沖擊壓實技術在路基工程中的應用

　　摘要：分析沖擊壓實機理，結合工程實例，表明沖擊壓實技術具有減少路基工后沉降、提高路基整體強度及加固軟弱地基的作用。

　　關鍵詞：路基工程 沖擊碾壓 沖擊壓實機

　　1、沖擊壓實技術的特點

　　振動壓路機的工程實踐表明，碾壓速度是決定壓路機面積生產率(m3/h)的重要因素之一，壓實深度和鋪層厚度也是影響壓實效果和壓實生產率的重要參數。通常，振動壓路機的最佳碾壓速度為3―6km/h，最佳壓實層厚度0.3―0.5m。要提高壓實效果和壓實生產率，增強土石體密實度，減少土石體自重的壓密沉降變形，必須改進壓實工藝，更新碾壓技術，改變碾壓方式，提高碾壓速度的壓實鋪層厚度。沖擊壓實技術是將當前振動壓實的高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率，在壓實作用中較大地增加了對土石方的壓實功能。如25KJ三邊形沖擊壓實機的沖擊功能較振動壓實機增加10倍，壓實影響深度達5m，有效壓實厚度由振動壓實的0.20―0.30m，增加為1.00―1.50m，且沖擊壓實機的碾壓速度較振動壓實機提高兩倍。通過在國內不同地區與不同土石填方路基的試驗工程實踐已經得到證實。

　　沖擊式壓實機是用三邊形或五邊形“輪子”來產生集中的沖擊能量達到壓實土石填料的目的。沖擊壓實機可由配套的重型工業拖車在前方牽引，也可以自行。

　　沖擊壓實機以其靜能量來標定，能量按下式以千焦(爾)計算： E=mgh 式中：E為能量，千焦爾，kJ;m為動力部件的質量，kg;g為重力常數(9.81m/s2);h為輪子外半徑同內半徑的差值，h=R-r，m，

　　目前常用的壓實機的有25KJ-T3三邊形和15KJ-T5五邊形兩種壓實機。25KJ壓實機用于原位碾壓和層厚1m以下填料碾壓以及碾壓質量的檢驗。15KJ壓實機用于層厚50―75㎝的填料碾壓，由于是五邊形輪子，可比25KJ壓實機用較少遍數獲得所需的密實度。沖擊壓實機在土石方壓實作業中，突破了傳統的碾壓方式，當其一角立于地面，向前碾壓時，產生巨大的沖擊波，由于碾邊順序連續沖擊地面，可使土體碾壓均勻密實。該機以9―12km/h的行駛速度碾壓作業，即沖擊碾每秒鐘沖擊地面兩次，相當于低頻大振幅沖擊壓實土體，并周期性地沖擊地面，產生強烈的沖擊波向地下深層傳播，具有地震的傳播特性，其壓實深度可隨碾壓遍數遞增。25KJ壓實機的高能量可對填料作深層壓實，從而降低土的滲透性，為分層碾壓或填方材料提供堅實的基礎。在低交通量道路，對施工現場原位材料的深層壓實能形成較高強度和穩定性，而不必換填材料，在多數情況下，直接修筑底基層和基層就可得到優質道路。

　　檢驗碾壓是沖擊壓實工作的一個重要內容，25KJ壓實機的高能量給出相當于沖擊力達250t以上的重擊，是一種極為有效的檢驗碾壓。只要用沖擊壓實機碾壓10―15遍，所有軟弱的或含水量過多的地方都很容易發現，再碾壓幾遍就可以補救。高能量沖擊壓實機在云南、北京、河北、福建、湖南等省、市有關工程的沖擊壓實試驗及沖擊碾壓中應用，初步認為對減少路基工后沉降，提高路基整體強度及加固軟弱地基較通常碾壓有較大作用，這對提高當前高速公路修建質量具有現實意義。

　　2、沖擊壓實減少路基工后沉降

　　八達嶺高速公路路基填料為風化花崗巖形成的含塊石細粒土砂礫，路基填筑采用VV170 40t振動壓路機分層(20㎝一層)碾壓。要求達到壓實度93%的壓實標準，下路堤壓實度90%，補壓沖擊碾壓20遍，平均下沉量S=5.4㎝，計算有效壓實深度1.5m，壓實度平均提高到95%。路基高度4.5m，則沖擊碾壓完成沉降率為5.4/450=1.2%。采用沖擊碾壓分層(壓實厚度1.0m一層)高填方路基高34m，每層沖碾前10遍下沉量為5.5―8.5cm，11―20遍下沉2.4―3.0cm，基本上與補壓路基的11―20遍下沉量2.2cm相當。

　　福建及湖南不同土質路基沖擊碾補壓20遍后，在原振動壓實路基達到規定的路床壓實度標準時，其下沉量為5―7㎝，并有相當部分沉降量大于7㎝，達8―12cm，則實測壓實度均不符合標準。此外，對宣大高速公路濕陷性黃土按20cm一層振碾達到壓實標準后，再用沖擊壓實機沖碾20遍，下沉量為3.9cm;填石路堤經50t振動壓實達到標準后，再沖擊碾壓20遍，下沉4―5cm;當高填方路基用沖擊壓實機分層碾壓每層20遍，其沉降率可達到4%―5%，可較好地解決高路堤的工后差異沉降問題。

　　3、沖擊壓實提高路基整體強度

　　云南臨滄碎石路堤采用沖擊壓實施工，經灌砂法測定干密度，路床頂面下80cm內平均干密度ρd=2.136g /cm3，平均壓實度kh=100.5%;80―150cm平均干密度ρd=2.051g/cm3，平均壓實度kh=96.5%。壓實度較規定的標準提高3.5%―5.5%，在0―150cm內完成的下沉量為6.92cm。

　　八達嶺花崗巖風化含塊石細粒土砂礫路基，經過20遍沖擊壓實后，計算分析地表下1.5m內，用落錘式彎沉儀(FWD)檢測，平均彈性模量值由沖碾前的180MPa提高到228MPa。

　　福建泉州工地用沖擊碾補壓20遍后，用黃河標準車測彎沉值，其補壓前ι0=220(0.01mm)，補壓后ι0=183(0.01mm)，按E0=2430ι0-0.7式計算，沖擊碾壓前E0=55.7 MPa，補壓后E0=63.4 MPa。