公路建設(shè)和公路運(yùn)營的實(shí)踐證明，路基必須達(dá)到密實(shí)、均勻、穩(wěn)定，才能保證路面的正常服務(wù)功能。

    在高速公路修建中，一般采用控制路基的壓實(shí)度.、彎沉、工后沉降來達(dá)到功用要求。在路堤施工中若填料不能適用壓實(shí)度控制時(shí)，按現(xiàn)行規(guī)范采用振動壓路機(jī)碾壓沉降來控制路堤填筑質(zhì)量。再者，現(xiàn)在公路建設(shè)要求工期較短，路基工后自然沉降至路面施工時(shí)間更是不能達(dá)到應(yīng)有的沉降時(shí)間，路基經(jīng)常會產(chǎn)生沉降變形而引發(fā)工程病害。

    近年來使用沖擊壓路機(jī)開發(fā)應(yīng)用的沖擊碾壓技術(shù)有了很大發(fā)展，在路堤施工過程中采用補(bǔ)強(qiáng)碾壓有效地減少路基的工后沉降與差異沉降，保證路堤的整體穩(wěn)定性。現(xiàn)在對路堤的填筑過程中，利用沖擊壓路機(jī)對路堤填層進(jìn)行分層沖擊碾壓，不但提高了路基的整體強(qiáng)度與均勻性，也能節(jié)約路堤填筑過程中對石塊進(jìn)行破碎的成本費(fèi)用。加快施工進(jìn)度，還能達(dá)到工程質(zhì)量要求。

    現(xiàn)行《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ033-95)中關(guān)于土石路堤施工有如下要求：

    天然土石混合料中所含石料強(qiáng)度大于20MPa時(shí)，石塊的最大粒度不得超過壓實(shí)層厚的2/3，超過的應(yīng)當(dāng)清除；當(dāng)所含石料為軟質(zhì)巖(強(qiáng)度小于15Mpa)時(shí)，石料最大粒徑不得超過壓實(shí)層厚，超過的應(yīng)打碎。

    土石路堤不得采用傾填方法，均應(yīng)分層填筑，分層壓實(shí)。每層鋪填應(yīng)根據(jù)壓實(shí)機(jī)械類型和規(guī)格確定，不宜超過40cm。

    土石混合填料中，當(dāng)石料含量超過70%時(shí)，應(yīng)先鋪填大塊石料，且大面向下，放置平穩(wěn)，再鋪小塊石料、石碴或石屑嵌縫找平，然后碾壓；當(dāng)含量小于70%時(shí)，土石可混合鋪填，但應(yīng)避免硬質(zhì)石塊(特別是尺寸大的硬質(zhì)石塊)集中。

    按以上施工規(guī)范要求，采用一般的振動壓路機(jī)進(jìn)行施工，土石混填路堤施工分層不能超過40cm，石塊的最大粒徑不能大于27cm。

沖擊壓路機(jī)由牽引車帶動非圓形輪滾動，多邊形滾輪的大小半徑產(chǎn)生位能落差與行駛的動能相結(jié)合沿地面對土石材料進(jìn)行靜壓、搓揉、沖擊的連續(xù)沖擊碾壓作業(yè)，形成高振幅、低頻率的沖擊壓實(shí)原理。

目前以25KJ三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)使用最多，行駛最佳速度為12km/h，對地面產(chǎn)生集中沖擊力200-250t，相當(dāng)于1111-1543kPa，這種高能量沖擊力周期性連續(xù)沖擊地面，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，向下具有地震波的傳播特性，產(chǎn)生的沖擊碾壓功能達(dá)到超重型擊實(shí)功，可使地下深層的密實(shí)度不斷累積增加，滿足重型標(biāo)準(zhǔn)90%壓實(shí)度以上的有效壓實(shí)厚度視不同土石材料性狀達(dá)1.0-1.5m，比現(xiàn)有振動壓實(shí)機(jī)械有更好的壓實(shí)功效，使被沖壓的土石填料更接近于彈性狀態(tài)，顯示出克服土石路基隱患的技術(shù)優(yōu)勢。

    沖擊壓路機(jī)的技術(shù)特性決定較現(xiàn)行常規(guī)壓路機(jī)不同的壓實(shí)工藝，不采用現(xiàn)有壓路機(jī)壓半輪或部分重疊碾壓的施工方法，而是以沖擊力向土體深層擴(kuò)散分布的性狀，提出新的沖擊碾壓方法與施工工藝。沖擊壓路機(jī)雙輪各寬0.9m，行駛兩次為一遍，其沖碾寬度4m。每次沖擊力按沖碾輪觸地面積邊緣與地表以45°夾角向土體內(nèi)分布土壓力。每遍第二次的單輪由第一次兩輪內(nèi)邊距中央通過，形成的理論沖碾間隙雙邊各0.13m，當(dāng)?shù)诙榈牡谝淮蜗騼?nèi)移動0.2m沖碾后，即將第一遍的間隙全部碾壓。第三遍再回復(fù)到第一遍的位置沖碾，依次進(jìn)行至最終遍數(shù)。沖擊壓路機(jī)向前行駛在縱向沖碾地面所形成的峰谷狀態(tài)，應(yīng)以單雙兩遍為一沖壓單元，當(dāng)雙數(shù)遍沖壓時(shí)，調(diào)整轉(zhuǎn)彎半徑，達(dá)到對形成的波峰與波谷進(jìn)行交替沖碾，使地面峰谷減小，表面接近平整。沖擊壓路機(jī)一般按順時(shí)針與逆時(shí)針方向侮五遍進(jìn)行交換作業(yè)。各種土石路基沖碾20-40遍可以使路基形成厚1.0-1.5m的均勻加固層。

    1995年夏天，南非壓實(shí)設(shè)備技術(shù)公司在香港新機(jī)場沖擊壓實(shí)后，將其沖擊壓路機(jī)首次引入中國大陸，自1999年國產(chǎn)沖擊壓實(shí)壓路機(jī)小批量生產(chǎn)并推向市場。如今我國是世界上使用沖擊式壓路機(jī)數(shù)量最多的一個(gè)國家，在過去的10年中，沖擊壓路機(jī)在高速公路中得到了大量的應(yīng)用，但在大量的應(yīng)用中，因沒有相應(yīng)的沖擊壓實(shí)施工規(guī)范，只能將沖擊壓實(shí)作為一種補(bǔ)強(qiáng)碾壓。現(xiàn)在，某些省份交通部分一般要求對路堤地基進(jìn)行填前碾壓，對分區(qū)層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)沖擊碾壓。

    滬蓉國道主干線重慶忠縣至墊江高速公路項(xiàng)目位于四川盆地川東平行嶺谷區(qū)，丘包群立，溝谷迂回，為四川盆地典型丘陵地貌。第四系地層零星分布，廣泛出露侏羅系地層，巖性為砂、泥巖互層。巖體呈中厚層構(gòu)造，砂巖天然單軸抗壓標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)26MPa裂隙不發(fā)育，巖體完整。本標(biāo)段承建的路段土石比例大約為1：8，絕大多數(shù)路堤要利用砂巖進(jìn)行填筑。

    路基通過村莊，挖方地段離農(nóng)民房屋基本上是60-150m，這就決定在路基挖方過程中，只能采用松動爆破，而不能采用拋擲爆破。在施工過程中爆破出石方粒徑均比較大。對于1m以上的石塊采用爆破解小，對于小于1m的石塊采用液壓破碎錘進(jìn)行解小。

在填石路基的壓實(shí)過程中，存在三種作用使填料在沖擊碾壓下達(dá)到密實(shí)。一是巖石之間互相錯(cuò)動，使得巖石之間互相填補(bǔ)達(dá)到密實(shí)；二是在強(qiáng)大的沖擊力下大塊巖石本身破碎增加填料的接觸面，大小粒徑互相填補(bǔ)達(dá)到密實(shí)；三是在沖擊力的作用下，巖石接觸面破碎，產(chǎn)生小粒徑的巖礫填補(bǔ)大的縫隙達(dá)到密實(shí)。根據(jù)沖擊碾壓的特性，我們用壓碎值測定儀作為分析砂巖在沖擊力作用下的壓實(shí)特性。在試驗(yàn)中，裝入試筒的碎石不進(jìn)行搗實(shí)，加壓后，測量壓柱的沉降量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

 

自室內(nèi)試驗(yàn)可以看出。沖擊力的作用對砂巖的破碎和壓實(shí)作用較為明顯。當(dāng)壓200KN時(shí)，重復(fù)沖擊對于砂巖的破碎和壓實(shí)的作用下降。在現(xiàn)場我們設(shè)計(jì)采用震動壓路機(jī)和沖擊壓路機(jī)在不同填層厚度的路基斷面進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)中每10m設(shè)置一觀測沉降斷面，每個(gè)斷面設(shè)置5個(gè)觀測點(diǎn)。經(jīng)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示。

 

    從現(xiàn)場試驗(yàn)的結(jié)果可以看出：(1)直接采用沖擊壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)時(shí)的沉降量大于分層壓實(shí)加補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)的沉降量，這是因?yàn)樵谕仆翙C(jī)平整時(shí)，對填料已經(jīng)進(jìn)行了壓實(shí)，產(chǎn)生了部分的沉降，單在實(shí)際中無法測量這部分沉降量；(2)填層為150cm時(shí)，直接采用沖擊壓路機(jī)的壓實(shí)效果將不能滿足要求；(3)填層為120cm時(shí)，震動壓路機(jī)的壓實(shí)效果比填層為100cm和150cm效果要好；(4)采用補(bǔ)強(qiáng)沖擊壓實(shí)均能提高路基的密實(shí)度。

    (5)當(dāng)填層為120cm時(shí)，99/85=1.16，填層為100cm時(shí)，(68+7)/(55+8)=1.19，直接采用沖擊壓實(shí)效果與采用震動壓路機(jī)壓實(shí)效果相當(dāng)。

    在28m高填方路基填料為風(fēng)化砂巖形成的含塊石細(xì)粒土砂礫，沖擊碾壓每層壓實(shí)厚度1.2m，路基寬24.5m，兩個(gè)斷面設(shè)5個(gè)沉降觀測點(diǎn)，完工8個(gè)月后沉降量為:K118+560斷面26、29、27mm，路基中心填方高度28.4m，沉降率0.102%；K119+680斷面26、28、24mm，路基中心填方高度28m，沉降率0.1%。差異沉降量梯度均小于0.1%，表明路堤工后沉降率小，沖擊碾壓密實(shí)。

    使用沖擊壓路機(jī)分層沖擊碾壓高路堤與補(bǔ)壓振碾達(dá)標(biāo)路床工程，能較好地提高路基的整體強(qiáng)度與均勻性。在k120+280風(fēng)化含塊石細(xì)粒土砂礫路基的路床，經(jīng)過25遍沖碾后，計(jì)算分析地表下1.5m內(nèi)，用落錘式彎沉儀(FWD)檢測，平均彈性模量值由沖碾前156MPa提高到216MPa。

    當(dāng)采用震動壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)施工，則填料厚度不能超過50cm，最大粒徑不能超過33cm。采用松動爆破砂巖粒徑一般在30~120cm之間，大于1m的石塊采用爆破解小，小于1m的石塊采用液壓破碎錘進(jìn)行解小。破碎錘每個(gè)臺班只能破碎250m³。采用沖擊壓路機(jī)填料粒徑可以達(dá)到120cm。，最大粒徑可達(dá)80cm，在施工過程中，在填筑區(qū)采用破碎錘每個(gè)臺班能處理3000多方填料。經(jīng)現(xiàn)場測算，采用沖擊壓路機(jī)可提高效率400%，每方施工成本能節(jié)約機(jī)械費(fèi)用15元/m³。

    (1)合理選用機(jī)型。目前市場上壓路機(jī)型號類別繁多，使用不當(dāng)，很難達(dá)到預(yù)期的目的。

    (2)正確使用沖擊碾壓施工工藝。對于雙輪沖擊壓路機(jī)應(yīng)按通過兩次為一遍，壓實(shí)寬度4m為計(jì)算單元，并按前述的施工工藝作業(yè)。單輪沖擊壓路機(jī)以通過一次的輪寬為壓實(shí)計(jì)算單位。

    (3)正確理解沖擊碾壓有較寬的含水量范圍。由于沖擊壓路機(jī)具有高能量的壓實(shí)功能，相當(dāng)于超重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的擊實(shí)功，達(dá)到重型壓實(shí)度的含水量僅在小于最佳含水量范圍內(nèi)擴(kuò)大，其大于最佳含水量的范圍不會擴(kuò)大。因此，含水量視土的塑性指數(shù)大小，宜控制稠度不小于1.1-1.2。否則厚80-100cm土層沖壓會形成彈簧土，無法壓實(shí)。

    (4)控制構(gòu)造物的安全距離。沖擊壓路機(jī)的輪邊與構(gòu)造物應(yīng)有1m的安全距離。橋涵構(gòu)造物上填土厚度不少于2.5m。

(5)控制沖擊碾壓時(shí)的行車速度，不能低于10km/h。在每段路基施工交界處，要作到交錯(cuò)碾壓，確保在每個(gè)路基斷面均能由時(shí)速大于10km的沖擊碾壓。