冲击碾压技术的应用特性

今年随着冲击沿路基开发应用，加速了岩土工程压实技术的新发展，在解决路基工程质量隐患方面有所创新，如有效地减少路基的工后沉降与差异沉降，保证路堤的整体稳定性；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；对湿陷性黄土地或软弱地基进行冲击碾压的填前处理，使低级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。目前国内除极少省、区外都已有冲击碾压技术的应用。

冲击碾压技术特点

    冲击压路机以非圆形轮沿地面对土石材料进行静压、搓揉、冲击的周期性的连续作业，产生强烈的冲击波，向下具有地震波的传播持性。以25KJ三边形双轮冲击压路机在宕渣、砂砾路基上按1 2km／h速度冲碾30遍后，实测深度0.8m处的平均垂直动土压力为1366 kPa，相当于对地面产生冲击力200t～250t，产生的冲击功可达到超重型击实功，并使地下深层土体的密实度不断累计增加，满足中兴标准90%以上压实度视不同土石材料性状，有效压实厚度达1.0m-1.5m，比较有振动压实机械有更好的压实功效．使被冲压的土石填料更接近于弹性状态。

    冲击压路机较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，而是按冲击力向上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117m，行驶两次为遍．冲碾宽度为4m。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以(45°～Ф／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  次向内移动0.2m冲碾后，即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再回复到第遍的位置冲碾，依次进行至最终遍数。各种土石路基冲碾20～40遍可以使路基形成厚1.0m～1.5m的均匀加固层。

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．路基在达到规范要末的压实度时，其工后沉降率为0.4％左右。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。

    某高速公路34m高填方路皋填料为风化花岗岩形成的含块石细粒土砂砾，冲击碾压每层压实厚度1m．平均压实度断面设左、中、右沉降观测点。完工一年后沉降量为K10+260断面32mm、37mm、32mm，路基中心填方高度26.4m，沉降率0.14％，K10+300断面41mm、41mm、44rnm，路基中心填^高度33 1 2m．沉降率0.12％，差异沉降量梯度均小于0.1％．这表明路堤工后沉降率减小，冲碾密实，有很好的均匀性。广西六水线36m、34m石灰岩填石路堤的振碾与冲压做过对比观测．施工期沉降罩振碾为76cm．冲压为22cm，表明冲击碾压的良好压实效果。

    国内许多高速公路路基在振碾达到压实要求后．用冲击压路机对路床进行检验性补压20遍后测得的平均沉降草为5.0—7.0cm。当沉降量在5.0cm以下，表示原路基压实质量优良．如沉降罩超过7.0cm，则表明原路基压实不足．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。许多5m以下路堤经冲击补压后．测得其沉降量已超过正常路基可能发生的工后沉降量。因此，应用冲击压实技术可充分地保订路皋的稳定性．特别是斜坡地形的路基的技术效果更明显。

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J末工程，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。

    某花岗岩风化含块石细粒土砂砾路基的路床，经过20遍冲碾后，计算分析地表下1.5m内，用落锤式弯沉仪(FWD)检测，平均弹性模量值由冲碾前180MPa提高到228MPa。

    某工地对路基冲击碾压20遍后，用黄河标准车测弯沉值，补压前平均I₀=220(0.01mm)，补压后平均I₀=183(0.01mm)，即冲击碾压前E₀=55.7MPa，补压后E₀=63.4MPa

    某冲击碾压试验段．用解放车测定冲碾20遍前后的弯沉值分别为141(0.01mm)与66(0.01mm)，折算为黄河标准车的弯沉值分别为219(0.01mm)与102(0.01mm)．即平均E₀由冲碾前55.9MPa提高到95.1MPa。

    某高速公路全线路床经25KJ三边形冲击压路机补压，全线建成通车前夕用自动弯沉仪检测，测试里程4个车道总长5 9 6公里，7 4 5 0 0个数据。K0+000～K66+987代表弯沉平均值5. 80(0. 01mm)， K66+987～K113+028代表弯沉平均值6.66(0.01mm)，K113+028～K154+419代表弯沉值8.53(0.01mm)。用整车式平整度测试车检测，测试里程4个车道总长600公里，6000个数据，IRI总平均值为1.21(σ=0.73)。以相同设备检测路面结构与施工条件相同的某连接线10公里，路床未进行冲击补压。检测结果代表弯沉平均值16.27

(0.01 mm)，平整度指标IRI平均值1.55(σ=0. 93)。对比表明振碾路床经冲击碾压的技术效果明显．提高了路基的整体强度与均匀性．以及路面的服务水平与使用年限。

正常情况下，路基冲碾20遍后，1.5m层厚范围内压实度均增加3～5个百分点。由于冲击压路机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，在路床顶面以下形成1 .0m—1.5m连续、均匀、密实的加固层．从而使路基路面的综合强度与稳定性得全面提高。

冲击碾压的工程应用

特殊土地基加固处理

    通常湿陷性黄土地基较多采取强夯法处理．河北某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遍后，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pd=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．其技术指标已经完全符合黄土地基加固的质量要求。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。

    冲击碾压对软土地基具有加速沉降与加固的作用．当碾压达到33遍时，孔隙水压力由11.274kPa增为16.766kPa。监测结果表明冲击压路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。如果在软基上填筑路堤，采用冲击压路机分层碾压工艺，可在施工过程中加快软基的囤结速度，有利于软基的沉降固结。

    地基土的天然稠度处于0.5～1.0过湿状态，需要进行加固处理．可用冲击碾压结合水稳定性好的粗粒材料垫层综合加固。该垫层厚度按稠度(WC)确定：当1.0>WC≥0.9，垫层厚20cm；0.9>WC≥0.75，垫层厚30cm，0.75>WC≥0.5，垫层厚50cm。在粗粒料垫层上用冲击压路机碾压20～30遍后，可使地基土表面部分厚度固结．与水稳定性好的粗粒材料形成加固地基或路床。

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。应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。

宁夏盐兴公路改建．将原砂石路面低等公路提高到二级公路，用25KJ三边形双轮冲击压路机直接冲碾旧路，完成试验段后．指导全线施工。低液限粉土段冲碾50遍后：压实度平均值0～30cm处由84.8％提高到97.1％；30cm--80cm处由85.0％提高到95.3％； 80cm～150cm处由82.5％提高到94.1％；平均沉降量24.5cm，路基技术指标已达到规范标准。生产路段低液限粉土路基按冲碾50遍施工，粉土质砂段冲碾30遍后，压实度平均值0--30cm处由91.4％提高到97.6％；30cm--80cm处由90.7％提高到95.6％；80cm～150cm处由93.5％提高到96.9％，180cm处由91.8％提高到93. 9％，平均沉降量11cm．路基技术指标已达到规范标准。生产路段粉土质砂路基按冲碾30遍施工。经比较冲击碾压比正常工艺施工每公里由]5万元降至7万元人民币．费用减少46.7％。

    在广东、河南、浙江等地用五边形冲击压路机进行水泥混凝土路面改建的冲击碾压试验与施工，均取得较好的技术效果。