高填方土石方冲击碾压施工

冲击压路机主要的压实用途之一：高填方土石方碾压
高填方土石路基要做到均匀、密实、稳定，施工难度很大。一般在地形复杂的斜坡沟谷地带，同一断面上的填筑高度差别较大，基底工作面不易形成，使填筑层变厚。当施工工期紧，成型路基的自然沉降时间又不足时，就容易引起地面开裂、塌陷、下沉、变形及翻浆等多种病害。而现有静碾及振动压路机施工，在客观上还不能有效的解决土石泥填高填方路基基础的差异变形。目前，提高路基压实密度的方法主要是采用强夯或冲击压路机进行压实施工，考虑到工期和施工效率的因素，应首选冲击压路机。哈威冲击压路机是一种新式的路基压实机械，1997年首次在北京八达岭高速公路补强压实中应用，之后在宣大高速公路、福泉厦高速公路、连霍高速公路等高等级的公路上都有使用，时至今日，时间已经证明，哈威冲击压路机在路基补强压实方面取得了优秀的施工效果。
冲击碾压对路基具有很强的压实效果，冲击压路机以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作用下重新排列，较小的颗粒被挤到较大颗粒的缝隙中，形成二次沉降，从而使土体形成密度很大的版块，提高了路基强度和承载能力，有效的减少了路基工后沉降变形。近年来，在哈威设备不断的努力下，冲击碾压技术有了很大的发展，在解决路基工程质量隐患方面有很大创新。冲击压路机压实能量大，影响深度深，施工工期短，施工效率高，并可大幅度提高路基的承载能力、稳定性和密实度，最大限度的缩短路基的自然下沉时间，降低由于车辆超载对公路的损坏，延长公路的使用寿命。

冲击压路机按用途分为三边形冲击压路机和五边形冲击压路机，其中三边形冲击压路机主要用于物料的补强压实，五边形冲击压路机主要用于路面的破碎，本文旨在讨论三边形冲击压路机的用途，五边形可参见网站其他文献。
自上世纪90年代冲击压路机进入中国市场以来，郑州工程机械厂率先引进冲击碾压技术，结合河南省公路局试用验证，已在道路、机场、大坝以及填海等众多工程领域发挥出无可取代的作用！
郑州宇通重工（原郑州工程机械厂）是《冲击压路机国标》、《冲击碾压施工国标》拟定单位。
2014年起，郑州哈威（宇通重工冲击碾压原班人马）以多地市多个经销商为辐射的销售网络占据了国内冲击压路机较大的市场份额。

冲击压路机的工作原理：
冲击压路机是通过非圆形轮（三边形轮或五边形轮）的冲击，连续对土、石材料进行静压、揉搓、冲击的周期性作业。其产生强烈的冲击波，并向地下深层传播，通过低频大振幅的冲击，压实土体，产生瞬时的冲击动荷载向下传递，快速挤密深层土颗粒，同时，冲击能量以震动波的形式在弹性空间中传播，使土颗粒相互靠拢，排出空隙中的气体和水，从而使土颗粒重新排列，挤压密实，达到增强土石体密实度，提高路基强度和稳定性的目的。其冲击波具有地震的传播特性。压实深度可随着碾压遍数递增，最大压实有效深度可以达到1m，最大压实影响深度可以达到6m，其冲击能量因冲击轮的重量、重心高度、牵引速度不同而变化。

冲击压路机的技术特点：
1、更大的影响深度：
根据《港口工程技术规范》中的叙述，以及哈威设备冲击压路机国内实际施工情况并考虑土石填方实际土壤参数等的影响，采用以下影响深度经验公式：

式中：H = 加固深度（ m  ）
a=加固系数（一般湿陷性黄土取0.34~0.5；高填方土取0.6~0.8；砂性土和杂土取0.45~0.6）
E=冲击能量（KJ）
M=冲击轮质量（1000Kg）
H=冲击轮高度（m）
根据上式计算，在土石混填情况下作业时，当采用哈威YP30型30KJ冲击压路机以12km/h
速度行驶，其加固深度为3.8m。在廊涿高速、承唐高速、连霍高速、大广高速等不同高速公路的不同填料路段进行冲击压实实验检测时得到了影响深度为3m~5m的检测结果，这个数据是普通的静碾、震动碾等压路机无法达到的，几乎可以与强夯的效果相媲美。

2、更大的击实功能：
冲击压实比重型击实标准具有更大的击实功能。根据现场施工经验，不同高速公路填方路段每层填方经冲击碾压后表面以下10cm的平均压实度均超过了100%，表面以下100cm的平均压实度均超过了95%，冲击碾压前后的压实度对比非常明显。
3、更广的适用含水量范围：
随着击实功的增加，最佳含水量降低，一次冲击碾压的最佳含水量比重型击实标准要低。通常冲击压实土的含水量范围要求如下：细粒土含量≥50%，Wopt-4≤ω≤Wopt+2；
细粒土含量＜50%，Wopt-3≤ω≤Wopt+2；高液限土的冲击碾压含水量上限可放宽至28%
4、更高的压实效率：
冲击压路机的行驶速度是12km/h ~ 15km/h，填方厚度是1m ~ 1.5m，碾压10遍到40遍不等（需根据试验段确定）；振动压路机的速度是3 ~ 4km/h，填方厚度是0.2m ~ 0.3m，碾压6 ~ 12遍不等。由于施工时会受到各种条件影响，冲击压路机每台班可压实20000㎡，震动压路机每台班可压实2000㎡，冲击压路机的效率是振动压路机的10倍。

冲击压路机在高填方路基中的应用：
1、检测性补强碾压是冲击压实工作的一个重要内容。YP30冲击压路机的30KJ高能量给出相当于冲击力达300t以上的重击，是一种极为有效的检测碾压，只要用冲击压路机碾压8 ~ 10遍，所有软弱的或含水量过多的地段都很容易被发现，再碾压几遍就可以补救。冲击压路机在高速公路工程的高填方补强碾压中的应用，对减少路基工后沉降、提高路基整体强度以及加固软弱地基方面较普通的振动碾压有更重要的作用。
2、冲击压实减少路基工后沉降。廊涿高速公路K46+353—K46+600路基填筑作业，先采用YZ—18型18t振动压路机分层（0.3m一层）碾压，压实度达到规定的路床压实度标准。再采用哈威YP30型30KJ冲击压路机补强冲击碾压15遍，平均下沉量8.2cm，计算有效压实深度5m，压实度平均提高了6个百分点。路基高度为10.5m，则冲击碾压完成沉降率为8.2 ÷ 1050 = 0.78%，很好的解决了高填方路基的工后差异沉降问题。
3、冲击压实提高路基整体强度。廊涿高速公路K46+353 ~ K46+600补强冲压段，测定冲击碾压15遍前后的弯沉值Lr分别为252（0.01mm）与186（0.01mm）得出，土基回弹模量平均由冲碾前46.9MPa提高到66.8MPa。强度有很大提高，同时，使原来振动压实达到路床压实度标准的路基下沉4 ~ 8cm，在1.5m层厚范围内压实度均增加3% ~ 6%。由于冲击碾压是路床顶面上全面积的均匀冲击压实，使路床顶面以下1.5m形成连续、均匀、密实的加固层，提高了路基的整体强度与稳定性。
通过哈威设备实地应用和实验证明，冲击压路机的经济和技术指标明显优于普通的振动压路机，其对路基压实的深度、强度均比传统碾压方法有很大的优越性。且施工简单方便、压实速度快、施工效率高，不仅能有效的降低工程成本和缩短工期，而且大大提高了工程质量，特别是在面积大、段落长的高填方路基上更能充分发挥这种新技术设备的优越性能。可以预见，冲击压路机在今后的路基工程施工中将会得到越来越多的应用。