浅析冲击压实技术在路基工程中的应用

发表时间：2015-05-18T17:33:21.083Z 来源：《工程管理前沿》2015年第5期供稿 作者： 王安生

[导读] 冲击压实技术是采用冲击压路机对地基土或填料进行冲击碾压，以提高地基土或填料的密实度、稳定性及强度的施工方法。王安生

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摘要：本文通过分析冲击压实技术的特点及工艺原理，深入探讨冲击压实技术在公路路基施工中的应用，并结合多年工作经验，经过调研总结得知冲击压实技术具有减少路基工后沉降、提高路基整体强度、加固软弱地基以及改进填石路堤施工工艺的作用。 关键字：冲击压实；公路工程；路基施工；技术效果 引言

冲击压实技术是采用冲击压路机对地基土或填料进行冲击碾压，以提高地基土或填料的密实度、稳定性及强度的施工方法。冲击压实技术的开发应用，加速了岩土工程压实技术的发展，在解决路基工程质量隐患方面得到广泛应用，有效地减少路基的工后沉降与差异沉降，保证路堤的整体的稳定性，对碾压成型路基的路床、路堤进行经验性追加冲碾遍数，提高了路基的整体强度与均匀性，对湿陷性黄土地基或软弱地基进行冲击碾压的前处理，使地基满足承载力与稳定的要求；对砂石路面、水泥混凝土路面等旧路应用冲击碾压技术进行改建，可加快施工进度，达到工程质量要求。 一、冲击压实的技术特点及工艺原理 1、冲击压实的技术特点

冲击压实技术是近些年发展起来的一种新型路基压实技术，它不同于传统的压实方法，是夯实与滚动压实技术的结合，它打破了传统圆形截面压实轮的理念，采用非圆形双轮滚动产生冲击与搓揉作用相结合的新型压实技术，将振动压实的高频率、低振幅改为高振幅、低频率，在压实作业中较大地增加了对土石方的压实功能,当机器行走时，在轮面与地面阻力的作用下，轮轴反复抬升和落下进而使钢轮冲击夯压地面，较大的增加了对土石方的压实能量。 2、冲击压实技术的工艺原理

冲击压实技术的施工流程是通过采取高能量的冲击碾压机，对公路路基采取连续作业的冲击压实，随着冲击压实遍数的增加，使得土层由上到下得到压密，从而形成加固层有效满足公路路基承载力以及稳定性的要求。这种技术工艺关键在于传给公路路基的冲击能力有剪切波、压缩波、以及瑞利波所联合传播。由于压缩波是平行于波阵面进行推拉运动，这将有利于上层土粒错位；而剪切波的正交横向运动，以及瑞利波的水平和竖向分向运动，将有利于使上层土粒受剪，从而使上部土层得到压实。该技术工作原理与强夯法类似，但其施工工艺更简单，而且施工快速加上施工费用少，施工中也优于其他压实方法。但是，工程实践表明，公路路基施工采取冲击压实技术，必须结合路基自身地质条件，正确选取施工工艺参数，采取路基沉降量变化为主，合理确定其碾压遍数，才能有效满足经济和加固的目的。 二、冲击压实技术在路基工程中的应用

在公路工程路基的施工过程中，如果使用冲击压实技术，不仅可以增强路基工程的均匀性以及密实度，还可以加速软基的沉降固结；路基施工中使用冲击压实技术，还可以加速软土地基的沉降与加固，从而加速软基沉降固结，解决在路基施工中软基囤结的问题。当公路需要升级改建时，就必须要提高路基的质量，确保路基的压实标准，采用冲击碾压技术，不仅减少挖路面、路基的麻烦，还能直接在旧路上用冲击压路机进行冲碾施工，使路基达到质量要求，冲击压实技术还可使地基土表面厚度固结，加快旧路改造中的施工进度，保证工程质量。冲击压实技术在路基工程中的应用主要有两种情况。 1、特殊土地地基的加固处理

对于湿陷性黄土地基,通常选择强夯法进行冲击压实,例如某高速公路的路基为湿陷性黄土地基,选择25kJ三边形的冲击压路机冲辗地表面,待40遍后,120mm的土基压实度平均为92.5%,由原来黄土干密度1.40mg/cm3,提高至1.73g/cm3,湿陷系数从0.453降低至0.0021,完全消除湿陷性。土基1m内弹性模量>80MPa,技术指标完全满足地基加固要求。对于软土地基处理,采用冲击压实,可加速沉降和加固,待辗压至34遍,空隙水压力从11.13kPa提高至16.832kPa,通过监测得知,冲击压实技术使用冲击压机,对地面产生冲击能,土体受到压与拉的作用,软土的自由水通过塑料排水版从地表排除,从而提高土体密实度,加快软基沉降、固结。若需填筑路堤,选择冲压压路机进行分层辗压,在施工时刻加快软基固结速度,便于软基沉降、固结。 2、加快旧路改造施工

当公路需要升级,进行旧路改造时,需加强路基质量,达到新路压实等级。常规做法是将路面、路床、路堤开挖,并重新回填,再分层压实,以满足规定压实度,而水泥路面、沥青路面需进行翻挖、清除。采用冲击压实技术,要适当开挖路基、路面,并在原路面的基础上实施冲辗施工,直到路基质量达到相应的技术性能指标为止。采用冲击压实技术,可节约公路材料,保护环境,确保工程质量,缩短公路改建工期。某公路在改建时,由砂石路面低等级公路提升至二级公路,选择25kJ双轮冲击压路机,对旧路进行直接冲辗,待试验段完工后,再指导全线施工。 三、公路路基冲击压实的技术效果 1、减小路堤的工后沉降率

通过室内模型试验与现场路堤沉降量试验观测，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。一般在斜坡地形的路基断面会加大沉降量的差异，若路堤压实层厚度与填料不均匀，压实不足或均匀性不好，受到土石自重压密变形，会形成拉伸与压缩应变区，使差异沉降加大。当两点沉降量梯度大于0.6%以上，有可能产生变形裂缝，山区高填方路基上常见到纵向或横向裂缝。高填方路堤采用冲击碾压技术施工可使工后沉降率接近0.1~0.15%，能较好地避免差异变形所引发的裂缝，这是解决土石高填方路堤变形病害的有效技术措施。

2、提高路基整体强度与均匀性

使用冲击压路机分层冲击碾压高路堤与补压振碾达标路床工程，能较好地提高路基的整体强度与均匀性，有利于避免路面的早期损坏，延长路面的良好服务水平。不同土石路基通过冲击补压20遍后，不但强度有所进步，而且使原来振动压实达到路床压实标准的路基下沉5—7cm，假如下沉量超过7cm，则原有压实度不足；同时冲碾20遍后，在1.5m层厚范围内压实度均增加3%—5%。由于冲击碾是路床顶

面上全面积的均匀冲碾压实，达到了全路基的直接检验与补充追加压实，达到了全路基的直接检验与补充追加压实，在路床顶面以下1.5m形成连续、均匀、密实的加固层，进步了路基路面的综合强度与稳定性。 3、冲击压实加固软弱地基

冲击压实机对地面施加冲击能量，使土体受拉、压作用，软土自由水经塑料排水板排出地表后土体密实度增加，加速了软基的沉降固结。假如在软基上填筑路堤，采用冲击压实机分层碾压工艺，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。 4、改进填石路堤施工工艺

为使施工路堤工后沉降达到最小，应压实到理想结果。通常石料的级配越好，压实所能达到的密实度和弹性模量就越高。这种高振幅、低频率的冲击能量对路堤分层均匀碾压后，可使石块之间嵌锁密实，填石体承受冲击荷载所产生的沉降变形远大于填石路堤建成后自重与外荷引起的变形沉降，避免路堤出现引起路面产生裂缝的差异变形沉降。根据填石工程与施工特点，采用冲击压实配套设备压实效果最好。

四、结束语

冲击压实技术作为路基压时的重要补强手段，从机械设备的选择，冲击碾压的遍数，到冲击压路机的合理行走速率，冲击碾压后的处理，后续的质量检查等环节，都必须严格按照标准操作。冲击碾压法采用的是一种新型压实设备,目前还没有一套成熟的理论和设计计算方法,用冲击碾压法处理地基时,一定要根据现场的地质条件和工程的使用要求,正确选用各个施工参数,才能达到有效而经济的目的。在路基工程施工时,采用冲击碾压法进行地基处理是切实可行的,能高深度压实原地基。 参考文献：

[1]王霞．公路路基施工中冲击压实技术的应用［J］．科技传播，2011，(14)． [2]李昶，王传文.路基冲击压实效果分析[J]公路交通科技，2008,16（4）.