展路基沖壓作業(yè)。

（2）本工程沖擊碾壓時結(jié)合試驗段的參數(shù)開始作業(yè)，沖壓機械的速度控制在12km/h，沖壓遍數(shù)不少于20遍，直至沖壓密實，沖壓過程中每沖擊碾壓5遍，由施工人員利用推土機進行整平，并檢測一次路基的沉降量，沖壓時的所有參數(shù)、數(shù)據(jù)由專人負責記錄整理，沖壓完成后及時檢測路基的平整度、壓實度、厚度等，檢查合格后，將路基表面清理干凈，將施工產(chǎn)生的雜物、垃圾清理出路基范圍[5]。

2.5 注意事項

（1）沖擊碾壓施工前要注意對路基填料的檢查，路基填料的質(zhì)量直接決定沖壓效果，如路基含水量過高，則難以沖壓密實，如路基含水量過低，則難以沖壓至設(shè)計高度。因此，沖壓施工前要檢查路基填料的含水率及鋪筑厚度，控制路基填料的含水量在最佳含水量±1%的范圍內(nèi)，此外，還要在沖壓前完善路基的排水系統(tǒng)，避免路基因遭受積水的作用，而影響路基的沖壓效果。

（2）沖壓施工時要注意對周圍構(gòu)筑物、地下管線的保護工作，為避免沖壓中對其造成破壞，在沖壓施工前要安排檢測人員對場地內(nèi)的構(gòu)筑物及地下管線進行調(diào)查，能拆除或移動的構(gòu)筑物，在獲取歸屬方同意后，開展遷移保護作業(yè)，不能拆除或移動的構(gòu)筑物，施工前要做好保護措施并設(shè)置明顯標記，避免沖壓過程中造成破壞[6]。

（3）沖壓過程中要注意沖擊波峰，沖壓時錯峰壓實，錯位控制在20～40cm，同時在沖壓過程中要合理設(shè)置沖壓機械的轉(zhuǎn)彎標線。如施工區(qū)域的范圍在沖壓機械轉(zhuǎn)彎半徑的4倍及以上，要將場地沿中線劃分成兩半，并設(shè)置轉(zhuǎn)彎邊線，如施工區(qū)域的范圍在沖壓機械轉(zhuǎn)彎半徑的4倍以內(nèi)，則根據(jù)場地具體大小在場地邊緣設(shè)置轉(zhuǎn)彎邊線，標線的設(shè)置采用可明顯辨別的標記物，設(shè)置后沖壓時結(jié)合邊線施工作業(yè)[7]。

（4）路基沖擊碾壓中要注意控制沖壓速度，沖擊碾壓施工時沖壓機械的沖擊速度基本在9～12km/h，其沖壓速度非?？?，平均每秒可對路基造成2次以上的沖壓，如沖壓的速度超過12km/h后，則機械對路基的沖壓效果就會大打折扣，路基在后續(xù)使用過程中就容易產(chǎn)生沉降問題，嚴重威脅路基的使用安全，因此，在沖擊碾壓施工中機械的沖壓速度不得超過12km/h，以保證沖壓質(zhì)量。

（5）沖壓過程中要注意對環(huán)境和安全的保護，沖壓時路基表面會產(chǎn)生較大的灰塵，為避免對周圍環(huán)境的影響，施工中要采取灑水的措施控制揚塵現(xiàn)象；沖壓中由于機械的強大沖擊力，路基會在沖擊力的作用下產(chǎn)生位移，從而對路肩造成破壞，因此，在沖壓施工中要保持機械與路肩的距離，避免路肩遭受破壞；此外，沖壓施工中要注意施工人員的安全問題，所有施工人員要求佩戴安全防護工具，無關(guān)人員嚴禁入場[8]。

2.6 質(zhì)量檢測

2.6.1 壓實度檢測

沖擊碾壓施工后由監(jiān)理單位負責組織驗收工作，驗收前施工單位應開展自檢工作，檢查內(nèi)容主要為路基的壓實度，待沖擊碾壓20遍后，路基的壓實度趨于穩(wěn)定，自檢時主要采用灌砂法對路基的壓實度進行檢測，檢測時每隔50m選取一處斷面，每個斷面隨機選取有3個檢測點，本次隨機給出2個斷面的檢測結(jié)果，檢測結(jié)果如表1。

由表1 檢測結(jié)果可得，本工程路基經(jīng)沖擊碾壓后，路基的壓實度明顯提升，其檢測點中路基最大壓實度可達97.6%，最小壓實度為96.4%，與原路面最大壓實度93.1%和最小壓實度94.2%相比，平均壓實度上升了4.05%，表明經(jīng)本次沖擊碾壓施工后，路基的壓實度明顯提升，路基沖擊碾壓施工效果良好。

表1 壓實度檢測結(jié)果

2.6.2 承載力檢測

沖擊碾壓結(jié)束后，為保證本工程路基的承載力可以滿足后續(xù)施工的要求，在施工前的自檢中同時對路基的承載力進行了檢測，承載力的檢測方法為標準貫入試驗，首先在施工現(xiàn)場隨機均勻的選取檢測點，然后利用落錘將開管式的貫入器錘擊至指定深度，錘擊次數(shù)越多則證明路基承載力越高，承載力的檢測與壓實度一致，每間隔50m 選取一處斷面，每個斷面隨機選取3 個測點，本次隨機給出2個檢測點的檢測結(jié)果，如表2。

表2 承載力檢測結(jié)果

由表2檢測結(jié)果可知，路基經(jīng)沖擊碾壓后，其承載力明顯得以提高，原路面沖壓前最高錘擊次數(shù)為27次，最少錘擊次數(shù)為23 次，平均次數(shù)為25 次，而經(jīng)沖擊碾壓后，路基最高錘擊次數(shù)可達38 次，最少錘擊次數(shù)為34 次，平均次數(shù)為36 次，與設(shè)計值要求的30 次相比，已經(jīng)滿足驗收要求，因此，本工程路基沖壓后承載力得以有效改善[9]。

2.6.3 平整度檢測

除路基壓實度與承載力外，其主控項目還包括路基的平整度。因此，路基沖壓結(jié)束后施工單位的自檢工作中應同時對路基的平整度進行檢測，平整度的檢測方式有很多，包括3m直尺法、連續(xù)式平整儀檢測法、激光檢測法、車載式顛簸儀檢測法等，其中后者多用于路面檢測，經(jīng)對比本工程路基檢測采用3m 直尺檢測法，檢測方式與壓實度、承載力一致，均每間隔50m選取一處檢測點，并隨機檢測3個位置，檢測結(jié)果如表3。

由表3 檢測結(jié)果可得：本工程路基經(jīng)沖擊碾壓后，路基表面基本保持平整度，檢測點中平整度最大的位置其檢測結(jié)果為0.81，最小的檢測結(jié)果為0.65，平整度的檢測平均值在0.73，與設(shè)計要求的不大于1mm相比，均滿足設(shè)計要求，因此，檢測結(jié)果表明，路基經(jīng)沖擊碾壓后路基表面的平整度滿足要求，可以開展驗收工作。

表3 平整度檢測結(jié)果

3 結(jié)語

當前，沖擊壓實技術(shù)在國內(nèi)公路路基施工中的應用越來越廣泛，主要是因為沖擊壓實后的路基不僅具有強度高、穩(wěn)定性好的特點，還可以提高公路的整體施工質(zhì)量和使用壽命，與傳統(tǒng)路基壓實法相比，壓實效果更為突出。因此，在路基施工中應用廣泛，但為保證路基沖擊碾壓的施工質(zhì)量，施工單位在沖壓施工中應主嚴格遵循施工流程作業(yè)，施工中做好質(zhì)量控制工作，同時需加強對路基沖擊壓實技術(shù)的研究，以保證路基沖壓效果。