冲击碾压技术在公路填方路基工程中的应用研究 冲击碾压技术在公路填方路基工程中的应用研究
唐成洲
(石家庄市公路桥梁建设集团，石家庄 050000）
【摘 要】公路工程的施工质量对国民经济的发展和安全具有重大的影响，随着社会的发展，不断有新的技术应用到公路工程施工中。论文针对目前公路工程路基施工中常用的冲击碾压技术展开研究，基于其应用原理论述该技术的应用特点及施工工艺措施，并将该技术应用于实际工程中，为冲击碾压技术的进一步应用奠定基础。
【关键词】公路工程；路基施工；冲击碾压技术
【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.03.056
1 引言
随着国民经济的发展，公路建设工程迅速壮大，对工程质量提出了更高的要求。路基是公路工程中的重要组成部分，是其主要承重部位，公路施工过程中常引入先进的技术来提高其施工质量。在公路工程中，路基一方面要承受车辆长期冲击荷载，另一方面要承受外界环境的侵蚀。为保证公路工程的施工质量，保障路基在使用过程中的安全性和可靠性，研究路基施工技术十分必要[1～4]。本文基于常用冲击碾压技术的应用原理，针对其应用特点和施工工艺展开研究，并将其应用于实际工程中，为其进一步的广泛应用提供理论基础。
2 冲击碾压技术的应用原理
冲击碾压技术是公路工程中常用的路基施工技术，为获得均匀和平整的路基常采用冲击压路机对路基表面进行循环碾压，因此，相对于静态碾压技术和振动碾压技术，具有低频率高振福、冲击力量大、碾压效果好等优势。冲击碾压技术使用的冲击压路机振动频率为2次/s，下落距离为10～20cm，冲击力量可高达15～30kJ，这种低频率高振福的冲击负能量由于动能和势能的双重作用，可以获得振动击实和强夯的效果；由于冲击力量大，冲击压路机的击实功能可以在土壤深处累积，波及深度较大；同时，冲击碾压技术得到的路基整体硬度较好，能够缓解路基施工的沉陷和变形，碾压速度快。
3 冲击碾压技术在路基施工中的作用
冲击碾压技术应用于路基工程中具有提高路基强度、降低路基沉降和加固特殊地带地基等特点。
3.1 提高路基的强度和均匀性
路基采用冲击碾压技术施工，可以提高其弹性模量，进而提高路基的施工质量。一般采用冲击型压路机循环碾压20次后，路基的压实度能够提高1%～3%，进而提高路基的强度。同时，施工完成后，路床的顶面区域可以形成均匀密实的加固层，提高了路基的强度和均匀性及稳定性，有利于进一步的施工。
3.2 降低沉降率
公路工程由于其使用特性，路面长期承受车辆的冲击荷载磨损和外界不良环境的侵蚀，会发生变形或破损，同时，由于土石的自重也会产生路堤压缩沉降。当路堤沉降到一定程度时，公路即会产生变形或者横向裂缝和纵向裂缝，一方面影响其使用寿命，另一方面会造成安全隐患。冲击型压路机循环碾压施工后，路基的沉降率下降，进而避免了路面的裂缝产生，提高公路工程的使用寿命及使用安全性能。
3.3 特殊地点的地基加固
我国地域辽阔，南北跨度较大，公路四通八达，气候环境和地形差异较大，给工程建设带来巨大的难题。在一些特殊地带有可能需要对地基进行加固处理，目前，常见的处理方法就是对软土地基进行夯实加固，但这种方法也带来了一系列的弊端。目前，技术改进后采用冲击碾压法对地基进行加固，一方面增加路基的密实度，提高加固强度；另一方面，冲击碾压技术能够减小湿陷系数，进而增加路面的干密度。
4 冲击碾压技术的施工工艺
在公路工程施工过程中，为保证路面的后期使用性能和安全性能，施工工艺对工程质量至关重要。
4.1 冲击碾压技术的工艺参数
路基施工时采用冲击碾压技术应控制路基填埋深度、施工作业、原材料等工艺参数。当路基深度小于1.5m时，采用常规碾压技术；当路基深度大于或等于1.5m时，才可以使用冲击碾压技术施工。施工作业面的长度应保证在300～500m之间，不宜过短。碾压材料应优先选用含水率为2%左右的砂性土，且土的塑性指数宜在12以上。
4.2 冲击碾压技术施工工艺
为保证最优施工效果，采用冲击碾压法时应注意施工操作流程、施工机器及器材的使用。普通压路机一般采用压半轮或者部分轮的方式重复碾压，冲击型压路机利用较强的冲击力使力扩散至土壤深度，从而进行碾压的方法，冲击压路机的碾压行程如图1所示。
图1 冲击型压路机碾压形式
4.3 碾压行走路线
冲击碾压技术的碾压采用2遍冲碾的方式，1遍冲碾时“先两边，后中间”进行6次碾压，采用横向排压将整个路基表面碾压1遍。冲击型压路机的轮距为90cm，内侧边距为1.15m，当完成一次冲击时，压轮转动两次，此时形成4m宽的碾压带。1遍冲碾时由于压轮转动2次，因此，形成两边宽度为13cm的冲碾间隙。
当1遍冲碾结束后进行2遍冲碾，此时以1/6的轮间距纵向交错碾压6遍，每一次碾压均向内侧移动20cm，以保证1遍冲碾形成的碾压间隙都能成形。同时碾压时要保证是从路基的1遍朝另一侧推行，直到完成所有碾压过程。在2次冲碾时，若碾压的碾轮轨迹过深，则应使用推土机将路面推平，以免影响压路机的行走速度。在1遍冲碾和2遍冲碾过程中，应适当实时洒水，避免路面由于施工引起大量扬尘。
5 冲击碾压技术在公路工程施工中的实际应用
5.1 工程概况
将冲击碾压技术应用于某段公路工程路基施工，工程中的要求填方高度为200cm，在实际施工时，为保证工程质量，填方高度为160cm，路基冲击碾压30遍。碾压前，按照要求准备好冲击型压路机、洒水车、推土机及其他测试工具。准备工作完成后利用冲击型压路机对路基进行碾压。碾压过程中，路基的填埋材料选择含水率较高且在8%左右的的低液限黏土，黏土的最大干密度约为2.3g/cm3，当填埋高度过高时，应及时用推土机将路面推平整。在试验路段上每隔20m应设置监测点，监测点要求布置在路中线左右两侧各1m的位置，每一个监测点均使用灌砂法对路基表面的压实度进行测试，同时记录试验数据。
5.2 施工步骤
施工准备工作开始前，要对路基进行检测和放样，并对路基设置网格，预留一定的宽度方便后期填埋。测试路基表层以下的土壤层含水量，当含水量达到8%时，方可进行路基碾压。在施工过程中，要时刻注意灰层飘扬，及时洒水。
碾压时，根据冲击型压路机的轮距特点，即轮宽90cm，轮间距1.15m，选择合适的碾压位置，保证后一遍碾压时经过的是前一边碾压的轮距位置。根据冲击型压路机的行走路线，碾压后两边的间隙为13cm左右，因此，在2遍冲压时，应将碾压轮移动20cm左右，以此类推，保证整个路基面层碾压的平整性和均匀性，使路基形成均匀的加固层。
对实验路段路基反复碾压40遍后，形成厚度为100～150cm的加固层，此时，对不值得监测点进行压实度测量，并精确的记录每个监测点的实际高度。根据工程经验，在碾压数遍后路基厚度30cm以下会形成块状的土壤层，不能精确的反映出路基的实际压实度值，需要挖除30cm厚的土壤层后进行压实度的检测。路基压实度的测试采用灌砂法，在该试验路段选择碾压5次、10次、15次和20次时检测路基的压实度。记录实验结果如表1所示。
表1 冲击碾压施工中的数据分析
检测桩号 碾压5次 碾压10次 碾压15次 碾压20次平均沉陷值/mm 1 95.6 96.1 96.6 97.6 46 2 94.4 95.2 95.8 96.2 38 3 95.8 96.7 97.4 97.8 51 4 95.3 96.4 97.3 97.3 42 5 94.3 95.6 96.7 97.3 44压实度/%
由表1中的数据可以看出，采用冲击碾压技术施工后，试验路段路基的压实度均可以达到相关标准的要求。因此，在路基工程中，当填筑厚度大于150cm时，宜采用冲击碾压技术进行施工，同时,为保证路基的压实度及施工质量，应对路基表面碾压20遍。
6 结语
随着我国公路工程建设的迅速壮大，工程的使用性能和耐久性能得到越来越多的重视。在使用过程中，为保证路面的使用寿命和行驶车辆的安全性，公路工程应保证施工质量，而路基作为公路工程中的重要组成部分，其施工水平和施工质量关系到整个公路工程的施工质量。冲击碾压技术是路基工程施工中的主要技术之一，了解其应用原理及作用特点，掌握冲击碾压技术的施工工艺，有助于该项技术的进一步应用，保证公路工程的施工质量。同时，施工技术的不断创新和改良，为公路工程的发展提供更多的技术支撑。
【参考文献】
【1】肖海军.公路路基施工冲击碾压技术的应用[J].建材与装饰，2015 (51):257-258.
【2】李燕.路基施工中冲击碾压技术的应用研究[J].山西建筑，2010，36 (27):263-264.
【3】姜永梅，刘富.冲击碾压技术在公路路基施工中的应用[J].江西建材，2015(1):206.
【4】白刚峰，刘文杰.公路工程高填方路基施工中冲击碾压技术的应用[J].技术与市场，2014，21(12):208.
Study on the Application of Impact Rolling Technology in Subgrade Engineering
TANG Cheng-zhou
（ShijiazhuangCityHighwayandBridgeConstructionGroup,Shijiazhuang 050000,China）
【Abstract】The construction quality of highway engineering has a great influence on the development and safety of national economy.Withthedevelopmentofsociety,newtechnologyhasbeenappliedtohighwayconstruction.Inthispaper,theimpactrolling technology commonly used in roadbed construction of highway engineering is studied.Based on its application principle,the application characteristics and construction technology measures of this technology are discussed.The technology is applied in practicalengineering,andfurtherapplicationofimpactrollingtechnologyLaythefoundation.
【Keywords】highwayengineering;roadbedconstruction;impactrollingtechnology
【中图分类号】U416
【文献标志码】A
【文章编号】1007-9467（2017）03-0168-03
【收稿日期】2016-12-13
【作者简介】唐成洲（1985～），男，重庆人，助理工程师，从事公路与桥梁工程研究。
冲击碾压技术在公路填方路基工程中的应用研究 冲击碾压技术在公路填方路基工程中的应用研究
唐成洲
(石家庄市公路桥梁建设集团，石家庄 050000）
【摘 要】公路工程的施工质量对国民经济的发展和安全具有重大的影响，随着社会的发展，不断有新的技术应用到公路工程施工中。论文针对目前公路工程路基施工中常用的冲击碾压技术展开研究，基于其应用原理论述该技术的应用特点及施工工艺措施，并将该技术应用于实际工程中，为冲击碾压技术的进一步应用奠定基础。
【关键词】公路工程；路基施工；冲击碾压技术
【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.03.056
1 引言
随着国民经济的发展，公路建设工程迅速壮大，对工程质量提出了更高的要求。路基是公路工程中的重要组成部分，是其主要承重部位，公路施工过程中常引入先进的技术来提高其施工质量。在公路工程中，路基一方面要承受车辆长期冲击荷载，另一方面要承受外界环境的侵蚀。为保证公路工程的施工质量，保障路基在使用过程中的安全性和可靠性，研究路基施工技术十分必要[1～4]。本文基于常用冲击碾压技术的应用原理，针对其应用特点和施工工艺展开研究，并将其应用于实际工程中，为其进一步的广泛应用提供理论基础。
2 冲击碾压技术的应用原理
冲击碾压技术是公路工程中常用的路基施工技术，为获得均匀和平整的路基常采用冲击压路机对路基表面进行循环碾压，因此，相对于静态碾压技术和振动碾压技术，具有低频率高振福、冲击力量大、碾压效果好等优势。冲击碾压技术使用的冲击压路机振动频率为2次/s，下落距离为10～20cm，冲击力量可高达15～30kJ，这种低频率高振福的冲击负能量由于动能和势能的双重作用，可以获得振动击实和强夯的效果；由于冲击力量大，冲击压路机的击实功能可以在土壤深处累积，波及深度较大；同时，冲击碾压技术得到的路基整体硬度较好，能够缓解路基施工的沉陷和变形，碾压速度快。
3 冲击碾压技术在路基施工中的作用
冲击碾压技术应用于路基工程中具有提高路基强度、降低路基沉降和加固特殊地带地基等特点。
3.1 提高路基的强度和均匀性
路基采用冲击碾压技术施工，可以提高其弹性模量，进而提高路基的施工质量。一般采用冲击型压路机循环碾压20次后，路基的压实度能够提高1%～3%，进而提高路基的强度。同时，施工完成后，路床的顶面区域可以形成均匀密实的加固层，提高了路基的强度和均匀性及稳定性，有利于进一步的施工。
3.2 降低沉降率
公路工程由于其使用特性，路面长期承受车辆的冲击荷载磨损和外界不良环境的侵蚀，会发生变形或破损，同时，由于土石的自重也会产生路堤压缩沉降。当路堤沉降到一定程度时，公路即会产生变形或者横向裂缝和纵向裂缝，一方面影响其使用寿命，另一方面会造成安全隐患。冲击型压路机循环碾压施工后，路基的沉降率下降，进而避免了路面的裂缝产生，提高公路工程的使用寿命及使用安全性能。
3.3 特殊地点的地基加固
我国地域辽阔，南北跨度较大，公路四通八达，气候环境和地形差异较大，给工程建设带来巨大的难题。在一些特殊地带有可能需要对地基进行加固处理，目前，常见的处理方法就是对软土地基进行夯实加固，但这种方法也带来了一系列的弊端。目前，技术改进后采用冲击碾压法对地基进行加固，一方面增加路基的密实度，提高加固强度；另一方面，冲击碾压技术能够减小湿陷系数，进而增加路面的干密度。
4 冲击碾压技术的施工工艺
在公路工程施工过程中，为保证路面的后期使用性能和安全性能，施工工艺对工程质量至关重要。
4.1 冲击碾压技术的工艺参数
路基施工时采用冲击碾压技术应控制路基填埋深度、施工作业、原材料等工艺参数。当路基深度小于1.5m时，采用常规碾压技术；当路基深度大于或等于1.5m时，才可以使用冲击碾压技术施工。施工作业面的长度应保证在300～500m之间，不宜过短。碾压材料应优先选用含水率为2%左右的砂性土，且土的塑性指数宜在12以上。
4.2 冲击碾压技术施工工艺
为保证最优施工效果，采用冲击碾压法时应注意施工操作流程、施工机器及器材的使用。普通压路机一般采用压半轮或者部分轮的方式重复碾压，冲击型压路机利用较强的冲击力使力扩散至土壤深度，从而进行碾压的方法，冲击压路机的碾压行程如图1所示。
图1 冲击型压路机碾压形式
4.3 碾压行走路线
冲击碾压技术的碾压采用2遍冲碾的方式，1遍冲碾时“先两边，后中间”进行6次碾压，采用横向排压将整个路基表面碾压1遍。冲击型压路机的轮距为90cm，内侧边距为1.15m，当完成一次冲击时，压轮转动两次，此时形成4m宽的碾压带。1遍冲碾时由于压轮转动2次，因此，形成两边宽度为13cm的冲碾间隙。
当1遍冲碾结束后进行2遍冲碾，此时以1/6的轮间距纵向交错碾压6遍，每一次碾压均向内侧移动20cm，以保证1遍冲碾形成的碾压间隙都能成形。同时碾压时要保证是从路基的1遍朝另一侧推行，直到完成所有碾压过程。在2次冲碾时，若碾压的碾轮轨迹过深，则应使用推土机将路面推平，以免影响压路机的行走速度。在1遍冲碾和2遍冲碾过程中，应适当实时洒水，避免路面由于施工引起大量扬尘。
5 冲击碾压技术在公路工程施工中的实际应用
5.1 工程概况
将冲击碾压技术应用于某段公路工程路基施工，工程中的要求填方高度为200cm，在实际施工时，为保证工程质量，填方高度为160cm，路基冲击碾压30遍。碾压前，按照要求准备好冲击型压路机、洒水车、推土机及其他测试工具。准备工作完成后利用冲击型压路机对路基进行碾压。碾压过程中，路基的填埋材料选择含水率较高且在8%左右的的低液限黏土，黏土的最大干密度约为2.3g/cm3，当填埋高度过高时，应及时用推土机将路面推平整。在试验路段上每隔20m应设置监测点，监测点要求布置在路中线左右两侧各1m的位置，每一个监测点均使用灌砂法对路基表面的压实度进行测试，同时记录试验数据。
5.2 施工步骤
施工准备工作开始前，要对路基进行检测和放样，并对路基设置网格，预留一定的宽度方便后期填埋。测试路基表层以下的土壤层含水量，当含水量达到8%时，方可进行路基碾压。在施工过程中，要时刻注意灰层飘扬，及时洒水。
碾压时，根据冲击型压路机的轮距特点，即轮宽90cm，轮间距1.15m，选择合适的碾压位置，保证后一遍碾压时经过的是前一边碾压的轮距位置。根据冲击型压路机的行走路线，碾压后两边的间隙为13cm左右，因此，在2遍冲压时，应将碾压轮移动20cm左右，以此类推，保证整个路基面层碾压的平整性和均匀性，使路基形成均匀的加固层。
对实验路段路基反复碾压40遍后，形成厚度为100～150cm的加固层，此时，对不值得监测点进行压实度测量，并精确的记录每个监测点的实际高度。根据工程经验，在碾压数遍后路基厚度30cm以下会形成块状的土壤层，不能精确的反映出路基的实际压实度值，需要挖除30cm厚的土壤层后进行压实度的检测。路基压实度的测试采用灌砂法，在该试验路段选择碾压5次、10次、15次和20次时检测路基的压实度。记录实验结果如表1所示。
表1 冲击碾压施工中的数据分析
检测桩号 碾压5次 碾压10次 碾压15次 碾压20次平均沉陷值/mm 1 95.6 96.1 96.6 97.6 46 2 94.4 95.2 95.8 96.2 38 3 95.8 96.7 97.4 97.8 51 4 95.3 96.4 97.3 97.3 42 5 94.3 95.6 96.7 97.3 44压实度/%
由表1中的数据可以看出，采用冲击碾压技术施工后，试验路段路基的压实度均可以达到相关标准的要求。因此，在路基工程中，当填筑厚度大于150cm时，宜采用冲击碾压技术进行施工，同时,为保证路基的压实度及施工质量，应对路基表面碾压20遍。
6 结语
随着我国公路工程建设的迅速壮大，工程的使用性能和耐久性能得到越来越多的重视。在使用过程中，为保证路面的使用寿命和行驶车辆的安全性，公路工程应保证施工质量，而路基作为公路工程中的重要组成部分，其施工水平和施工质量关系到整个公路工程的施工质量。冲击碾压技术是路基工程施工中的主要技术之一，了解其应用原理及作用特点，掌握冲击碾压技术的施工工艺，有助于该项技术的进一步应用，保证公路工程的施工质量。同时，施工技术的不断创新和改良，为公路工程的发展提供更多的技术支撑。
【参考文献】
【1】肖海军.公路路基施工冲击碾压技术的应用[J].建材与装饰，2015 (51):257-258.
【2】李燕.路基施工中冲击碾压技术的应用研究[J].山西建筑，2010，36 (27):263-264.
【3】姜永梅，刘富.冲击碾压技术在公路路基施工中的应用[J].江西建材，2015(1):206.
【4】白刚峰，刘文杰.公路工程高填方路基施工中冲击碾压技术的应用[J].技术与市场，2014，21(12):208.
Study on the Application of Impact Rolling Technology in Subgrade Engineering
TANG Cheng-zhou
（ShijiazhuangCityHighwayandBridgeConstructionGroup,Shijiazhuang 050000,China）
【Abstract】The construction quality of highway engineering has a great influence on the development and safety of national economy.Withthedevelopmentofsociety,newtechnologyhasbeenappliedtohighwayconstruction.Inthispaper,theimpactrolling technology commonly used in roadbed construction of highway engineering is studied.Based on its application principle,the application characteristics and construction technology measures of this technology are discussed.The technology is applied in practicalengineering,andfurtherapplicationofimpactrollingtechnologyLaythefoundation.
【Keywords】highwayengineering;roadbedconstruction;impactrollingtechnology
【中图分类号】U416
【文献标志码】A
【文章编号】1007-9467（2017）03-0168-03
【收稿日期】2016-12-13
【作者简介】唐成洲（1985～），男，重庆人，助理工程师，从事公路与桥梁工程研究。