李建偉

摘要：由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路里程增長速度加快。隨著交通事業(yè)的發(fā)展，公路施工材料價格也隨之上漲。為了節(jié)約成本，大量新型的路基施工材料被應(yīng)用于路基路面的施工當(dāng)中去。隨著新材料的應(yīng)用，原有的路基路面壓實技術(shù)以經(jīng)不能滿足現(xiàn)有工程要求。而沖擊碾壓技術(shù)因為其獨特的工程力學(xué)性質(zhì)直接決定了在路基路面施工過程中的關(guān)鍵作用。本文根據(jù)對現(xiàn)有的公路路基路面壓實技術(shù)的研究分析并結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對沖擊壓實技術(shù)在公路工程方面的應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)的研究與改進(jìn)。主要研究內(nèi)容有以下幾個方面：1）研究分析了現(xiàn)有路基路面壓實技術(shù)中存在的主要工程性問題，以及導(dǎo)致這些缺陷的主要原因。2）結(jié)合理論分析與常年實際工作經(jīng)驗總結(jié)，對沖擊壓實技術(shù)在路基路面方面的應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)的研究。3）針對沖擊壓實碾壓技術(shù)的應(yīng)用，對原有的沖擊壓實技術(shù)進(jìn)行了一定的技術(shù)改進(jìn)，使之更加適應(yīng)公路路基路面的壓實。

關(guān)鍵詞：路基路面；壓實技術(shù)；公路工程；理論分析；技術(shù)研究；沖擊碾壓

中圖分類號U4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號2095-6363（2015）12-0068-02

1.概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要動脈這些年來迅猛發(fā)展。但是由于路基路面材料的價格逐年上漲，大量的新材料被應(yīng)用與公路工程中，而原有的壓實技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的工程要求，成為了限制公路工程發(fā)展的一大瓶頸。沖擊碾壓技術(shù)由于其獨特的工程特性在路基路面壓實方面可以在一定程度上有效的解決這類問題。

沖擊壓實技術(shù)由于其在工程上的獨特力學(xué)特性，導(dǎo)致了沖擊壓實技術(shù)在進(jìn)行壓實擠密施工中的普遍使用。沖擊壓實技術(shù)的大規(guī)模使用是源自于南非工程師對沖擊壓實方法進(jìn)行改進(jìn)。隨著九十年代我國高速公路建設(shè)浪潮的發(fā)生，沖擊壓實技術(shù)在我國得到了普遍應(yīng)用。我國在九十年代，對于沖擊壓實技術(shù)也進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，使之更加適應(yīng)我國的地質(zhì)情況與施工條件。隨著研究與發(fā)展，沖擊壓實技術(shù)在天然基礎(chǔ)中的應(yīng)用逐漸成熟，并成為現(xiàn)在主要的地基處理技術(shù)之一。

2.沖擊壓實技術(shù)主要技術(shù)特性研究

沖擊壓實技術(shù)主要依靠沖擊壓路機(jī)進(jìn)行。沖擊壓路機(jī)根據(jù)其驅(qū)動方式主要分為自行式與拖曳式。由于不同種類的壓實機(jī)械會直接導(dǎo)致在編制壓實方案時產(chǎn)生較大的差異。所以對于沖擊壓實技術(shù)的主要技術(shù)要點要進(jìn)行重點研究。

2.1沖擊壓實技術(shù)理論研究與分析

沖擊壓實技術(shù)主要依靠壓實機(jī)械的沖擊力對土壤或者壓實對象產(chǎn)生壓實作用。根據(jù)對沖擊壓實技術(shù)的理論研究，對于沖擊壓實技術(shù)中的壓實作用，我們得到了以下幾點結(jié)論。

1）動態(tài)沖擊勢能：由于沖擊壓實機(jī)械在行進(jìn)過程中，沖擊輪會以一定的速度對下部待壓實部位產(chǎn)生一定的沖擊勢能。所以根據(jù)力學(xué)計算我們可以得到在壓實過程中速度越大，動態(tài)沖擊勢能也就越大。

2）靜態(tài)能量：靜態(tài)能量由壓實機(jī)械的自身重量提供。壓實機(jī)械通過自身重力對下方壓實部位進(jìn)行相應(yīng)的擠壓作用，從而達(dá)到壓實效果。根據(jù)力學(xué)計算，當(dāng)壓實機(jī)械質(zhì)量越大，壓實效果也就越好。

根據(jù)對于沖擊壓實技術(shù)的理論研究與力學(xué)計算，我們關(guān)于沖擊壓實技術(shù)可以得到以下幾點其他壓實技術(shù)所沒有的技術(shù)優(yōu)點。

（1）壓實深度大：由于沖擊壓實技術(shù)對于待壓實部位的壓實效果主要來自于低頻大幅度的沖擊波。所以壓實機(jī)械會產(chǎn)生能量較大的沖擊波，這樣的沖擊波在一定程度上具有地震波的傳播性質(zhì)，這樣獨特的工程力學(xué)性質(zhì)直接導(dǎo)致了沖擊壓實技術(shù)具有其他壓實技術(shù)所不具備的力學(xué)傳播性能。

（2）松鋪厚度較大：由于沖擊壓實技術(shù)在壓實深度上的獨特優(yōu)點，決定了在采用沖擊壓實技術(shù)時，可以增大松鋪厚度。即便是較大的松鋪厚度也可以受到足夠的壓實作用，滿足后期的力學(xué)要求。

（3）沖擊力較大：根據(jù)實際工作經(jīng)驗總結(jié)可以基本上得到，沖擊壓實過程中產(chǎn)生的沖擊力為沖擊壓實機(jī)械自重的25倍。所以沖擊壓實機(jī)械借助自身自重可以提供較大的壓實力。

（4）壓實范圍廣，受土質(zhì)影響?。河捎谠趬簩嵾^程中，待壓部位自身的性質(zhì)會直接決定壓實效果。但是由于沖擊壓實的強(qiáng)力沖擊作用，對于大多數(shù)的待壓材料，均可以有效得到壓實。

2.2沖擊壓實技術(shù)適用性以及關(guān)鍵影響因素研究

根據(jù)常年工作經(jīng)驗總結(jié)，并結(jié)合對沖擊壓實技術(shù)的理論分析，我們可以得到影響沖擊碾壓效果的主要因素有以下幾點。

1）沖擊壓實速度：沖擊壓實速度直接決定了沖擊壓實機(jī)械對下層待壓部位的沖擊壓實勢能。

2）碾壓遍數(shù)：合理的沖擊壓實遍數(shù)可以有效的節(jié)約施工成本，并可以在較低的成本下取得較好的壓實效果。

3）沖擊壓實能量大?。焊鶕?jù)對于常年經(jīng)驗總結(jié)可以得到，沖擊壓實能量越大，待壓部位的壓實效果越好。

沖擊壓實技術(shù)雖然具有較好的壓實效果與工程可行性，但是由于其獨特的力學(xué)性質(zhì)，在一定程度上限制了沖擊壓實技術(shù)的可行性。針對這一問題，結(jié)合常年工作經(jīng)驗可以得到以下幾點結(jié)論。

1）壓實機(jī)械類型決定了壓實技術(shù)的可行性，其中三邊形的壓實機(jī)械適用于除了舊水泥路面的其他絕大部分路基路面工程。

2）四邊形以及五邊形可以使用絕大部分的路基路面工程的壓實作業(yè)，且尤其適合舊水泥路面的壓實。但是這種沖擊碾壓技術(shù)由于其自身缺陷，對于其他路基路面的壓實效果較差。

3.沖擊壓實技術(shù)在路基路面壓實過程中試驗驗證

本次試驗采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)模擬技術(shù)以及有限元分析技術(shù)，對現(xiàn)有的沖擊壓實技術(shù)模擬在路基路面壓實過程中的壓實機(jī)理進(jìn)行相應(yīng)的計算機(jī)模擬，并結(jié)合模擬結(jié)果對該技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

3.1沖擊壓實技術(shù)試驗與驗證

針對某一公路施工中的路基路面技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)理分析，運(yùn)用有限元分析軟件進(jìn)行相應(yīng)的模擬與分析。根據(jù)計算機(jī)分析結(jié)果得到了以下幾點結(jié)論。

1）根據(jù)軟件模擬結(jié)果，隨著深度增加，壓實度逐漸增加，在達(dá)到待壓部位中部時，壓實度達(dá)到最大值。但是隨著深度的進(jìn)一步增加，壓實度會相應(yīng)的逐漸降低，但是當(dāng)壓實深度達(dá)到最大值時，相應(yīng)的壓實度會隨之降低到最低值。

2）根據(jù)計算機(jī)對于不同壓實遍數(shù)下的壓實度的成長規(guī)律的分析結(jié)果，可以認(rèn)為，在前二十遍的壓實過程中，壓實度增加速度逐步增大，隨著壓實遍數(shù)的增加，壓實度逐步降低。壓實度在壓實遍數(shù)達(dá)到三十遍時達(dá)到峰值。

3）利用計算機(jī)對沖擊壓實的適宜壓實厚度進(jìn)行相應(yīng)的分析與研究可以得到最佳壓實度。當(dāng)松鋪厚度達(dá)到60cm時，壓實度會較大，但是水分的流失較快。當(dāng)松鋪厚度達(dá)到100cm時，壓實度降低至最小值。根據(jù)計算結(jié)果可以認(rèn)為在松鋪厚度達(dá)到80cm時，整個單項工程造價最為經(jīng)濟(jì)合理。

3.2沖擊壓實技術(shù)的改進(jìn)研究

根據(jù)對于有限元分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的判斷，并結(jié)合具體實際施工經(jīng)驗，對于現(xiàn)有的沖擊壓實技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。具體改進(jìn)措施如下。

1）在進(jìn)行相應(yīng)的沖擊壓實施工時，將下層構(gòu)筑物的松鋪厚度控制在80cm左右，這樣的松鋪厚度可以在有效的保證壓實度的同時，可以有效的降低相應(yīng)的施工成本。

2）為了保證采用沖擊壓實可以取得較好的壓實效果，在采用沖擊壓實技術(shù)施工時，壓實遍數(shù)宜控制在三十遍，但是在施工過程中，可以根據(jù)不同的地質(zhì)情況進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，但是上下幅值不宜超過5遍。根據(jù)具體施工條件，壓實遍數(shù)上下浮動宜為20%～30%。

3）為了保證沖擊壓實的實際壓實效果，對于待壓部位的中下層要作為重點施工質(zhì)量控制要點進(jìn)行質(zhì)量控制，由于待壓部位的下部區(qū)域較低的壓實度，可以直接將下部作為關(guān)鍵點進(jìn)行控制。

4.結(jié)論

本文根據(jù)對沖擊壓實技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)理論分析與試驗驗證，對沖擊壓實技術(shù)在公路路基路面施工方面提供了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)與建議。并利用試驗驗證與計算機(jī)模擬相結(jié)合的方法對改進(jìn)結(jié)果進(jìn)行驗證。針對今后的路基路面壓實施工，提出了相應(yīng)有效的工程建議。