试论冲击碾压技术在高速公路施工中的应用

试论冲击碾压技术在高速公路施工中的应用【摘要】随着经济和社会的快速发展，高速公路的建设对国家的经济发展起到越来越重要的作用。在高速公路建设施工中冲击碾压技术得到了广泛的应用。科学的冲击碾压技术将提高高速公路施工的质量和效率。本文将对冲击碾压技术在高速公路施工中的应用进行探讨。【关键词】冲击碾压技术；高速公路施工；应用；讨论1高速公路施工中冲击碾压技术概述在当前我国的高速公路施工中冲击碾压技术得到了广泛的应用。冲击碾压是一种具有新型压实机理的压实方法,在非圆形压实轮沿地面压实作业时,压实轮质心上下交替变化,利用势能和动能的联合作用,对土石材料静压、搓揉、周期性连续冲击,产生强大的夯实冲击波,因而具有向下的地震波传播特性,冲击力向土体深层扩散分布。产生的冲击功兼具压实和部分重夯的特点,可使地下深层土体的密实度得到改善。随着工程施工中新工艺新技术的发展，冲击碾压施工技术因其本身的特点被越来越多的运用到工程建设施工当中。冲击碾压施工就是采用冲击式压实机（一种高振幅低频率的新型压实设备），配备压实轮，压实轮在牵引机械拖动行驶滚动中将高位势能转化为动能对地面进行冲击，从而对土体的深层产生较强的冲击能量，同时辅以滚压、揉压的综合作用，使土石颗粒之间发生位移、变形和剪切，随着土石密实度增加，其影响深度也逐渐增加，从而使土体深层随着冲击波的传播得到压实。压实轮在牵引机的拖动下连续作用于地面，使大面积地基得以压实。2冲击碾压技术在高速公路施工中的应用2.1冲击碾压技术在高速公路施工中应用特点在高速公路施工中采用冲击碾压技术的突出特点是影响深，一般在3m左右，速度快，一般为12~15km/h，，这个速度一般认为是最适宜的速度，过快的行驶速度会使冲击轮蹦离地面，与地面的接触时间短，不利于冲击力的传播与土体压实，速度过慢，则冲击能量太小，压实效果不好。履带式牵引车转弯半径比自行式和胶轮式要大，由于其自重较大，行驶过程中平稳性较好通过冲击式压实机的冲击碾压，能有效减少公路路基的工后沉降量，大大改善因不均匀沉降而形成的道路病害，提高路基整体强度和均匀性，对于暴露地激活路基的内部缺陷、避免隐患、提高施工质量等具有显著的效果。对于保证道路的使用质量具有重要作用。当牵引车拖动冲击压路机工作时,多边非圆滚轮沿弧形轮廓曲线向前滚动,重心离地面的高度上下交替变化,产生的势能和动能集中向前、向下碾压,形成巨大的低频大振幅冲击力,通过多边弧形轮连续均匀的冲击传向地面,使土体均匀致密,达到压实基础的目的,从而提高路基的密实度和强度均匀性。冲击轮每冲击1次,其质心上下摆动,完成蓄能、释放、冲击3个过程,以产生的势能和动能联合作用于地面。具体冲击作用过程可分为两个阶段：（1）第一阶段。在牵引的作用下,压实轮依靠与地面的摩擦力沿外廓曲线向前滚动,重心处于曲线最低点时,再向前滚动,重心开始上移,牵引力带来的动能转化成压实轮的势能和动能,并且缓冲机构开始作用,使蓄能器的缓冲液压缸收缩,蓄能器蓄能,具体表现为压实轮的运动滞于机身运动。（2）第二阶段。当压实轮重心处于曲线最高点向前滚动时,压实轮的势能开始转化为动能,蓄能器缓冲液压缸伸张,蓄能器中的压力能释放,转化为压实轮的动能。具体表现为压实轮的运动快于机身运动,补偿前一阶段滞后的位移,而且由于压实轮的特殊结构,其重心除了具有向前的线速度外,还有一个向下的线速度,直至压实轮另一条曲线的最低点接触地面,向下的线速度达到最大,动能达到最大。当压实轮的另一条曲线与地面接触时,开始对地面产生冲击夯实作用。牵引车的工作速度越大,使在第一阶段中蓄能器的缓冲液压缸收缩越大,蓄能越多。在第二阶段中释放的能量转化为压实轮的动能越大,对地面产生冲击夯实的动能也越多,激振的效果也越好。2.2高速公路施工中使用冲击碾压技术的注意事项在高速公路施工中冲击碾压技术得到了广泛的应用，极大的提高了工程的施工质量和效率，在使用冲击碾压技术时需要注意一下几点：（1）合理选用机型。目前国内生产的冲击压路机就有二十多个型号，类别繁多，如果使用不当将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，宜采用使用25KJ三边形双轮冲击压路机。对水泥路面改建与土质路堤分层压实，则宜采用使用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。为了避免结构物遭到损坏，必须制定相应的措施，严格控制冲击碾压的范围。冲击压路机的轮边与构造物应有至少1m的安全距离，桥涵构造物上填土厚度不得少于2.5m，明涵构造物上则不允许进行冲压。（5）做好冲击碾压的质量检验。施工人员需要进行外观鉴定，冲压后表面平整、密实，对于局部过大的沉降应专门记录。且要求路表横向轮迹必须清晰有序。纵向波峰和波谷间距相等；冲击压实完成7d一14d，应由承包人、监理工程师按规定频率对压实度、压陷深度(新建路段每断面部署不小于5点)进行检测．并认真填写各种原始记录及相关图表，经监理工程师检测合格后．由承包人按要求进行整平。监理工程师对高程、平整度检测合格后。方可进入下一道工序；冲击碾压前在已处理到大致平整的地表处，按土质分段作标准重型击实、土的液塑限、颗粒分析、天然含水量试验，并按频率作压实度、CBR检测、标高测定；冲击碾压后要求原地面压实度不小于93％．野外CBR零填段不小于10％．其他段落满足规范要求，通过标高测定，一般压陷深度为50cm+10cm或符合设计要求。2.3冲击碾压技术在高速公路施工中的应用高速公路中采用冲击碾压技术主要有以下作用：（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。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固结速度有利于软基的沉降固结。（3）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，可以直接在原路面使路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。冲击碾压是采用强大的冲击力对土体施加冲击压实功能，土体中原有的水分和空气被挤出，土颗粒在强大的冲挤力下重排列，较少的颗粒被挤到大颗粒的缝隙中，形成二次沉降，从而使土体形成密度很高的板块，提高了路基强度和承载能力，有效地减少路基工后的沉降变形。经冲碾的路段沉降量在0～4cm，密实度提高0～3个百分点。暴雨过后，冲碾路段与未冲碾路段比较，经冲碾的路段表面坚实，雨水难以渗入，行车不易打滑和湿陷。通过对已完成的填方路基沉降观测，证明该施工工艺能够大大减少填方路基的工后沉降，有效保证了填方路基的填筑质量。2.4冲击碾压技术施工工艺冲击碾压前需清表，及进行场地平整，墓穴、水井按要求处理完毕，地理管线做出明确标识或进行加固处理，以免损坏，导致不必要的纠纷和经济损失。场地平整，清除表层土，进行表面松散碾压，修筑机械设备进出口道路，排除地表水，施工区周边作排水沟以确保场地排水畅通防止积水。测量放线，定出控制轴线、冲击碾压场地边线。根据设计要求的压实度及沉降量，初步确定冲击碾压参数，在大面积冲击碾压施工前选择有代表性的路段进行碾压试验，通过试验，总结出人员安排、采用的机械设备的规格及性能，确定冲击碾压的遍数，冲击能等参数，确定质量检测方法及评价标准。施工人员根据路基填土冲击碾压工作段的长度不同，按以下要求布设沉降和压实度检测断面。冲击碾压工作段长度100m，并设置五个检测断面，20米一个断面。沉降检测每个断面布置3个检测点,检测点标志采用埋设Ф18钢筋头。埋设位置如下所示：路基冲击碾压沉降观测断面注：1、图中“○”为高程检测点，“■”为高程和距离固定桩；测量时，各点位置准确量取，压实度检测在图中各点周围2m内检测。压实度检测断面与沉降检测断面相同,每断面仅检测路中线左右各一点。在碾压过程中按照检测方法每5遍检测一次压实度及沉降，并详细记录数据，待碾压完毕后对检测数据进行整理分析，确定最佳碾压数据以指导冲击碾压施工。冲击碾压技术用于基底时，应根据基底土质性质和天然含水量论证是否进行冲击碾压，对非软弱土地基进行冲击碾压前要做试验段，根据实验结果确定碾压遍数和沉降量，保证基底压实度不小于90%。同时避免出现软弹和震动液化现象；用于路基土方填筑时，黏性土、砂砾石和土石混合填料宜采用冲击碾压，冲击碾压前要做试验段，根据实验结果确定碾压遍数和沉降量，砂性土质段不能采用冲击碾压，对掺石灰或水泥改良的路基土方，改良后不应再进行冲击碾压。结语：在当前的高速公路施工中冲击碾压技术得到了广泛的应用。冲击碾压技术通过科学合理的应用将显著提高高速公路施工的效率和质量，本文对冲击碾压技术在高速公路施工中的应用进行了探讨。【参考文献】[1]TB10002.4-1999.公路路桥涵混凝土和砌体结构设计规范[2]罗娜.桥梁工程概论[M].北京人民交通出版社,2009[3]赵明华.桥梁计算示例丛书.人民交通出版社,2010