冲击压实技术在路基中的应用研究
摘要：为推广冲击压实技术在路基工程中的应用，分析了该技术的原理、特点以及适用范围，通过对试验段在冲击压实作用下的土体沉降量分析发现，路基沉降量随压实轮的轮重、速度和压实遍数提高而增大，路基压实效果随在一定范围内与该三个影响因素成正相关，但超过本范围后对压实效果的提高不太明显，因此在选择时要同时考虑技术性和经济性。最后通过压实度、弯沉指标对试验段冲击压实效果进行检测做出评价。
关键词：冲击压实;路基工程;影响因素;评价指标
中图分类号：U416.1
0 引言
公路中的路基部分作为承载结构对于公路的整体性能有着直接影响，因此路基处理一直备受重视。传统的施工方法机如械碾压法施工成本最低，但加固效果差、工作效率低;强夯法的加固效果最好，但施工速度慢、施工成本高、可操作性差[1];而冲击压实技术与静压实及强夯等方法相比在满足路基压实要求情况下，效率、成本、适用范围、操作性等方面均有明显的优势，但其对于不同性质和类型的土层，压实效果也不尽相同[2]。我国在冲击压实方面的有关技术规范亟需完善，对冲击压实效果的评价标准也不同。因此需对冲击压实技术进行全面清晰的了解，分析影响冲击压实技术的主要因素及影响规律，最终提出路基冲击压实的评价指标体系。
1 冲击压实技术原理
冲击压路机主要有冲击压实轮和牵引机械车组成，压实轮提供冲击力，牵引机械车带动压实轮前进。冲击轮有着较大的质量，使得冲击轮可以有着较高的动能和势能，在进行作业时可以将巨大的能量传递到土体中，将土颗粒压密挤实，把土体中的水分和空气排出，不但起到滚动压实中的静压揉压的作用，而且能起到夯击作用，把能量传递到更深处使土体更容易达到弹性状态，增强土体的强度，提高土体稳定性。根据相关研究和工程实践发现，冲击压实技术可有效提高路基填筑质量，减少道路后期病害，延长道路使用寿命。一般冲击压实技术在路基工程中的应用是：路基的分层填筑沖压;对软弱路基、路堑进行冲击压实处理;对高路堤、路床、路基填挖交界处进行冲击増强补压[3]。冲击压实技术相比传统压实技术优势是：低频高振幅、作用深度大、冲击能量大冲击压力大、铺层厚度大、压实效率高、含水量的适用范围广、可自检性。目前，冲击压实技术已在我国有了一定时间的运用，在很多省份的众多工程中都进行了应用，适用于黄土、砂性土、片石土等各类填筑料，原则上讲，只要满足《公路路基设计规范》规定的填方路基填料土都可采用冲击压实技术。
2 冲击压实施工工艺
（1）路面平整清理
在进行冲击压实作业之前，要做好路基表层的清理工作，将路基上存留杂质清理干净。随后应用平地设备进行粗平处理，然后对填料含水率的检测，确保填料含水率保持在冲击压实施工最佳含水率允许的误差范围以内。此外，做好路基结构排水系统的设置，保证排水通畅。
（2）路基施工放样
在对路基进行碾压前，需复测路基工程中全部的导线点与水准点，存在问题的及时进行矫正保证施工点的准确性。另外，需要按照20m的距离，在直线段恢复路基边线，按照10m的距离，设置桩号的中线，通过撒灰方式对压实的路线进行布置，布置原则上要满足压路机行走原则和路基宽度要求。
（3）路基压实
冲击压实轮通常为三瓣式凸形轮，旋转一周可对土体冲击压实3次，对土体表面任一点的冲压概率为1/6，如图1所示。因此在碾压时，应纵向错开1/6轮周，冲击轮每行车碾压6次为碾压一遍，碾压过程中，为防止扬尘，应及时洒水。
3 冲击压实效果影响因素分析
影响冲击式压路机加固深度的因素有很多，如压实轮重、工作速度、压实遍数等机械因素;岩土密度、含水量、颗粒组成等土体因素。结合广东省高恩高速公路路基处理段，采用沉降指标对压实轮重、工作速度、压实遍数三大因素对压实效果影响展开研究。试验段压实采用YCT-25KJ型冲击压实机，整机重量15.6t，沉降数据取压实轮轮迹底下方区域的10个测点的平均值，结果如图1～图3所示。
（1）由图2可知，随压实轮速度越大，冲击压实沉降量越大，加固效果越显著。这是因为压实速度越快，冲击轮对土体的作用时间越短，土体内受到的冲击力变化越快，冲击能可更好的传播到深层土体中，使得碾压加过效果越好。
（2）由图3可知，压实轮的重量越大，冲击压实造成的沉降量越大。这是因为随冲击轮重增大，冲击压实能量更大，土体越易被压实。
（2）由图4可知，一定范围内沉降量随着冲压遍数的增加而增加，当压实遍数达到20遍时，平均沉降量增速减缓，路基的压实度开始趋于稳定，此时再通过提高压实遍数来增加路基压实的效率已不高，最佳碾压遍数可控制在15～20遍，因此本文冲压碾压遍数确定为20遍。
（4）提高工作速度或增加轮重均有利于路基压实，但是随两者增加，消耗的牵引能量越高，获得同样压实度的需要能源更高，更不经济。因此在实际工程中，应选择合适重量的冲击压实工程机械与机械行驶速度，本文选择压实速度为2.5m/s，轮重为15t。
4 工程实践
4.1 压实度检测
提高路堤下部土的压实度可以减少路基的固结变形，以期减少高速公路产生的早期破坏。根据工程实践经验我们知道路基的评价指标一般是压实度、路床材料强度，同时还要做到边坡不变形、填料不细化[4]。压实度检测深度为0.6m，横向检测频率为0.5m/次。检测结果评价值如表1。
由上表可知，冲击压实后，压实度平均值由压实前的79.8%提升至97.9%，提高了22.7%，满足规范对高速公路路基的压实要求，较好满足了强度目标。同时路基压实度均匀性较高，可以认为通过冲击压实达到了路基压实均匀一致的要求。
4.2 弯沉值检测
路面弯沉是在路面竣工后对全线采用落锤式弯沉仪测定的，弯沉作为沥青路面结构承载能力评价指标，它通过路基在行车荷载作用下，路基竖向变形大小，反映路基土的力学效应，弯沉值越小，路基承载力越高。
由上表可知，当路基采用冲击压实后，路基弯沉的总平均值为20.72mm，变异系数仅为0.032，路基承载力较高，且路基强度分布均匀，说明冲击压实技术可较高的加固路基。
4 结语
根据对路基冲击压实技术的研究表明，冲击压实可有效提高路基压实度、增加路基整体强度和均匀性、减少路基工后沉降，从而避免路基不均匀沉降造成的路面使用性能下降，或路面拥抱、开裂等病害。同时冲击压实是一种适用范围比较广的新型施工方法，压实轮的轮重、速度和压实遍数对冲击压实效果都有明显影响在选择时要同时考虑技术性和经济性，进行压实效果评价时可采用压实度、弯沉综合分析，同时在具体施工时必须针对具体工程具体对待。
参考文献
[1]交通部公路科学研究院.公路冲击碾压应用技术指南[M].北京：人民交通出版社，2006.15-21.
[2]徐艳芳.冲击压实技术在公路工程路基施工中的应用[J].科技经济市场，2018（9）：13-15.2-4.
[3]曹家亮.路基工程中冲击压实技术应用研究[J].西部交通科技，2019（8）：46-47，159.3-4.
[4]徐东阳.冲击碾压加固填土路基的现场试验及数值模拟[D].绍兴文理学院，2018.41-43.
- 第一作者单位：中交（广州）建设有限公司;单位地址：广东省广州市南沙区港前大道南162号;邮编511458;
2.第一作者：余鑫（1997.2—），男，大学本科，助理工程师，主要从事道路工程施工、地下综合管廊施工
