冲击碾压施工技术在湿陷性黄土路基中的应用

孔德林

湖南路桥建设集团有限责任公司 湖南长沙 410004

摘要：地基处理是路基填筑最重要的环节，尤其影响后期路基填筑质量及下沉量的控制。大部分湿陷性黄土地基处理采取了冲击碾压处理方法，通过对冲击碾压技术进行概述，对冲击碾压技术优势进行总结，提出了湿陷性黄土路基冲击碾压技术要点，并在施工中不断总结、优化，形成成熟的施工工艺技术，为同类型湿陷性黄土路基施工提供施工参考经验。

关键词：湿陷性黄土；路基；冲击碾压

    黄土地区修建高速公路经常伴随着湿陷性，处理方法也多种多样，适用条件各不相同。冲击碾压法适用于处理范围较大的浅层湿陷性黄土路段，该工艺由20世纪50年代南非提出，20世纪90年代全球推广，并逐步进入施工领域。

1 冲击碾压的原理

    冲击碾压主要是由曲面多边形组成的冲击轮冲击轮一般为3～5边多边形非圆凸轮组成，在牵引车的拖拽过程中使得冲击轮连续地翻滚，非圆凸轮在转动过程中与地面接触形成高差，在高差和重力的双重作用下冲击轮将重力势能转换成动能，对工作面进行搓揉（牵引车行驶速度带来的平动动能）、冲击（牵引车的大小带来了转动动能）、碾压（冲击轮的重量带来了重力势能）。冲击碾压具有振幅高、频率低的特点，将土体内的孔隙率减小，气体排出、土体颗粒挤压成整体，有效提高了被填筑土体密实度的效果，减少了工后沉降的质量隐患，达到路基整体稳定的效果。

2湿陷性黄土路基施工中冲击碾压技术优势

    （1）路基长度及冲击碾压速度要求。冲击碾压时要求路基长度不得小于100m，行驶速度控制在10～13km/h。距离小于100m时，速度还未达到要求时已到达碾压限界，需采取制动措施。冲击碾压速度过快时，遇到坑洼地段，会使冲击轮悬空，冲击轮与地面不能有效接触，影响压实效果，同时机械摆动幅度过大易损坏机械，冲击碾压速度过慢时，重力势能转换的动能达不到碾压要求。

    （2）冲击力大，碾压效果密实。冲击式压路机可产生300～600t的压实力，以25kJ的冲击式压路机为例，在冲击轮重量及牵引速度在13km/h的时候，对被碾压土体的冲击力可达到2000～2500kN，具有较大的冲击力和较好的压实效果。

    （3）工艺简单，处理效果良好。冲击碾压法属于一种浅层的特殊路基处理方式，是由牵引车和冲击轮组成，与换填垫层法相比省略了土方量的开挖和回填，与灰土挤密桩法相比减少了人员、材料的投入，施工工艺简单、成本低廉。湿陷性黄土路段冲击碾压的处理深度一般为0.5～1.5m，处理后湿陷性黄土的压缩模量相比未处理的压缩模量有明显提高，处理效果相对稳定。

    （4）冲击碾压后压实效果检测具有全面性。常规压路机碾压后采用灌砂法检测压实度，此方法只能检测该点的压实效果，测点以外的压实效果无法保障。冲击碾压施工完成后，采用沉降差法检测压实度，弥补了这一缺陷，具有全面性，实现了从点到面的检测。

3冲击碾压处理湿陷性黄土路基施工工艺

3.1冲击碾压施工工艺

    施工准备—含水率、压实度检测—冲击碾压5遍—观测沉降量—刮平、碾压—冲击碾压至第N遍—观测沉降量—冲击碾压结束。

3.2施工准备

    （1）场地准备。先清理原地面表土，冲击碾压施工所需场地应大于1500m2，碾压时有效长度不得小于100m，并在碾压端头处预留30m，方便掉头，宽度不得小于8m。压实度达到90%以上，若压实度不满足要求时采用单/双钢轮压力机碾压，满足要求后对局部坑洼地段填平，并用平地机进行整平，防止冲击碾压过程中冲击轮经过坑洼地段时受到颠簸弹起，影响压实效果。施工场地距离房建工程不得小于30m，距离桥梁工程、控制点、电线杆等不得小于10m。

    （2）机械准备。所选施工机械必须为25kJ以上的三边形冲击式压路机，冲击碾压速度不得小于规范要求，施工前应检查机械的运转是否正常。

    （3）确定相关参数。施工前进行冲击碾压试验段施工，确定单次施工的最佳长度、冲击碾压遍数、冲击碾压影响深度、沉降差检测等参数。冲击碾压处理深度D见式（1）。

（1）

    式中:α为修整系数；m为冲击轮的质量；g为重力加速度；h为冲击轮内外径之差。

    根据上式可得，冲击轮的重量和半径越大表明处理深度越大（重力加速度和修整系数均为定值，对处理深度无影响）。

   （4）沉降观测点布置。沉降观测点应设置在视线比较开阔的地段，观测范围无遮挡物，通视条件良好。

3.3含水率、压实度检测

    施工前检测被碾压路段的的含水率，采用烘干法检测，根据相关试验确定最佳含水率，被碾压路段含水率控制在规定要求范围内，若含水率过大时，可适当进行翻晒，若过小可适当洒水。对原地面进行压实度检测，检测合格后采用平地机将被碾压路段刮平。

3.4冲击碾压及沉降差观测

    冲击碾压时，被碾压路段宽度大于8m时，以路基中心线为分界点，将整个路基分为两半进行碾压。当被碾压路段小于8m时，影响冲击碾压设备调转方向，需在被碾压路基两端设置转弯区域，长度控制在30m。碾压时从线路的一侧向另一侧转圈错轮碾压，碾压过程中应保持匀速，不得突然加速或减速，以免影响压实效果。冲击碾压时以5遍为一个单元，一个单元碾压结束后立即进行沉降差观测，冲击碾压过程中如出现局部坑洼现象时，应及时采用平地机或推土机将其填平，因被碾压路段不平整可能会造成冲击轮与地面无法有效接触，影响整体压实效果。每个单元（5遍）碾压结束后调整碾压方向（由顺时针调整为逆时针或由逆时针调整为顺时针碾压），碾压时相邻两圈轮迹应紧贴，碾压结束标准为沉降差控制在1cm以内。

4施工注意事项

    冲击碾压施工具有一定的复杂性和系统性，工序比较多，任何一个环节控制不当，都会影响施工质量。因此，在具体施工中，要严格注意以下几点。

    （1）挡墙墙背、涵台台背、桥台及侧墙尾部2m水平距离范围内，当涵顶填土后小于2.0m时，严禁采用冲击碾压施工技术，避免发生坍塌事故，可采用液压夯实机对边角、死角做补强压实处理。

    （2）在冲击碾压施工中，如果外界气温比较高，或者风力比较大，压实土层表面比较干燥，则要进行洒水润湿处理，避免发生表面粉尘化，影响冲击能量的传递效果。

    （3）冲击碾压车辆转弯时，要合理调整转弯路线，促使冲击凸轮落点的不重复前次落点，避免发生波浪现象。

    （4）做好质量检查工作。通过事先布置好的观测点，分别检测和记录冲击碾压5遍、10遍、15遍、20遍后沉降标志的标高。压实度检测过程中，需要对每个断面检测至少2点，检测定距离中线2/3出，左右各布置一点，同样检测冲击碾压5遍、10遍、15遍、20遍后的压实度。每冲击完成一段后，需要对检测到的结果进行全面分析的整理，作为施工质量检测质量，并进行妥善保管。

5结束语

    综上所述，分析了路基冲击碾压施工技术的应用，分析结果表明，冲击碾压技术是公路路基施工中常用的技术，对提升路基施工质量，保证施工速度等方面有重要作用。但冲击碾压施工技术工序比较多，需要严格按照施工流程和工艺进行施工，才能提升路基施工的强度、稳定性、承载力，满足公路工程施工的需求，符合目前我国公路事业发展相关规范和标准，值得大力推广应用。

参考文献：

1.唐永胜．试析湿陷性黄土路基填筑施工技术及其质量控制［J］．工程建设与设计，2018(15):213－214．

2.程翀．黄土路基冲击碾压处治技术研究［J］．山西建筑，2018，44(02):127－128．

3.张利德．冲击碾压在城市道路湿陷性黄土路基处理中的应用研究［J］．城市道路与防洪，2020(10):159－162