浙江交工路桥建设有限公司浙江杭州310051
摘要：本文基于冲击压路机在含石量很高（60%—70%）的土石混填高填方路基施工中的应用实践，通过对路堤的沉降变形以及冲击影响深度进行现场试验研究，进一步分析了高含石量土石混填料在冲击压路机冲击碾压作用下压实的工作特性和作用机制。研究结果表明，冲击压实技术用于土石混填高路堤的压实施工不仅明显改善路堤的压实质量，而且由于冲击碾压后路堤产生压缩沉降，对减少路堤施工的工后沉降也有明显的效果，适合在以后类似工程中参考应用。
关键词：冲击碾压施工；高填路基；技术要点
利用冲击压路机冲击压实法进行土石混填路基的补强加固是非常有效的，其作用能够使路堤填料密实度提高、孔隙比减小，提高路堤的整体稳定性，控制路基的工后沉降且效果显著。这种施工方法具有施工简单、速度快、工期短、成本低和效益高的特点，适合在类似工程中推广运用。
1工程简介
本工程地处山地区，沿线无断裂构造经过，区域内较重要的构造形迹以褶皱构造为主，其中有由北西向东南延伸穿越谷积山背斜构造以及一些从属褶皱等。谷积山背斜构造南以八宝山断裂为界，北邻九龙山—香峪大梁向斜，总体呈近东西向延伸，东部倾伏端枢纽以10°左右倾伏角略向北东东偏转，为第四系掩盖。谷积山背斜核部出露的最古老地层是青白口系，翼部主要是寒武和奥陶系，沿线路均有出露。路基形式主要为高填方路基、半填半挖路基和挖方路基。路基回填高度较大，一般为5—26m。路基填料多为混合料，含石量60%—70%不等，岩石粒径25cm。考虑到该山区公路的特殊性，高填方路基普通压实机械难以达到密实度标准，将引起工后沉降、拉裂，影响交通安全，故采用冲击压路机对高填方路基进行冲击碾压，以提高施工效率，改善路基碾压密实度，减少工后沉降。
2冲击碾压工作原理及施工工艺标准
冲击压路机的作业方式是冲击和滚动重压复合行为，工作中压实轮对路基产生大振幅冲击剪切，以高振幅、低频率的方式将极高的能量压入地面，对路基产生强烈的冲击作用，有效增大压实厚度和压实体积，并减少压实遍数，从而大大提高路基的压实功效。
2.1工作原理
压实机一个工作周期可分为冲击轮重心上升、冲击轮重心下降、冲击轮冲击地面3个阶段。
冲击碾压作业开始后，处于静止的冲击轮在牵引设备的牵引力F与地面相互作用力R形成的升举力偶作用下，由静止平衡位置开始沿冲击面爬升，直至爬升至滚动角顶点A，此时，A点与冲击轮重心O处于同一垂线上，冲击轮爬升至最高位置。在设备牵引力F的继续作用下，冲击轮越过A点向前倾倒，冲击轮重力W相对A点产生冲击力矩，在冲击力矩的作用下，冲击轮加速向前滚动坠落，当冲击面大圆弧撞击地面时，冲击力矩达到最大值，此时地面受到巨大的冲击能量。
可见，非圆式多边形冲击轮的冲击碾压过程也是周期性储蓄能量和释放能量的过程。冲击轮在工作过程中所储蓄的能量来源于重心位置提升所蓄的势能、冲击轮以一定速度旋转所提供的动能、碾压轮在滚动中克服土体变形所作的功。显然，冲击能量的大小与冲击轮的质量、重心提升高度、碾压速度有关。
冲击压路机的冲击能量以低频大振幅的方式作用在土石混合料中，产生强大的冲击波向深层填料传播，能量在土石混合料中传递时克服土石颗粒之间的吸附力、黏聚力、接触力，使疏松的土石颗粒咬合状态变得紧密，土颗粒及细石颗粒逐渐填充到粗石颗粒孔隙之中，使填料得到压实，从而达到快速高效的压实土石混填料的目的，从而避免由于压实度不够、压实不均匀等引起的路堤较大变形、路基拉裂现象的产生，提高公路运行寿命。
2.2工法特点
（1）冲击碾压的施工速度快，效率高，冲击碾的速度最低速度控制在12km/h以上，对高填路基、连续段落路基施工，有较高的施工效率。
（2）冲击压路机较普通碾压机具有：碾压速度快、作用范围深，与传统的碾压机相比冲击压路机有着不可比拟的优势。
（3）施工成本较低，对高填路基填筑质量控制效果较好。
（4）控制工后沉降和不均匀沉降，提高路基的整体强度，保证路基的使用质量。
2.3冲击碾压施工工艺
本工程采用的国产冲击压路机，型号为YCT25，冲击势能25KJ，冲击压实力320-500T。牵引设备为中铁二十局集团西安工程机械有限公司生产型号为QCY360专用牵引设备，最大牵引力126KN。碾压按环形路线行驶，行驶速度在10—12km/h。冲击碾压场地宽度大于冲击压路机转弯半径的4倍，以场地中线将场地分成两半。第二个循环冲击压实与第一个循环冲击压实施工应重叠轮宽20cm，由一侧向另一侧逐步推进覆盖整个场地，冲击压路机在整个碾压场地通过一次为冲击压实完成一遍。冲击压路机向前行驶在纵向冲碾地面所形成峰谷状态，为使地面峰谷减小，表面接近平整，应按顺时针与逆时针方向每五遍进行交换作业一次。只有这样才能保证冲击地面受到均匀的冲击压实，能够使地基土密度均匀，地基强度提高幅度一致，不会出现漏冲或过冲现象。
3试验检测方案
按每20m一个横断面，每个横断面布置3个测点，分别是路基中线、距离左、右边线各1m处，测量冲击碾压前所布每个测点的高程和密实度。当冲击碾压完成10、15、20、25各碾压遍后，在碾压前已布置好的同一测点位置，进行测点高程测量和压实度检测。
质量控制：
（1）路基填筑施工时按标准化施工工艺作业。
（2）严格控制填料质量，当填料不合格时，弃掉或进行改良处理。
（3）若出现“弹簧、翻浆”现象应暂停施工，采取相应的晾晒、换填等技术措施后继续施工。
（4）填筑应从最低点起全断面水平分层填筑，采用重型压路机分层碾压密实，严格控制填料松铺厚度和碾压遍数。
（5）路基填筑摊铺时，施工面要形成2—4%的人字形坡，防止雨后出现积水；含水量控制在最佳含水量-3%—+2%时进行碾压。
（6）冲击碾压边角及转弯区域采取其它措施压实，以达到设计标准。
4试验结果及分析
4.1冲击碾压对高填方路堤沉降量变化的影响分析
根据不同冲击碾压遍数下的高程测量结果，绘制冲击碾压遍数与路堤平均沉降量的关系，路堤土石混填料经过冲击碾压后，在冲击压路机强大的冲击作用下，路基的填料顶面测点的沉降量非常明显，当冲击碾压遍数分别为10，15，20，25遍时，路基填筑冲压表面平均沉降量分别为2.5，4.9，5.9和6.5cm，同时沉降量随冲压遍数变化曲线出现的折点明显变得平缓，增长幅度也由大变小。这是因为在最初的几遍冲击碾压下，冲压的巨大动量在路堤表面冲击压实的同时，冲击波向路堤深处传播，使土石混合料的大小颗粒在外力的作用下克服颗粒间的阻力和咬合力产生位移，土颗粒与大小石块重新排列、相互靠近，把土颗粒挤压到大小石块的孔隙中，使单位孔隙体积减少，单位体积内的石块更加靠近，土颗粒也更加密实，这是填料出现压缩沉降的主要部分。
4.2冲击碾压对高填方路堤碾压密实度影响分析
根据不同冲击碾压遍数下的路堤碾压密实度的试验检测结果，绘制冲击碾压遍数与路堤平均密实度的关系，路堤土石混填料经过冲击碾压后，随着冲击碾压遍数的增加，路基的填料碾压密实度变化非常明显。当冲击碾压遍数分别为10，15，20，25遍时，路基碾压面平均压实度检测值分别为94.73%，94.78%，96.85%，97.96%。随冲击碾压遍数的增加，路基平均压实度检测值变化幅度也随之增大，最终趋于密实。
结论
采用本工法后，通过对已完成路基施工段的检测表明，冲击碾压可以有效的提高路基的压实度，保证路基的压实质量，而且费用不高，同时，路基填筑施工速度得到明显提高。
参考文献：
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