冲击碾压在高速公路路基施工中的应用
摘要：高速公路路基填筑普遍较高，承担的车辆荷载也较一般公路大许多，因此其强度和稳定性引起了设计及施工人员的高度重视，尤其是对高填方路基需采取措施进行补强措施，施工中采取冲击碾压技术进行填前碾压、填方压实、挖方压实以及路基补强具有施工速度快、效率高、费用低等优点，并可减少工后沉降，保证路基的压实度和整体强度以及可减少公路的早期破坏。
本文从冲击碾压技术原理、技术效果、施工方法及注意事项几个方面进行了论述。
毕业论文网 关键词：高速公路路基施工冲击碾压施工方法 中图分类号：U416.1 文献标识码：A 高速公路路基填筑普遍较高，承担的车辆荷载也较一般公路大许多，因此其强度和稳定性引起了设计及施工人员的高度重视，尤其是对高填方路基需采取措施进行补强措施，施工中采取冲击碾压技术进行填前碾压、填方压实、挖方压实以及路基补强具有施工速度快、效率高、费用低等优点，并可减少工后沉降，保证路基的压实度和整体强度以及可减少公路的早期破坏，但目前冲击碾压技术仍不成熟，且尚无相关施工规范，施工检测方法和评价效果也没有统一标准，因此对该施工工艺进行技术分析对保证高速公路施工质量具有重要意义。
冲击碾压施工是采用冲击式压实机， 配备压实轮，非圆曲线轮廓的压实轮在牵引机拖动行驶滚动中将高位势能转化为动能对地面进行冲击， 从而对土体的深层产生较强的冲击能量， 同时辅以揉压、 碾压的综合作用， 使土石颗粒之间发生位移、 变形和剪切， 随着土石密实度增加， 其影响深度也逐渐增加， 从而使土体深层随着冲击波的传递得到压实。
压实轮在牵引机的拖动下连续作用于地面， 使大面积地基得以压实冲击碾压施工主要应用于湿陷性黄土等软弱地基 、路堑的冲击碾压处理; 高路堤、 路床 、填挖交界路基的冲击增强补压; 路堤等的分层填筑冲击碾压; 旧砂石路、 旧沥青路的冲击碾压与加宽部分的增强补压; 旧水泥混凝土路面的冲击破碎碾压等。
冲击碾压施工能有效减少路基的工后沉降量， 提高路基的密实度、 均匀性和整体强度， 从而能够达到增强路基整体稳定性和提高公路使用质量的目的。
一、冲击碾压技术原理 冲击碾压技术是采用一种高振幅低频率的拖式压实机械，从冲击压实功能来讲，夯的冲击力较大但最终土体表面不平整，碾则是土体表面平整但压实作用较浅，冲击碾压则是将夯实和碾压有机结合起来，其在施工过程中冲击碾轮凸轮的棱角抬起后在下落过程中基本处于自由落体状态，此时轮体击实功达到最大，冲击效果最为显著，同时由于轮体的三边中每边呈非等曲率变化，冲击点部位的曲率最大，在轮体前进过程中其在重力和水平推力的作用下形成了斜向下的力，即对土体产生揉合作用，即将传统圆形截面压实轮转换为非圆形双轮滚动产生冲击与揉合作用相结合，该种机械配备压实轮，以通过非圆形的冲击论进行快速滚动实现冲击碾压，运动过程中冲击碾质心交替升降，通过其不断的连续冲击地面来将高位时的势能和瞬时动能转化为在低位能时对地面的冲击能，由于其中一角立在地面向前碾压过程中会产生巨大的冲击波，同时辅以滚压、揉压的综合作用，最终实现土体颗粒间发生位移、变形和剪切，并且随着土石密度的增加其影响深度也随之增加，深层土体也随着冲击波的传播而得到压实，施工过程中机械周期性的冲击地面可产生强烈的冲击波而具有地震的传播特性，其高能量除了可对填料做深层压实外还可降低土体的水渗透性，并提高深层土体的强度和稳定性。
二、高速公路中冲击碾压的技术效果 1、提高路基整体强度与均匀性。
有数据统计，在北京八达岭、湖南冲击碾压试验段及福建某高速公路全线路床的实验结果均显示，在经过冲击压路机多次碾压后，其路基的平均弹性模量值和用黄河标准车测的弯沉值均有大幅度的改变，路基状况明显变好。
特别是在冲碾二十遍后，正常情况下，1.5m层厚范围内压实度均增加3~5个百分点，由于冲击压路机是路床顶面全面积的均匀冲碾压实，达到了路基的直接补充追加压实，在路床顶面以下1.0~1.5m处形成均匀、连续、密实的加固层，从而提高了路基路面的综合强度和稳定性。
所以，在使用冲击压路机时，无论是对何种路基填料的冲击碾压工程，都能较好地提高路基的整体强度与均匀性，较大程度上避免了路面的早期损坏，从而延长路面的正常服务的时间。
由于地形环境等的影响，并且路堤压实层厚度与填料不均匀，压实不足或者均匀性不好，受到土石自重压密变形时，就会形成拉伸与压缩应变区，从而使沉降差异加大。
而当两点沉降量梯度大于0.6%以上，有可能产生变形裂缝，而山区高填方路基上常见到纵向或横向裂缝。
通过大量的室内模型试验和现场路堤沉降量试验观测显示，路基在达到规范要求的压实度时，其工后沉降率为0.4%左右。
从而严重影响公路的正常使用。
但是，高填方路堤采用冲击碾压技术施工则可使工后沉降率接近0.1~0.15%，能较好避免差异变形所引发的裂缝，多处工程实验中冲击碾压技术是解决土石高填方路堤变形的有效技术措施。
特别是在斜坡地形的路基应用中效果更佳。
3、特殊土地基的加固处理。
在公路的建设中，为对一些路基进行加固处理时，传统的做法较多是采用强夯法处理。
在宣化至大同高速公路建设中，采用冲击压路机对湿陷性黄土地基在地表面冲碾40遍处理后，较以前路基状况明显好转。
湿陷系数明显下降，路基的干密度也大幅度上升，其技术指标已经完全符合黄土地基加固的质量要求。
其实，在宁夏、山西等湿陷性黄土地基采用冲击碾压进行处理后，也取得同样的加固效果。
当然，在其它公路实践应用中也表明冲击压路机对地面施加冲击能量， 使土体受拉压作用，软土自由水经排出地表后土体密实度增加，从而加速了软基的沉降固结。
同时在软基上填筑路堤，采用冲击压路机分层碾压工艺，也可在施工过程中加快软基的固结速度，有利于软基的沉降固结。
冲击碾压前先用推土机对软土地基处理范围内的地表进行清理、 整平,清表深度 30 c m,杂草、 树根等杂物应清除。
2、测量。
测量人员根据施工图纸确定冲击碾压施工范围,冲击碾压范围每侧加宽 1 m。
冲击压路机行驶速度在 10 km /h~ 12 km /h , 冲击碾压 10遍,15遍, 20遍后,需要在碾压前已布置好的同一测点位置, 进行高程监测。
4、验收。
冲击碾压结束后, 监理单位应对碾压进行随机抽样检查, 对检测点进行高程检测, 若有不合格的部分立即采取有效措施, 直到达到合格为止。
四、 冲击碾压施工的注意事项 虽然冲击碾压技术能较大程度上改变高速公路的路基的质量，但也只是在在正确的施工工艺和按严格的施工要求下能达到的最好效果。
所以就需要施工员和相关的技术员要熟悉一定的施工技巧和注意事项。
1、合理选用机型。
目前在国内生产的冲击压路机有十多个厂家共20个型号类别繁多，如果使用不当，很难达到预期的效果。
经全国很多工程实践证明，对于路堤、路床的检验性补压与填石、土石混填路堤的分层压实，宜采用25KJ三边形双轮冲击压路机。
而对水泥路面改建与土质路堤分层压实，则宜使用25KJ五边形双轮冲击压路机。
2、在冲压施工时，车辆转弯时应每次调整转弯的路线，可采用大小圈、正反的方法错开冲压轮迹，这样使冲击凸轮落点不致重复前次落点，以减少路面出现波浪现象，从而增加场地的平整性。
同时也应有专人认真填写现场记录表，来保证冲压遍数，并且资料归档备案。
当在施工时，如果路基表面干燥，可适量撒水，拌和均匀，防止表面砂化，影响能量的向下传递，进而影响压实效果。
3、冲击碾压时，每侧加宽一米的路基宽度且不冲压，以保证边坡稳定。
并且在工作时遇结构物应调头，安全距离应为5m。
在路中已埋设通讯管道的情况下，压实转弯时须起升冲击轮，不得冲压。
4、每个工作段检测的平面点数都不应少于3个，每次冲压前后，均要对表层下20cm及层底以上10cm处进行压实度检验和沉降度检测。
对于施工人员一定要按前述的施工工艺作业，这样才能保证路基的质量，并且加快施工的速度。
冲击碾压能有效减小路堤的工后沉降率, 提高路基整体强度与均匀性。
高速公路采用冲击碾压技术对软土地基进行处理, 对软土地基具有加速沉降与加固的作用。
在施工过程中, 应根据试验段的情况, 总结经济可行的施工工艺、 检测方法和质量控制标准,最终提高高速公路的施工质量。
参考文献： [1] 温胜利, 张世武. 浅谈冲击碾压技术在市政道路的应用[J]. 价值工程, 2011,(18) [2] 凡守平. 研究公路路基施工冲击碾压技术的施工应用[J]. 现代装饰(理论), 2011,(06) [3] 刘惠波. 冲击碾压技术在软土路基施工中的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊), 2011,(06) [4] 曹辉军, 陈华兵, 张玲俐, 李明强. 浅议冲击压实技术在永蓝高速公路高路堤中的应用[J]. 福建建材, 2011,(03) [5] 靳维海. 浅谈高速公路改扩建工程中路基施工质量控制[J]. 黑龙江交通科技, 2011,(06) [6] 封晓黎. 高速公路路基加宽施工技术[J]. 交通世界(建养.机械), 2011,(08)。