时间：2013-11-29 分类：交通运输
摘要：通过介绍冲击压实技术基本原理,分析冲击压实技术特点,结合路基基底处理压实技术表明冲击压实技术具有减少路基工后沉降、提高路基整体强度及加固软弱地基作用效果显著,同时填石路堤施工工艺的改进和压实标准进行了研究。
关键词：路基工程,冲击碾压,冲击压实机
1.引言
在在国内外公路建设，特别是高等级公路建设中，冲击压实技术以其独特的压实原理和碾压效果得到了广泛的应用。本文在借鉴前人有关研究的基础上，通过分析冲击压实技术的工作机理和压实效果，进而为提高压实度提供有益借鉴。
2.冲击压实技术的基本原理
冲击压实机是具有高冲能量的压实机械，它将振动压实的高频率低振幅改为高振幅低频率，在牵引机拖动下，周期性地冲击地面，产生强烈的冲击波，向地下深层传播，具有地震波的传递特性。主要应用领域有: ①地基碾压;②路基增强补压;③路基分层碾压;④路基检测压实;⑤旧路改造扩建;⑥水利大坝填筑。
冲击碾压是一种具有新型压实机理的压实方法,在非圆形压实轮沿地面压实作业时,压实轮质心上下交替变化,利用势能和动能的联合作用,对土石材料静压、搓揉、周期性连续冲击,产生强大的夯实冲击波 ,因而具有向下的地震波传播特性,冲击力向土体深层扩散分布。产生的冲击功兼具压实和部分重夯的特点,可使地下深层土体的密实度得到改善。
随着工程施工中新工艺新技术的发展，冲击碾压施工技术因其本身的特点被越来越多的运用到工程建设施工当中。冲击碾压施工就是采用冲击式压实机(一种高振幅低频率的新型压实设备)，配备压实轮，压实轮在牵引机械拖动行驶滚动中将高位势能转化为动能对地面进行冲击，从而对土体的深层产生较强的冲击能量，同时辅以滚压、揉压的综合作用，使土石颗粒之间发生位移、变形和剪切，随着土石密实度增加，其影响深度也逐渐增加，从而使土体深层随着冲击波的传播得到压实。压实轮在牵引机的拖动下连续作用于地面，使大面积地基得以压实。冲击碾压技术的突出特点是影响深，一般在3m左右，速度快，一般为12-15km/h，这个速度一般认为是最适宜的速度，过快的行驶速度会使冲击轮蹦离地面，与地面的接触时间短，不利于冲击力的传播与土体压实，速度过慢，则冲击能量太小，压实效果不好。履带式牵引车转弯半径比自行式和胶轮式要大，由于其自重较大，行驶过程中平稳性较好通过冲击式压实机的冲击碾压，能有效减少公路路基的工后沉降量，大大改善因不均匀沉降而形成的道路病害，提高路基整体强度和均匀性，对于暴露地激活路基的内部缺陷、避免隐患、提高施工质量等具有显著的效果。对于保证道路的使用质量具有重要作用。
当牵引车拖动冲击压路机工作时,多边非圆滚轮沿弧形轮廓曲线向前滚动,重心离地面的高度上下交替变化,产生的势能和动能集中向前、向下碾压,形成巨大的低频大振幅冲击力,通过多边弧形轮连续均匀的冲击传向地面,使土体均匀致密,达到压实基础的目的，从而提高路基的密实度和强度均匀性。冲击轮每冲击一次,其质心上下摆动,完成蓄能、释放、冲击三个过程,以产生的势能和动能联合作用于地面。具体冲击作用过程可分为两个阶段：
第一阶段
在牵引的作用下,压实轮依靠与地面的摩擦力沿外廓曲线向前滚动,重心处于曲线最低点时,再向前滚动,重心开始上移,牵引力带来的动能转化成压实轮的势能和动能,并且缓冲机构开始作用,使蓄能器的缓冲液压缸收缩,蓄能器蓄能,具体表现为压实轮的运动滞于机身运动。
第二阶段
当压实轮重心处于曲线最高点向前滚动时,压实轮的势能开始转化为动能,蓄能器缓冲液压缸伸张,蓄能器中的压力能释放,转化为压实轮的动能。具体表现为压实轮的运动快于机身运动,补偿前一阶段滞后的位移,而且由于压实轮的特殊结构,其重心除了具有向前的线速度外,还有一个向下的线速度,直至压实轮另一条曲线的最低点接触地面,向下的线速度达到最大,动能达到最大。当压实轮的另一条曲线与地面接触时,开始对地面产生冲击夯实作用。牵引车的工作速度越大,使在第一阶段中蓄能器的缓冲液压缸收缩越大,蓄能越多。在第二阶段中释放的能量转化为压实轮的动能越大,对地面产生冲击夯实的动能也越多,激振的效果也越好。
3.冲击压实的技术特点
冲击压实技术与传统压实技术不同,冲击式压实以高振幅、低频率的方式将极高的能量压入地面,以达到传统压实设备难以企及的压实深度和效果。应用冲击压实技术可以迅速增加基础强度,减少地基变形,提前解决工后沉降,还可在施工中及时发现碾压质量问题,有助于建设高质量高强度的机场场道以及其他基础设施。如通过冲击压实技术在广州白云国际机场迁建工程土石方工程Ⅱ标段主跑道施工中的应用实例,阐述了冲击压实的施工工艺及相关配合,并对冲压前及冲压后的沉降量、固体体积率、回弹模量的检测结果进行了分析,体现出应用冲击压实技术对机场场道地基进行检测性增强补压的明显作用。
4.技术效果
(1)使用冲击压路机分层冲击碾压高路堤与补压振碾达标路床工程，能较好地提高路基的整体强度与均匀性，有利于避免路面的早期损坏，延长路面的良好服务水平。#p#分页标题#e#
(2)通过冲击压实的施工可以加速路基的下沉，减少路基的工后沉降。
(3)冲击压实技术的开发应用，加速了岩土工程压实技术的发展，在解决路基工程质量隐患方面得到广泛应用，有效地减少路基的工后沉降与差异沉降，提高路基的整体强度与均匀性，对碾压成型路基的炉床、路堤进行经验性追加冲碾遍数，提高了路基的整体强度与均匀性，对湿陷性黄土地基或软弱地进行冲击碾压的前处理，使地基满足承载力与稳定的要求，对砂石路面、水泥混凝土路面等旧路应用冲击碾压技术进行改建，可加快施工进度，达到工程质量要求。
5.使用冲击压实技术的注意事项
合理选用机型;正确使用冲击压实施工工艺;正确理解冲击压实有较宽的含水量范围;控制构造物的安全距离;通过现场观察，冲击压实技术也有一些人为控制因素，因此，尽可能地提高冲击压实机械速度。
6.结论与建议
冲击压实是采用强大的冲击力对土体施加冲击压实功能，土体中原有的水分和空气被挤出，土颗粒在强大的冲击力下重排列，较少的颗粒被挤到大颗粒的缝隙中，形成二次沉降，从而使土体形成密度很高的板块，提高了路基强度和承载能力，有效地减少路基工后的沉降变形。经冲碾的路段沉降量在0～4cm，密实度提高0～3个百分点。暴雨过后，冲碾路段与未冲碾路段比较，经冲碾的路段表面坚实，雨水难以渗入，行车不易打滑和湿陷。通过半年多来对已完成的填方路基沉降观测，证明该施工工艺能够大大减少填方路基的工后沉降，有效保证了填方路基的填筑质量。
用于基底时，应根据基底土质性质和天然含水量论证是否进行冲击碾压，对非软弱土地基进行冲击碾压前要做试验段，根据实验结果确定碾压遍数和沉降量，保证基底压实度不小于90%。同时避免出现软弹和震动液化现象;用于路基土方填筑时，黏性土、砂砾石和土石混合填料宜采用冲击碾压，冲击碾压前要做试验段，根据实验结果确定碾压遍数和沉降量，砂性土质段不能采用冲击碾压，对掺石灰或水泥改良的路基土方，改良后不应再进行冲击碾压。
因此，冲击压实技术对路基压实的深度、强度均较传统的碾压方法具有较大的优越性，施工简单方便、压实速度快，能有效地降低工程成本，缩短工期，提高工程质量，产生巨大的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]王国忠.冲击压实技术在路基工程中的应用研讨[J].内蒙古工业大学学报(自然科学版),2000.4.
[2]杨世基.冲击压实技术在路基工程中的应用[J].公路,1999.7.
