冲击碾压技术在高速公路路基施工中的应用

2022-04-18刘春来

交通世界 2022年9期

刘春来

（石家庄市交建高速公路建设管理有限公司平赞分公司，河北石家庄 050000）

0 引言

冲击碾压技术是一种针对浅地层的加固处理技术，现阶段在各种基建工程领域中应用较为广泛，特别在高速公路工程项目中也逐渐受到重视。相对于传统的路基碾压施工技术，冲击碾压技术进行路基施工时可达到节约施工成本、缩短工期的作用[1]。高速公路实际施工过程中，常会遇到路基土含水量高、土壤性能低等情况，在公路施工中容易造成路基不均匀沉降变形。综上所述，采用冲击碾压施工技术可解决该类问题，有效提高路基稳定性和强度。

1 冲击碾压技术的特点

在高速公路路基施工中，采用冲击碾压处理的主要原理为利用冲击碾压机，通过碾压作用将土层颗粒进行充分碾压，内部各粒径颗粒快速进行重新排列组合，使其相互均匀挤密，并将其中的水分和空气顺利排出，增大密实性的同时降低空隙率大小[2]，使其构成完整密实。此外，可增大土体层间的内摩擦阻力和黏聚力，有效增强土层的稳定性和整体强度，同时，土层经过冲击碾压处理后其水稳定性也能得到有效提高。

冲击碾压路基施工工艺与传统的路基施工相同，都是采用垂直振动作用力对土层进行夯实，同时兼具振动碾压、强夯、静力碾压等作用，利用自身设备中的冲击轮荷载借助行车速度完成路基碾压施工。冲击碾压施工技术特点包括：

（1）冲击力强。冲击式压路基施工时会对地基土层产生较大的冲击作用，在行车速度牵引下可持续进行冲击作用，路基土层会在作用力下持续压密，因此，其压实性能相对较好。

（2）低频率高振幅。冲击碾压施工主要采用高振幅低频率的方式进行压实施工，通常会基于2次/s的频率进行地基土的高幅度冲击。

（3）碾压效率高。冲击碾压施工技术适用于各种类型的路基碾压施工项目中，基于冲击碾压多次持续的原理来增大路基土的稳定性和压实度，其碾压效率较高。

2 工程概况

某高速公路全线长64.32km，全线桥隧比设计为41.2%，设计行车速度为120km/h，路基宽度为22.5m，路面设计为沥青混凝土结构形式，整体项目按照一级公路标准进行建设施工。通过对该高速公路进行现场勘察，所处地区主要以山区丘陵为主，同时伴随部分屯垦区，公路整体的土方开挖量共计660 000m3，此外，路基填方总量共计690 000m3，公路中几个标段存在高填方现象，最大落差达17.3m。该高速公路投入运营至今已有数年，随着公路交通量和行车荷载的不断作用影响，外加外界气候条件的长期影响，为路基养护施工带来一定难度。经建设单位研究决定，采用冲击碾压施工技术对软土路基进行碾压施工，并选择该公路中K78+400—K78+600用作试验路段，采用钻芯取样的方式通过室内试验检测冲击碾压施工质量。

3 冲击碾压施工工艺

3.1 设备及材料选定

本项目选择的冲击压路机型号为轮宽0.9m的三边拖地式双轮结构，夯击能为24kJ，控制压路机轮间宽度约为2.80m。路基冲击碾压施工前对压路机及其各项设备机具的尺寸和性能进行详细检测，以免压路机中各个接头出现松动或断接，同时配备好平地机、推土机、挖掘机、洒水车等。路基填筑材料选择塑性指数低于12的砂土材料，并将材料含水量控制在-4%～2%之间，避免含水量偏高而造成隆起或开裂现象，或含水量偏低导致出现严重松散或扬尘现象，选用的砂土填筑材料物理力学性能指标如表1所示。

表1 填筑材料物理力学性能

3.2 施工放样

采用全站仪设备针对中桩控制线和线路边缘线开展施工放样，为后续施工环节提供基础。在正式施工前对导线点和水准点进行定位测量，当存在偏移时应及时进行修补调整。直线路段应在距路基边线20m处开展施工放样，并对控制桩号中线进行合理控制，控制间距不得大于10m，随时对各项放样数据进行及时记录。

3.3 填土及平整作业

完成施工放样后采用方格填土规格进行加铺处理，并准确表明回填土的填筑高度，合理设计填土的回填宽度。沿路基外侧预留1m间距向内展开冲击压实处理，防止路基两侧外存在坍塌或凹陷现象。路基整平完毕后及时检测土体的含水量，经过检验合格后即可进行冲击碾压施工。

3.4 碾压施工

冲击碾压施工中应对路基摊铺厚度进行合理控制，确定在厚度低于1m距离后即可进行冲击碾压[3]。碾压施工的主要步骤可分为初压、复压、终压三个环节，初压施工由外侧向内侧沿中心线进行展开，确保轮宽重叠宽度在1/3左右，当碾压施工至路基中心线时可适当加速碾压处理。初压完成后及时进行复压处理，选用15t钢轮压路机进行碾压作业，遍数在5遍左右，轮宽重叠宽度同样控制在1/3左右，合理控制碾压速度，层上不得存在多余轮迹。采用静压进行2～3遍的终压施工，消除此前施工中造成的多余轮迹。在整个冲击碾压施工过程中严禁压路机急转弯和调头，碾压完毕后施工技术人员及时检测压实度和平整度。

3.5 接缝施工

设置挡板进行接缝施工，提前清除接缝边缘处的杂物和碎石，清除完毕后在内壁涂一层黏层油，提高接缝内部的湿润度。采用热接缝施工处理时可先预留一段间距作为基准高程，按照规范施工顺序进行横向接缝和纵向接缝处理。

4 施工质量检测

采用冲击碾压施工技术对该高速公路路基进行碾压，施工完毕后选取典型标段进行施工质量检查。具体为采用钻芯取样的方式获得多个试件，结合室内试验检测试件的压缩模量，对比冲击碾压后路基土体的压缩模量变化情况，其检测结果如表2所示。试验检测结果表明，增大冲击碾压次数后，路基土体的整体压缩模量逐渐增大，表明路基土体经过冲击碾压施工处理后其抗变形能力和承载能力均得到一定提高，路基施工质量良好。