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摘要：沖擊壓實技術廣泛用于公路路基填筑及公路舊路改造中，而在鐵路建設中運用較少。我國在建武廣客運專線鐵路中使用該技術進行路基壓實，并在武漢試驗段中對該技術的壓實效果進行檢測，通過對檢測結果的分析，對該技術在鐵路路基壓實中的效果進行客觀評價。...

沖擊壓實技術在鐵路路基工程建設中的應用

魏建兵  楊舉明  陳爭玉

(西南交通大學土木工程學院  四川成都  610031)

    沖擊壓實技術是采用沖擊壓路機對地基土進行沖擊碾壓，以提高地基土的密實度及強度的工程施工方法。20世紀以來，南非國家運輸和道路研究所(NITRR)發明了可供實用的非圓滾輪壓路機。1995年初，沖擊碾壓技術首次用于香港新機場場道地基壓實，l999年開始在我國大陸廣泛推廣應用，并實現該技術施工設備的國產化。近十多年來，由于該技術在施工效率等方面的優勢，已廣泛運用于高速公路路基工程、機場場道地基工程、鐵路路基工程及碼頭等的建設，并取得了顯著的經濟效益。

1.沖擊壓實的原理

    沖擊壓路機最顯著的特點是將壓實輪形狀從傳統圓形改為非圓形(三邊形、四邊形或五邊形)，這種輪子有一系列交替排列的凸點和沖壓面。在行進過程卓，由配套的大功率牽引車帶動“凸輪”前進。沖擊壓實輪的凸點交替抬升與下落，從而在行駛滾動中產生集中沖擊能量，同時輔以滾壓、揉壓的綜合作用，連續對土體產生碾壓作用而使土體達到密實的效果，其工作原理如圖1所示。沖擊壓實機的沖擊能較傳統的振動壓路機大6～10倍，影響深度大3～4倍。

 

    影響沖擊壓實效果的因素主要是路基土的含水量。根據土質土力學原理：(1)當路基土含水量達到或接近最佳含水量時，路基壓實才能有理想的效果；(2)沖擊碾壓壓路機的能量越大，沖擊碾壓的效果就相對越好；(3)沖擊碾壓遍數少，路基壓實度達不到要求。但壓實度也并不隨著沖壓遍數  的增加而遞增，當達到一定沖壓遍數后，路基的壓實度趨于穩定不再提高。所以按最佳遍數沖壓即可保證效果也不至于浪費；(4)沖擊碾壓速度太快，不能保證路基壓實度，速度太慢又影響工作效率，不能充分利用其優勢。所以，沖擊碾壓速度應保持在一定合理范圍內；(5)由于土的觸變性，沖壓后的路基需要一段時間來恢復其強度，所以要注意時間效應，沖壓施工后最好間隔兩周再檢測，這時土的強度已回復。

2.沖壓技術的應用

    沖擊碾壓技術由于其碾壓效果及工作效率的優勢，已廣泛運用于各種工程建設中。主要運用于公路水泥混凝土路面舊路改造壓實，高填方路基壓實，路基及橋梁連接段填方壓實等工程。

    我國新建鐵路武廣客運專線設計時速高，對路基壓實要求高，工后沉降控制嚴。因此，在武廣客運專線大量黏性土地基路塹在換填AB組填料后，需要對不能滿足承載力要求的原地基進行加固處理，以提高地基承載力，消除地基的工后沉降。考慮到沖擊碾壓技術良好的壓實效果及壓實效率，設計采用沖擊壓路機對挖方路基地段及路基填料進行碾壓。為了在全線工程施工中推廣沖擊壓實技術，在武廣客運專線武漢試驗段某工點進行沖擊壓實的工藝試驗，以獲取施工工藝參數及經驗，指導后續施工。工藝試驗過程中，進行了大量的室內土工試驗，并測試了原地面和沖擊碾壓3、6、9遍后，地基壓實系數K、K30、Evd、Ev2，通過對比分析各碾壓前后各壓實指標，探討適合武廣客運專線武漢試驗段的地質條件下的沖擊碾壓工藝控制參數及施工經驗。

3.結論與建議

    (1)沖擊壓實能夠提高硬塑或可塑黏土的黏性土的 K30、Ev2和Evd指標。碾壓7遍后，Ev2、Evd和K30是原地面的兩倍以上。

    (2)沖擊壓實加固處理飽和或接近飽和的黏性土的效果十分有限。沖擊壓實3遍后，K30、Ev2和Evd指標相比原地面略有增加，而后隨碾壓遍數增加而降低。

    (3)沖擊壓實需要的合理碾壓方式。沖擊碾壓時，由于沖擊碾壓的動力作用，黏性土結構被破壞，并可能出現局部液化現象。因此，對于接近飽和的黏土地基，需要一個合理沖擊壓實方式。

    原地基表面沖擊壓實前的檢測指標已基本滿足設計規范要求的，沖擊壓實3遍后的檢測效果較好，而隨著沖擊碾壓遍數增加，檢測指標除壓實度外全部出現下降。因此，對于此種工況合理沖擊壓實為3—5遍。

    而對于沖壓前路基指標較差的路段，碾壓7遍后各項檢測指標隨著碾壓遍數的增加仍有增大趨勢，因此，7遍尚不是其最佳沖擊壓實遍數。

    對于飽和或接近飽和的黏性土，應采用少遍多次的壓實方式，即每次碾壓2～4遍，間隔6～7天，待被壓實土的孔隙水壓力充分消散后，進行再次碾壓2～4遍。這相對一次性連續碾壓8～10遍效果要好許多。

    (4)沖擊壓實的適用范圍。沖擊碾壓前應對場地地質條件進行復核，以確定是否適宜進行沖擊碾壓施工。

    沖擊壓實對于硬或稍濕的黏性土效果較好。對于飽和或接近飽和的黏性土，由于缺乏排水通道，沖擊壓實時孔隙水壓力較高需要較長時間消散，沖擊壓實效果十分有限。因此，此類土在沖擊壓實時最好能夠鋪設一層粗顆粒料墊層，既可以起置換的作用，又起加速排水固結作用。地面以下2～3 m范圍內存在軟土夾層時采用沖擊壓實容易造成軟土層的觸變，嚴重時可能引起土體液化，故不得采用沖擊壓實。

    (5)不同功率的沖擊壓路機的有效壓實深度不同，施工時先進行試驗段的施工，以確定沖壓遍數及沖壓碾壓施工工藝參數。沖擊壓路機要起到好的作用，必須達到一定的工作速度。例如YCT25型沖擊壓路機速度不宜低于8 km／h。

    (6)在構造物附近進行作業時，要有足夠的安全距離。

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(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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