淺談高速公路沖擊壓實工藝

劉海儒

(承德市公路工程管理處)

1 壓實技術(shù)的概念

壓實技術(shù)是集被壓材料、壓實設(shè)備及壓實工藝為一體的綜合技術(shù)，在壓實技術(shù)發(fā)展的初期，人們往往僅注意壓實設(shè)備的改進和發(fā)展，而忽略了壓實工藝和被壓材料的研究，直到振動壓路機出現(xiàn)之后，在研究振動壓路機的振動參數(shù)優(yōu)化時，人們才開始注意到被壓材料和壓實設(shè)備之間是有關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該把它們作為一個整體考慮，只有將振動壓路機的振動頻率選擇在壓實設(shè)備與被壓土壤系統(tǒng)的共振頻率附近，才能獲得最佳的壓實效果，從此人們開始注意到被壓材料在壓實技術(shù)中有著不容忽視的作用。

其后的研究表明，不同的被壓材料對于同種壓實設(shè)備所反映出的壓實特性是不一樣的，級配砂的壓實特性較好，而單一顆粒尺寸的砂、細(xì)粒的粉土和粘土的壓實特性較差;即使是同一種土壤，其含水量對壓實也有很顯著的影響，在某一含水量附近，可獲得較好的壓實特性，含水量高于或低于這一值，壓實性能均變差，所以說，被壓材料的性質(zhì)與壓實特性密切相關(guān)。

通過對被壓材料更深入的研究，還發(fā)現(xiàn)材料的壓實特性不僅與壓實設(shè)備的壓實力有關(guān)，還與壓實工藝有關(guān)，不同的土壤對各種壓實工藝所呈現(xiàn)出的壓實特性是完全不同的。這里以對松砂碾壓為例。第一種壓實工藝是碾壓開始就用強檔振動碾壓，其結(jié)果可能是被壓砂不斷向碾輪兩側(cè)翻壅，不僅導(dǎo)致被壓表面平整度很差，而且導(dǎo)致整體壓實度降低。第二種壓實工藝是開始先靜碾1～2遍，再以弱振檔碾壓1～2遍，然后再以強震檔壓實，最后再封層碾壓。實踐證明后一種壓實工藝能獲得很好的壓實度，且表面平整度也較好，由此可知，壓實工藝對壓實效果有至關(guān)重要的影響。

壓實設(shè)備對壓實效果有很大的影響，這已是無爭的事實。不同的壓實設(shè)備由于其工作原理不同，所產(chǎn)生的壓實力的特性不同，必然導(dǎo)致不同的壓實效果;同種壓實設(shè)備，工作質(zhì)量(噸位)不同，產(chǎn)生的壓實效果也不同。所以，研究壓實技術(shù)必須結(jié)合被壓材料、壓實設(shè)備及壓實工藝通盤考慮，才會獲得理想的壓實效果。

作為一種嶄新的壓實方式，沖擊碾壓技術(shù)在影響土壤壓實效果的諸因素中具有其他普通壓實機械所不具備的獨特優(yōu)點;例如碾壓速度是決定壓路機面積生產(chǎn)率的重要因素之一，壓實度和鋪層厚度也是影響壓實效果和壓實生產(chǎn)率的重要參數(shù)。通常，振蕩壓路機的最佳碾壓速度為3～6km/h，最佳壓實厚度一般不超過0．5m。而沖擊式壓路機較為合適的碾壓速度可達10～15km/h，鋪層厚度也可達到1～1．5m。沖擊壓路機是將當(dāng)前振動壓實高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率。沖擊壓路機是用三邊形、四邊形、五邊形“輪子”來產(chǎn)生集中的沖擊能量達到壓實土石填料的目的。沖擊壓路機可由配套的牽引機在前方牽引。

2 高速公路沖擊壓實工藝概述

在進行路基施工中，我們參照了路基常規(guī)施工工藝：過去多用靜碾壓路機、大噸位的自行式振動壓路機或拖式振動壓路機(也可用沖擊式壓路機)及輪胎式壓路機，松鋪厚度視不同的土壤有所變化，一般對于高速和一級公路大約在20～30cm左右，上路床的壓實度率≥96%。碾壓時，一般遵循“先輕后重、先慢后快、由弱振之強振”的原則，即用輕型壓路機6～8t的光鋼輪靜碾壓路機碾壓1～2遍，使松鋪土層有一基本的承壓能力。根據(jù)填料情況，也可用8～12t的靜碾壓路機進行初壓，再用振動壓路機進行壓實，同質(zhì)量的振動壓路機比光輪靜碾壓路機壓實有效深度大1．5～2．5倍。振動力應(yīng)由弱到強，并與靜碾穿插進行直到達到要求的壓實度，再用輪胎壓路機進行封層碾壓(或稱終壓)，消除振動壓路機帶來的表面不平整和裂紋，使密實度進一步提高。碾壓時橫向接頭的輪跡應(yīng)有一部分重疊。碾壓作業(yè)速度對壓實質(zhì)量有一定的影響，行駛過快，碾壓輪與土壤的接觸時間過短，壓實效果較差;行使過慢，壓實生產(chǎn)率太低。一般靜碾壓路機最佳作業(yè)速度在2～5km/h，振動壓路機在3～6km/h，對于非圓形滾輪沖擊壓路機，它具有和常規(guī)壓路機不同的壓實工藝，不采用現(xiàn)有壓路機壓半輪或部分重疊碾壓的施工方法，而是按沖擊力向土體深層擴散分布的性狀，提出新的沖擊碾壓方法與施工工藝。沖擊壓路機雙輪各寬0．9m，兩輪內(nèi)邊距1．17m，行駛兩次為一遍，沖碾寬度為4m，每次沖擊力按沖碾輪觸地面積邊緣與地表以夾角向土體內(nèi)分布土壓力。每遍第二次的單輪由第一次兩輪內(nèi)邊距通過，形成的理論沖碾間隙雙邊各0．13m;當(dāng)?shù)诙榈牡谝淮蜗騼?nèi)移動0．2m沖碾后，即將第一遍的間隙全部碾壓。第三遍再回復(fù)到第一遍的位置沖碾，依次進行至最終遍數(shù)。作業(yè)速度為10～15km/h，對于壓實度要求高、或鋪層厚度大時，行駛速度應(yīng)略為降低;沖擊碾壓作業(yè)完畢后，用平地機進行整平，再用靜碾(振動)壓路機進行封層碾壓，把由于沖壓而產(chǎn)生的表面松散層重新碾壓至規(guī)范要求的壓實度。綜上所述，試驗段路基壓實工藝可歸結(jié)為穩(wěn)壓—沖擊壓實—封層碾壓三階段的壓實工藝。

3 碾壓施工注意事項

(1)目前國內(nèi)生產(chǎn)沖擊壓路機有十多個廠家共二十多個型號，類別繁多，使用不當(dāng)，很難達到預(yù)期的目的;對于路堤、路床的檢驗性補壓與填石、土石混填路堤的分層壓實，經(jīng)全國現(xiàn)有的工程實踐證明，宜采用25kJ三邊型雙輪沖擊壓路機。對水泥路面改建與土質(zhì)路堤的分層壓實，宜采用25kJ五邊形雙輪沖擊壓路機。

(2)用沖擊壓路機進行沖擊碾壓，因機械調(diào)頭范圍較大，應(yīng)盡可能在路基形成較長的連續(xù)沖碾段進行，不但可以提高沖碾效率，也可避免因過多的“接頭”而影響路基的整體均勻性。另外，沖擊碾壓的邊角及轉(zhuǎn)彎處時壓實的薄弱環(huán)節(jié);對此類沖擊碾壓的低質(zhì)低效區(qū)域，可采用例如高速液壓夯實機等局部壓實機械進行補充壓實。

(3)因沖擊壓路機的沖擊能量大，路表50cm范圍的土體含水量對沖碾效果影響較大。含水量過大時，容易形成彈簧、翻漿等，故需嚴(yán)格控制路表以下50cm內(nèi)的含水量。另外，當(dāng)土體表面含水量較大時，易形成表面推移，與下部土體產(chǎn)生脫離現(xiàn)象。因此，雨后或表面含水量較大時應(yīng)采取晾曬或其它措施降低表面含水量，不宜直接用沖擊壓路機進行沖擊碾壓施工。

(4)沖擊壓路機沖碾過程中，為避免結(jié)構(gòu)物遭到損壞，距結(jié)構(gòu)物10m范圍內(nèi)禁止用沖擊壓路機沖擊碾壓;同時還要控制構(gòu)造物的安全距離：沖擊壓路機的輪邊與構(gòu)造物應(yīng)有1m的安全距離，橋涵構(gòu)造物上填土厚度不少于2．5m。

(5)在進行沖擊碾壓施工時要注意安全方面的問題。①考慮到?jīng)_擊壓路機行駛速度較快，沖擊碾壓距路肩外邊緣宜保持1m的安全間距。②出于安全生產(chǎn)的考慮，所采用的這臺沖擊壓路機配備了兩名熟練的操作機手，根據(jù)實際生產(chǎn)情況，每位機手的上機作業(yè)時間均控制在2h以內(nèi)，從實際效果來看，機手上機時間不宜過長。

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［3］王新增，張勝．YCT20沖擊壓實機在高速公路路基施工中的應(yīng)用［J］．中外公路，2010，(12)．

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