冲击压实技术在公路路基施工中的应用

王永科

（新疆华天工程建设股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011）

0 引言

自20世纪90年代末我国引入冲击压实技术起，我国的高速公路建设就开始了飞速的发展，尤其是最近几年，在经济体制改革的推动下，对于高速公路建设的需求大量增加，冲击压实技术也随之有了极大的改进[1]。冲击压实可以有效地减少因地面各点沉降值存在差异而使得地面平整度发生改变的现象，这一功能对于我国某些损坏情况严重的高速公路有着极大作用。冲击压实技术不但能降低工后沉降率，提高车辆通行率，还可增强路基强度，提高行车的安全性。由于冲击压实技术具有较好的实用性及经济性，使得其在公路路基施工中具有极大的推广应用价值。

1 冲击压实技术原理与范围

相较于一般的振动压实及传统的静压实，冲击压实是通过工作装置的动能与势能间瞬间的相互转化而实现的，且其所能造成的影响深度要大于振动压路机4倍左右，冲击能则可达到8倍左右。一般情况下，冲击压实设备主要为冲击压实机，该种设备的滚轮常见有三边形、四边形、五边形等多种形态，并拥有一系列交错排列的冲压面及凸点[2]。冲击压实机在行驶过程中，其凸轮将会被其所配套的大功率牵引车带动起来，继而使位于冲击压实轮上的凸点不断交替着重复落下与抬起的动作，在这一过程中将产生一种集中性的冲击能量，并起到揉压及滚压的作用。在该种作用的影响下，为数众多的细小裂缝出现在土体当中，地基内孔隙水得以通过这些细小裂缝排放出去，极大地缩短了土体的凝结时间。

在公路路基的施工中，应选择适用于工程的冲击式压路机。冲击式压路机的类型较多，目前在我国有12个厂家生产冲击式压路机，型号达数十个，因而在使用上不能一概而全，需要对工程的填土厚度、工程性质、设计方案、填料类型等方面进行综合性的考虑，从而选出适用于该工程实际情况的压路机类型。一般而言，五边形冲击式压路机适用于对旧水泥路进行改造（工作原理见图1），三边形冲击式压路机适用于对陈旧的沥青路、泥石路或是新修的土路、路基等进行改造。在处理路基地质差的工程时，相较于传统压实技术只能使用工序烦琐复杂的换土分层压实法，冲击压实技术对地质较差的地段进行直接处理，并可取得压实深度超过1m的效果。传统压实技术若要增加填方厚度，需首先处理地表，再以分层的方式填进新区，最后进行碾压，经过这一系列流程之后，回填厚度仅能达到40cm左右。而冲击性压实技术则可直接碾压路面，再进行填料碾压，经过这一流程之后，每层厚度可提高至90cm左右，不仅简化了流程，缩短了工期，也较传统压实技术更为有效。

图1 五边形冲击式压路机工作原理

2 冲击压实技术的应用

2.1 工程概况

以某公路工程为例，该工程位于新疆维吾尔自治区和硕县境内，公路工程全长为53km，道路红线宽为50m，中央分隔带为5m，路基面设计宽度为30m，车行道宽25m，人行道每侧宽5m。由于该工程所处地势较低，存在较多淤泥，且地下水位高，因而必须对该段路床实行厚度为0.80～3.0m的回填基础。然而在雨天时，例如煤矸石、黏土或是风化岩等材料易受到水的作用而影响施工，因此在雨天不适于作为回填路床的材料，这就提高了回填材料的选择难度。路基的压实工作要实现均匀密实且具有很高稳定性的难度较大，同时，根据公路施工标准，每一层的回填厚度都不可大于30cm，更是增加了路基施工难度。该工程路段地形较为复杂，导致基底工作面难以形成，填筑层过厚，块石间连接不严密，易出现松动移位。在此情况下，若路基沉降时间不充足，且施工工期过短，公路将极易出现地面翻浆、下沉、塌陷及产生裂缝等问题[3]。在处理该工程路床时，为了在缩短工期的同时保证工程质量，使用机械为主、辅以人力的施工方法。由于传统的压实技术并不能有效地增强该公路工程的路基密实度，故使用冲击式压路机进行施工。

2.2 技术应用

在对该工程进行施工时，为增强其路基强度和稳定性、降低差异沉降率及施工后沉降率，同时提升路基均匀性和密实度，采用冲击压实技术对该工程路基实行冲击碾压。选取一新建填土路基，确定该路基符合振碾标准，而后应用三边形冲击式压路机在其距离路基顶端的36cm处重复碾压约6遍，再检测其在压实度、弯沉以及平整度等方面的水平，并进行全方位比较，结果如下。

（1）检测压实度。每0.5m取试验段一处断面，再在每个断面的上、中、下部位各取一个观测点，在进行检测时，需要提前将表层的松动层清除掉，而后再以灌砂法检测压实度[4]。

（2）检测弯沉。对未使用冲击压实的路段实行系统方法检测其弯沉值，而对试验路段则使用自动弯沉仪检测。弯沉检测结果：K624+624～K625+000观测点数1 580个，弯沉代表值为5.32mm；K625+000～K625+300观测点数1 370个，弯沉代表值为6.13mm；K626+000～K626+000观测点数1 390个，弯沉代表值为8.40mm；而未经过冲击压实的路段观测点数1 230个，弯沉代表值为15.32mm。

（3）检测平整度。使用平整度测试车，对该工程试验路段及未经过冲击压实处理的某公路实行检测操作。平整度检测结果：K624+624～K625+000观测点数165个；K626+000～K626+000观测点数250个；K625+000～K625+300观测点数250个，标准偏差值为0.65mm，平均值为1.11mm；而未经过冲击压实的路段观测点数80个，标准偏差值为0.9mm，平均值为1.53mm。

3 结论

（1）安全事故是每一项工程都需要注意的重要问题，冲压前应提前对冲压范围附近的电力设施、生活设施、结构物、管线等进行调查，以事先做好安全措施，预防事故的发生。

（2）由于冲击压实的振动和冲击范围较广，对路基的平整性造成影响，导致路基高度存在差异，因而冲击压实不宜在路基顶面过高处应用，以50cm以下为最佳。此外，重复两次填土可降低路基弯沉受冲击压实的影响。

（3）在施工中，冲击压实的速度可对其冲击能量造成影响，因而为了提高施工效率，应尽量减少接头，并保持施工的连续性，以保证路基整体性不受影响。

（4）为避免路基表面出现砂化现象，进而阻碍冲击压实的作用力向深层扩散，使压实效果受到影响，对于呈干燥现象的路基表面可进行适当的洒水，并均匀拌和，防止砂化。

（5）当路基表面0.5m内的土体含水量较多时，将对压实效果产生极大影响，因为冲击压实机的作用力过大，因而当土体的含水量大时将发生“弹簧”、翻浆等现象。为此，需要将土体含水量控制在一定范围之内，如砂土的含水量在3%时为最合适。

（6）由于冲击压实的作用力过大，为了防止其损坏结构物，必须制定出相关的标准及对应措施，以将冲击压实机碾压路基时的作用力控制在一定的范围之内。压实前，需先行确认板涵顶上的填土超过4m，箱涵、管涵上的填方超过3m，护坡砌体与挡土墙间距应为1m以上，塔板边缘净距需保持2m左右，且严禁在禁压区内进行冲压。此外，若路基有土工格栅，且其高度为2m以下，也应禁止在该路段进行冲压[5]。

[1]唐勇.山区高速公路路基冲击压实的试验研究[J].西南公路，2009，6（3）：54.

[2]李宝成，于常永，刘彦伟.浅谈公路路基施工技术及其质量控制[J].科技传播，2011，2（12）：121.

[3]单文英，孙翰耕，冯守旭.高等级公路路基冲击压实技术及工程应用的试验研究[J].公路交通科技：应用技术版，2012（12）：53-67.

[4]郭明富.冲击压实技术在黄河冲积平原高速公路路基填筑工程的应用[J].交通世界：建养·机械，2011（12）：23.

[5]张树建.高等级公路路基冲击压实技术的探讨[J].黑龙江交通科技，2009，10（9）：86.