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【摘 要】高能量的冲击碾压技术的开发与应用，在一方面促进了压实技术的创新与发展，正确使用冲击碾压技术，不仅能够有效的减少路基的沉降变形，还能提高路基的施工强度以及均匀性，加固特殊路基，改造旧路，克服路基隐患，提高公路工程质量等都具有特殊的优势，本文就公路冲击碾压技术的应用技术进行了详细的阐述。
【关键词】冲击；压路机；碾压；路基
在公路施工建设的实践证明，路基必须达到密实、均匀、稳定，才能有效保证路面正常的服务功能。在高速公路修建中，当路基受到斜坡地形、土石填料组成以及地质条件等不利影响造成的，在长期的公路建设中由于建设的速度较快，因此在改善工程施工质量的相应改善，路基也在发生沉降变形的基础上引发工程病害。因此，采用冲击碾压压路机技术在解决路基病害方面有所创新，并提高了路基的整体强度与均匀性。对碾压成型路基的路床、路堤进行检验性追加冲碾遍数，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填前处理，使地基满足承载力与稳定的要求；对砂石路面、沥青路面、水泥混凝土路面等旧路应用冲击碾压技术进行改建，不但加快施工进度，还能达到工程质量要求。
一、冲击碾压技术介绍
冲击碾压是岩土工程压实技术的最新发展。冲击压路机由牵引车带动非园形轮滚动，多边形滚轮的大小半径产生位能落差与行驶的动能相结合沿地面对土石材料进行静压、搓揉、冲击的连续冲击碾压作业，形成高振幅、低频率的冲击压实原理。
冲击压路机的技术特性决定较现行常规压路机不同的压实工艺，不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法，而是以冲击力向土体深层扩散分布的性状，提出新的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽0.9m，两轮内边距1.17m，行驶两次为一遍，其冲碾宽度4m。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以45°—φ/2夹角向土体内分布土压力。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过，形成的理论冲碾间隙双边各0.13m，当第二遍的第一次向内移动0.2m冲碾后，即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再回复到第一遍的位置冲碾，依次进行至最终遍数。冲击压路机向前行驶在纵向冲碾地面所形成的峰谷状态，应以单双两遍为一冲压单元，当双数遍冲压时，调整转弯半径，达到对形成的波峰与波谷进行交替冲碾，使地面峰谷减小，表面接近平整。冲击压路机一般行驶按顺时针与逆时针方向每五遍进行交换作业。各种土石路基冲碾20～40遍可以使路基形成厚1.0～1.5m的均匀加固层。
二、公路冲击碾压的技术效果
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。
在国内高速公路振碾达到压实要求的路基上，用冲击压路机对路床进行检验性补压20遍后的平均沉降量为：北京八达岭线5.4cm；河北宣大线3.9cm；福建福泉线5.0～7.0cm；湖南湘耒线3.0～7.2cm；重庆渝黔线4.8～7.3cm；浙江杭金衢线2.0～3.4cm；江西梨温线5.0～6.0cm等。综合分析不同土石路基路床上通过冲击补压20遍后，原耒路基已经达到压实度规定的沉降量为5.0～7.0cm。当沉降量在5.0cm以下，是原路基压实质量优良，如河北宣大黄土路床原耒压实度96%，浙江杭金衢宕渣、砂砾路床级配良好，原耒压实度在97%以上，故冲碾后沉降量在4cm以下。如沉降量超过7.0cm，则原路基压实不足，其压实度未达到要求，或在90区冲击补压时，沉降量也大于7.0cm。对于5m以下路堤经冲击补压后完成的沉降量已超过正常路基可能发生的工后沉降量，保证了路基的稳定性，特别是斜坡地形的路基其技术效果更明显。
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。
3.特殊土地基的加固处理
通常湿陷性黄土地基较多采取强夯法处理。在宣化至大同高速公路路基底层湿陷性黄土地基采用25KJ三边形冲击压路机在地表面冲碾40遍处理。冲碾40遍后在地表下110cm内土基平均压实度达到Kh=91%，即原来黄土的干密度ρd=1.35g/cm3提高到1.70g/cm3，其湿陷系数由0.0438降为0.0022，消除了湿陷性。地表下土基1m内平均弹性模量达到80MPa以上。在路基底面下1m内经冲碾压实，形成连续、均匀、密实的加固硬层，其技术指标已经完全符合黄土地基加固的质量要求。在甘肃、宁夏、山西等湿陷性黄土地基采用冲击碾压进行处理，也取得同样加固效果。
4.加快旧路改造施工
当公路升级需要改建旧路时，必须提高路基质量，满足新路等级的压实标准，通常采取开挖路面与路床、路堤，重新回填分层压实，达到规定的压实度，对沥青或水泥路面需要破碎、翻挖与清除。采用冲击碾压技术则不必开挖路面与路基，可以直接在原路面上用冲击压路机进行冲碾施工，使路基达到质量要求，旧路面能得到利用。使用这种新工艺能节约筑路材料，有利于环境保护，保证工程质量，加快改建公路进度。
公路升级改建需要加宽修建新路基，特别是二级公路改建为高速公路时，使用冲击碾压技术能较好地解决新老路结合引起的变形裂缝问题。在加宽路基与坡脚外1.0m地基范围内，地基应进行冲击碾压加固处理。如属于前述的特殊土地基，则采用的技术措施与冲击碾压结合进行加固处理。当新加宽路基分层压实到路床后，对新老路结合部与新路床进行了冲击碾压检验性补压，再视完成路基的具体状况，必要时在结合部路床内加铺土工格栅。这样处理后能较好地避免产生因新老路结合所引发的沉降变形裂缝。
三、使用冲击碾压技术的注意事项
1.合理选用机型
目前国内生产的冲击压路机有12个厂家共20个型号，类别繁多，使用不当，很难达到预期的目的。对于路堤、路床的检验性补压与填石、土石混填路堤的分层压实，经全国现有的工程实践证明，宜使用25KJ三邊形双轮冲击压路机。对水泥路面改建与土质路堤分层压实，宜使用25KJ五边形双轮冲击压路机。
2.正确使用冲击碾压施工工艺
对于双轮冲击压路机应按通过两次为一遍，压实宽度4m为计算单元，并按前述的施工工艺作业。单轮冲击压路机以通过一次的轮宽为压实计算单位。
3.正确理解冲击碾压有较宽的含水量范围
由于冲击压路机具有高能量的压实功能，相当于超重型击实标准的击实功，达到重型压实度的含水量仅在小于最佳含水量范围内扩大，其大于最佳含水量的范围不会扩大。因此，含水量视土的塑性指数大小，宜控制稠度不小于1.1～1.2。否则厚80～100cm土层冲压会形成弹簧土，无法压实。
4.控制构造物的安全距离
冲击压路机的轮边与构造物应有1m的安全距离。桥涵构造物上填土厚度不少于2.5m。
目前国内冲击压路机主要应用于高速公路土石高路堤的分层冲碾压实，路堤、路床的检验性补压，以及地基加固处理等工程效果较明显的领域。工程机械标委会开始考虑制订冲击压路机系列产品的技术条件。交通部下达制订公路冲击碾压应用技术规范，正在编制中。今后将进一步促进冲击碾压技术的发展。根据冲击压路机的技术特点，冲击碾压对不同土石材料的压实机理尚需进行系统的研究；还可利用冲击碾压技术研究不同自然条件下路基路面整体设计理论与方法；目前针对冲击压路机只能向前行驶的特性，需要开发配套的冲压设备。此外，冲击碾压技术在农业、水利、环境工程等方面也有广阔的应用前景。
四、结语
综上所述，公路冲击碾压技术的应用实施，不仅减少了路堤的沉降率，而且提高了路基工程整体的施工强度和均匀性，改善工程施工中存在的各个施工质量调控措施，正确在公路施工中应用，提高冲击碾压技术的使用范围。
【关键词】冲击；压路机；碾压；路基
在公路施工建设的实践证明，路基必须达到密实、均匀、稳定，才能有效保证路面正常的服务功能。在高速公路修建中，当路基受到斜坡地形、土石填料组成以及地质条件等不利影响造成的，在长期的公路建设中由于建设的速度较快，因此在改善工程施工质量的相应改善，路基也在发生沉降变形的基础上引发工程病害。因此，采用冲击碾压压路机技术在解决路基病害方面有所创新，并提高了路基的整体强度与均匀性。对碾压成型路基的路床、路堤进行检验性追加冲碾遍数，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填前处理，使地基满足承载力与稳定的要求；对砂石路面、沥青路面、水泥混凝土路面等旧路应用冲击碾压技术进行改建，不但加快施工进度，还能达到工程质量要求。
一、冲击碾压技术介绍
冲击碾压是岩土工程压实技术的最新发展。冲击压路机由牵引车带动非园形轮滚动，多边形滚轮的大小半径产生位能落差与行驶的动能相结合沿地面对土石材料进行静压、搓揉、冲击的连续冲击碾压作业，形成高振幅、低频率的冲击压实原理。
冲击压路机的技术特性决定较现行常规压路机不同的压实工艺，不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法，而是以冲击力向土体深层扩散分布的性状，提出新的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽0.9m，两轮内边距1.17m，行驶两次为一遍，其冲碾宽度4m。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以45°—φ/2夹角向土体内分布土压力。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过，形成的理论冲碾间隙双边各0.13m，当第二遍的第一次向内移动0.2m冲碾后，即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再回复到第一遍的位置冲碾，依次进行至最终遍数。冲击压路机向前行驶在纵向冲碾地面所形成的峰谷状态，应以单双两遍为一冲压单元，当双数遍冲压时，调整转弯半径，达到对形成的波峰与波谷进行交替冲碾，使地面峰谷减小，表面接近平整。冲击压路机一般行驶按顺时针与逆时针方向每五遍进行交换作业。各种土石路基冲碾20～40遍可以使路基形成厚1.0～1.5m的均匀加固层。
二、公路冲击碾压的技术效果
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。
在国内高速公路振碾达到压实要求的路基上，用冲击压路机对路床进行检验性补压20遍后的平均沉降量为：北京八达岭线5.4cm；河北宣大线3.9cm；福建福泉线5.0～7.0cm；湖南湘耒线3.0～7.2cm；重庆渝黔线4.8～7.3cm；浙江杭金衢线2.0～3.4cm；江西梨温线5.0～6.0cm等。综合分析不同土石路基路床上通过冲击补压20遍后，原耒路基已经达到压实度规定的沉降量为5.0～7.0cm。当沉降量在5.0cm以下，是原路基压实质量优良，如河北宣大黄土路床原耒压实度96%，浙江杭金衢宕渣、砂砾路床级配良好，原耒压实度在97%以上，故冲碾后沉降量在4cm以下。如沉降量超过7.0cm，则原路基压实不足，其压实度未达到要求，或在90区冲击补压时，沉降量也大于7.0cm。对于5m以下路堤经冲击补压后完成的沉降量已超过正常路基可能发生的工后沉降量，保证了路基的稳定性，特别是斜坡地形的路基其技术效果更明显。
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。
3.特殊土地基的加固处理
通常湿陷性黄土地基较多采取强夯法处理。在宣化至大同高速公路路基底层湿陷性黄土地基采用25KJ三边形冲击压路机在地表面冲碾40遍处理。冲碾40遍后在地表下110cm内土基平均压实度达到Kh=91%，即原来黄土的干密度ρd=1.35g/cm3提高到1.70g/cm3，其湿陷系数由0.0438降为0.0022，消除了湿陷性。地表下土基1m内平均弹性模量达到80MPa以上。在路基底面下1m内经冲碾压实，形成连续、均匀、密实的加固硬层，其技术指标已经完全符合黄土地基加固的质量要求。在甘肃、宁夏、山西等湿陷性黄土地基采用冲击碾压进行处理，也取得同样加固效果。
4.加快旧路改造施工
当公路升级需要改建旧路时，必须提高路基质量，满足新路等级的压实标准，通常采取开挖路面与路床、路堤，重新回填分层压实，达到规定的压实度，对沥青或水泥路面需要破碎、翻挖与清除。采用冲击碾压技术则不必开挖路面与路基，可以直接在原路面上用冲击压路机进行冲碾施工，使路基达到质量要求，旧路面能得到利用。使用这种新工艺能节约筑路材料，有利于环境保护，保证工程质量，加快改建公路进度。
公路升级改建需要加宽修建新路基，特别是二级公路改建为高速公路时，使用冲击碾压技术能较好地解决新老路结合引起的变形裂缝问题。在加宽路基与坡脚外1.0m地基范围内，地基应进行冲击碾压加固处理。如属于前述的特殊土地基，则采用的技术措施与冲击碾压结合进行加固处理。当新加宽路基分层压实到路床后，对新老路结合部与新路床进行了冲击碾压检验性补压，再视完成路基的具体状况，必要时在结合部路床内加铺土工格栅。这样处理后能较好地避免产生因新老路结合所引发的沉降变形裂缝。
三、使用冲击碾压技术的注意事项
1.合理选用机型
目前国内生产的冲击压路机有12个厂家共20个型号，类别繁多，使用不当，很难达到预期的目的。对于路堤、路床的检验性补压与填石、土石混填路堤的分层压实，经全国现有的工程实践证明，宜使用25KJ三邊形双轮冲击压路机。对水泥路面改建与土质路堤分层压实，宜使用25KJ五边形双轮冲击压路机。
2.正确使用冲击碾压施工工艺
对于双轮冲击压路机应按通过两次为一遍，压实宽度4m为计算单元，并按前述的施工工艺作业。单轮冲击压路机以通过一次的轮宽为压实计算单位。
3.正确理解冲击碾压有较宽的含水量范围
由于冲击压路机具有高能量的压实功能，相当于超重型击实标准的击实功，达到重型压实度的含水量仅在小于最佳含水量范围内扩大，其大于最佳含水量的范围不会扩大。因此，含水量视土的塑性指数大小，宜控制稠度不小于1.1～1.2。否则厚80～100cm土层冲压会形成弹簧土，无法压实。
4.控制构造物的安全距离
冲击压路机的轮边与构造物应有1m的安全距离。桥涵构造物上填土厚度不少于2.5m。
目前国内冲击压路机主要应用于高速公路土石高路堤的分层冲碾压实，路堤、路床的检验性补压，以及地基加固处理等工程效果较明显的领域。工程机械标委会开始考虑制订冲击压路机系列产品的技术条件。交通部下达制订公路冲击碾压应用技术规范，正在编制中。今后将进一步促进冲击碾压技术的发展。根据冲击压路机的技术特点，冲击碾压对不同土石材料的压实机理尚需进行系统的研究；还可利用冲击碾压技术研究不同自然条件下路基路面整体设计理论与方法；目前针对冲击压路机只能向前行驶的特性，需要开发配套的冲压设备。此外，冲击碾压技术在农业、水利、环境工程等方面也有广阔的应用前景。
四、结语
综上所述，公路冲击碾压技术的应用实施，不仅减少了路堤的沉降率，而且提高了路基工程整体的施工强度和均匀性，改善工程施工中存在的各个施工质量调控措施，正确在公路施工中应用，提高冲击碾压技术的使用范围。