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摘要：在高速公路修建过程中，山岭重丘区有很多的挖方出现。在生态环境保护的意识指导下，需要在路堤填筑过程中利用好挖方。高路堤的压实及沉降对路基的稳定及运营期的养护均产生较大的影响。本文重点研究高路堤冲击碾压对路基的补强作用、填石路堤密实度的提升和填土路堤压实度的提高，从而提高路基的整体强度。
关键词：孔隙率；冲击碾压；补强；填石路堤
一、工程概况
四川遂资眉高速公路有241千米的长度，连接遂宁、资阳、眉山三地,本段高速公路虽然地处四川盆地，但本合同段（K71+500-K83+400）整个地势山峦重叠、沟谷纵横、地势起伏较大，实属山岭重丘区。路堑挖方的石料多为褐色泥质页岩，路基填筑高度大部分介于4.0m至12.0m之间，最大的填筑高度达23.0m。根据本项目发包人的要求，在路槽下0m、1.5m、3.5m分别实施路基冲击碾压。
选择路段K80+120-K80+520，作为填石路堤冲击碾压试验路，填土厚度平均9.6米厚，填料取自K79+910-K80+100段路堑挖方石料。（笔者在文中展开说明填石路堤冲击碾压）。填土路堤冲击碾压试验路段为K78+360-K78+660，平均填土高度7.6m，填料取自K77+890-K78+300。两段路基都是整体式的，具有24.5米的路基宽度。
在进行路堤冲击碾压时，我们选择的是YCT25型三边形冲击压路机，由西安工程机械有限公司生产，能够提供25KJ的冲击能量。
二、冲击碾压的原理
冲击压路机工作时，带动非圆形轮的是牵引车，正多边形冲击轮（由曲线为边构成），其行驶动能与位能落差结合，冲击、搓揉、静压工作面，形成冲击力对地面进行冲击，在碾压过程中会有很强的冲击波出现，利用形成的冲击波对地面进行做功，以此加大填石下层的密实度。比较传统的震动压实压路机，其压实效果更佳。通过低频率、高振幅碾压，冲击碾压会持续加大下层密实度，增加土石填料的弹性，使其更加均匀和强硬，以防路面出现破坏现象；通过加快路基下沉的速度，避免出现完工后出现的沉降现象，进而最大程度的降低公路建造费用。
三、试验研究的目的
1、通过检测填石路堤空隙率指标，研究冲击碾压前后空隙率的变化，确定冲击碾压对填石路堤密实度的提升作用。
2、对冲击碾压的工艺参数和工艺流程进行验证，对冲击碾压过程进行控制。
四、试验准备
1、技术准备
（1）K80+120-K80+520填石路堤填筑至路槽下3.5m后，将顶面整平，再由测量人员对中桩进行放样，桩号间距10m。
（2）布设横断面沉降观测点。采用大头帽铁钉沿横断面方向布设沉降观测点7个，布设的最外侧点距离路基边缘不小于1.0m，以保证冲击碾压的安全。
（3）对布设的沉降观测点逐点进行高程测量，记录下初始标高，并做记录。
2、试验准备
（1）取本段填石路堤的利用石料，做抗压强度试验。根据单轴抗压强度值（62MPa）确定本段利用的石方属于中硬石料,下路堤空隙率压实标准不大于24。
（2）取石方样，做表观密度试验。本段利用的石方表观密度2.716g/cm3。
（3）准备好水袋法检测空隙率的试验设备两套。
（4）以《公路路基施工技术规范》、《公路土工试验规程》的有关说明作为依据，检测填石路堤初始孔隙率。计算孔隙率时，以《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）中4.2.3第4条填石路堤施工质量第1）款的公式计算，也就是：
3、现场准备
（1）相关技术、试验准备工作完成后，开始冲击碾压前，由现场技术负责人对所有参与冲击碾压试验的技术、试验、安全人员进行技术交底，具体有安全措施、质量、技术数据、碾压路线、施工方法等
（2）对参与冲击碾压的设备进行详细检查，确保设备运转正常。
五、试验段施工过程
1、根据试验段采用冲击压路机的性能，牵引速度9Km/h时，压实力达280t，能满足路基冲击补压的要求。
2、冲击碾压中，冲压地点的调整要基于转弯半径的变换，这样冲击碾压会更加均匀。
3、在冲击碾压过程中，要从外侧起，行驶方向逆时针，周转圈选择冲击碾压面向中心线，冲击碾压要以纵向错轮环进行，由一端向另外一端重复冲击碾压（冲击碾压线路见下图）。完成全路幅碾压，之后碾压顺序是从外到内，保证要全部压实。冲击碾压路线如图：
4、在冲击碾压过程中，要在路基上洒一定量的水，这样做的目的是防止尘土飞扬。
5、若填石路堤有隆起现象，采用挖掘机、推土机重新整平后再重新冲击碾压。
6、在进行冲击碾压时，要保证路面有清晰的横向轮迹，有一样的波谷间距和纵向波峰。?
7、每碾压1遍后，测量各测点的高程，计算断面的沉降差，然后将试验段全部断面的沉降差综合平均后，为该试验段的沉降差。冲击碾压的要求是3mm以下的沉降标准差。检测对应的孔隙率，与冲击碾压前的孔隙率比较，确定密实度提高的幅度。
8、冲击碾压结束后，用挖掘机、推土机配合人工整平后，用振动压路机碾压平整，按照填石路堤施工方法继续填筑路基。
(图：冲击碾压照片和高程测量照片)
六、数据整理
1、在冲击碾压时，所有的施工记录都要由技术人员负责记录，内容包括作业的遍数、行驶距离、结束时间、开始时间，牵引机行驶速度等。
2、冲击碾压前后的地面高程用水准仪进行测量，冲击碾压每进行一次，就要测量一次。每测量一次后，将每个断面测点的算术平均值作为断面沉降差，然后再计算试验路段的沉降差和标准差。冲击碾压的效果最佳的体现是3mm以下的标准差。
3、每冲击碾压5遍后，采用水袋法检测填石路堤的空隙率，以便于与冲击碾压前的空隙率对比，检验冲击碾压的压实效果。依据《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）中4.2.3第4条填石路堤施工质量第1）款的公式计算可以计算得出孔隙率。下表所示为冲击碾压到第20遍的空隙率检测结果：
七、结论
通过填石路基冲击碾压试验段施工，结合试验检测空隙率结果,分析水平高程记录数据，冲击碾压10遍后，沉降差为19mm左右；冲击碾压15遍后，沉降差为14mm左右；冲击碾压20遍后，沉降差为8mm左右；冲击碾压25遍后，沉降差为5mm左右。采用西安工程机械有限公司YCT25冲击压路机冲击20～25遍，沉降差几乎不再变化，沉降差标准值≤3mm，孔隙率值由冲击碾压前的19%降低为14%，提高了填石路堤的整体密实度。
填石路基冲击碾压施工，行驶速度9Km/h，冲击碾压遍数确定为20遍，可以此试验段施工参数作为填石路基冲击碾压正式施工的依据。
八、冲击碾压的注意事项
1、通过强震方式，对路基压实效果进行提升，这种工艺就叫作冲击碾压。对于导线点、桥梁、桥台、涵洞、土墙等构造物，要把安全距离留足。不满足安全距离的，要先开挖隔振沟再进行冲击碾压。
2、在构造物顶部之上填石高度不超过3.0米或者填土高度小于2.5米，一些合成材料如土工格栅等，其竖向填土厚度不超过1.5米时，直接冲击碾压效果会不佳。
3、若水平、竖向安全距离不足，又必须进行冲击碾压，可采取降低冲击碾压的速度，增加碾压遍数。
4、当有构造物存在于冲击碾压场地附近时，要把观察做细致，如果有不正常的现象，施工不应该继续，谨防破坏构造物。
5、在冲击碾压过程中，和路肩外边缘的安全距离应当留1米。如果冲击碾压的起伏太大，那么不宜继续操作，要先用推土机推平。
6、冲击压路机操作人员在正式工作前，要通过严格的培训才能正式上机，并且操作机手要超过2名，一次冲压时间最多2个小时。闲杂人员和车辆不能通过冲击碾压路段。
九、结束语
随着我国加强环境保护力度的加强，在山岭重丘修建高速公路对于弃方的处理提出了更高的要求。为避免造成水土流失和极端气候下的地质灾害，将挖方用于路堤填筑是安全经济的选择。这样，势必产生高路堤路基段落。冲击碾压应用到高路堤的补强碾压中，很好的解决了环保、工程经济性问题，增强了高路堤路基的整体强度，此外工后沉降量会降低，公路建造费用在很大程度上也会降低。
参考文献
[1]《公路冲击碾压应用技术指南》（交公便字【2005】329号）
[2]《公路土工试验规程》（JTGE40-2007）
[3]《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）
[4]《公路路基施工技术规范》（JTG F10—2006）
论文作者:杨理桂
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月下
论文发表时间:2017/6/12
标签：路堤论文; 路基论文; 孔隙论文; 压路机论文; 挖方论文; 空隙论文; 密实论文; 《建筑学研究前沿》2017年2月下论文;