公路建設(shè)和公路運營的實踐證明，路基必須達(dá)到密實、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度控制時，按現(xiàn)行規(guī)范采用振動壓路機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間更是不能達(dá)到應(yīng)有的沉降時間，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強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度大于20MPa時，石塊的最大粒度不得超過壓實層厚的2/3，超過的應(yīng)當(dāng)清除；當(dāng)所含石料為軟質(zhì)巖(強度小于15Mpa)時，石料最大粒徑不得超過壓實層厚，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。每層鋪填應(yīng)根據(jù)壓實機械類型和規(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，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，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、低頻率的沖擊壓實原理。

目前以25KJ三邊形雙輪沖擊壓路機使用最多，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)到超重型擊實功，可使地下深層的密實度不斷累積增加，滿足重型標(biāo)準(zhǔn)90%壓實度以上的有效壓實厚度視不同土石材料性狀達(dá)1.0-1.5m，比現(xiàn)有振動壓實機械有更好的壓實功效，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。

    沖擊壓路機的技術(shù)特性決定較現(xiàn)行常規(guī)壓路機不同的壓實工藝，不采用現(xiàn)有壓路機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，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。沖擊壓路機一般按順時針與逆時針方向侮五遍進(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，南非壓實設(shè)備技術(shù)公司在香港新機場沖擊壓實后，將其沖擊壓路機首次引入中國大陸，自1999年國產(chǎn)沖擊壓實壓路機小批量生產(chǎn)并推向市場。如今我國是世界上使用沖擊式壓路機數(shù)量最多的一個國家，在過去的10年中，沖擊壓路機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)的沖擊壓實施工規(guī)范，只能將沖擊壓實作為一種補強碾壓?，F(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)行補強沖擊碾壓。

    滬蓉國道主干線重慶忠縣至墊江高速公路項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。

在填石路基的壓實過程中，存在三種作用使填料在沖擊碾壓下達(dá)到密實。一是巖石之間互相錯動，使得巖石之間互相填補達(dá)到密實；二是在強大的沖擊力下大塊巖石本身破碎增加填料的接觸面，大小粒徑互相填補達(dá)到密實；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大的縫隙達(dá)到密實。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特性。在試驗中，裝入試筒的碎石不進(jìn)行搗實，加壓后，測量壓柱的沉降量。試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

 

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

 

    從現(xiàn)場試驗的結(jié)果可以看出：(1)直接采用沖擊壓路機進(jìn)行壓實時的沉降量大于分層壓實加補強壓實的沉降量，這是因為在推土機平整時，對填料已經(jīng)進(jìn)行了壓實，產(chǎn)生了部分的沉降，單在實際中無法測量這部分沉降量；(2)填層為150cm時，直接采用沖擊壓路機的壓實效果將不能滿足要求；(3)填層為120cm時，震動壓路機的壓實效果比填層為100cm和150cm效果要好；(4)采用補強沖擊壓實均能提高路基的密實度。

    (5)當(dāng)填層為120cm時，99/85=1.16，填層為100cm時，(68+7)/(55+8)=1.19，直接采用沖擊壓實效果與采用震動壓路機壓實效果相當(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，沖擊碾壓每層壓實厚度1.2m，路基寬24.5m，兩個斷面設(shè)5個沉降觀測點，完工8個月后沉降量為: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。

    使用沖擊壓路機分層沖擊碾壓高路堤與補壓振碾達(dá)標(biāo)路床工程，能較好地提高路基的整體強度與均勻性。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)采用震動壓路機進(jìn)行壓實施工，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。破碎錘每個臺班只能破碎250m³。采用沖擊壓路機填料粒徑可以達(dá)到120cm。，最大粒徑可達(dá)80cm，在施工過程中，在填筑區(qū)采用破碎錘每個臺班能處理3000多方填料。經(jīng)現(xiàn)場測算，采用沖擊壓路機可提高效率400%，每方施工成本能節(jié)約機械費用15元/m³。

    (1)合理選用機型。目前市場上壓路機型號類別繁多，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應(yīng)按通過兩次為一遍，壓實寬度4m為計算單元，并按前述的施工工藝作業(yè)。單輪沖擊壓路機以通過一次的輪寬為壓實計算單位。

    (3)正確理解沖擊碾壓有較寬的含水量范圍。由于沖擊壓路機具有高能量的壓實功能，相當(dāng)于超重型擊實標(biāo)準(zhǔn)的擊實功，達(dá)到重型壓實度的含水量僅在小于最佳含水量范圍內(nèi)擴大，其大于最佳含水量的范圍不會擴大。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。

    (4)控制構(gòu)造物的安全距離。沖擊壓路機的輪邊與構(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，要作到交錯碾壓，確保在每個路基斷面均能由時速大于10km的沖擊碾壓。