冲击碾压施工工艺
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5冲击碾压地基处理
3.1冲击碾压地基处理机理及技术要求
3.1.1 冲击碾压地基处理机理
1 冲击碾压是岩土工程压实技术的最新发展。冲击压路机由牵引车带动非圆形轮滚动，多变形滚轮的大小半径产生位能落差与行驶的动能相结合沿地面对土石材料进行静压、搓揉、冲击的连续冲击碾压作业，其高振幅、低频率的冲击碾压使工作面下深层土石的密实度不断增加。与一般压路机相比，其压实土石的效率提高了3~4倍（考虑上料、摊铺、平整的工序）。
2 冲碾压适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、深陷性黄土、素填土和杂填土等地基的填前碾压，填方达到标高后的追密压实，土石混填、填石路堤分层夯实等。
3 冲击压实也称非圆碾压是将传统振动压实的高频率小振幅改为低频率大振幅，是一种冲击和揉搓作用相结合的全新压实方法，能在压实作业中较大地增加对土石的压实能量。冲击压实机适合深层岩土及含水量较高的黏性土体压实。它将能量以冲击波方式传递于路基土体，改善土体的原状结构，使土体孔隙率减小，土的黏聚力c和内摩擦角值￠增大，抗剪能力提高，将土体未来的沉降量在冲击、振动、压实过程中提前实现，达到土体加固的效果。
3.1.2 冲击碾压地基处理技术要求
1 冲击碾压的设备为冲击压路机，是由3~5瓣的凸轮构成的轮式压路机，由配套的重型工业拖车牵引。
2 冲击碾压之前，应进行碾压工艺性试验，取得碾压的深度、遍数、速度等施工参数，同时应考虑冲击可能对相邻建筑物带来的影响，并采取相应的隔振预防措施。
3.2.冲击碾压地基处理施工
3.2.1冲击压路机以非圆形轮进行原为静压、搓揉、冲击的周期性连续作业，产生强烈的冲击波，对地基进行冲击碾压。冲击压实工艺参数一般为冲击压路机工作质量15600kg、冲击轮质量2×5680kg;冲击轮形式为三边形凸轮、最大瞬间冲击力大于250t、最佳工作速度为10~15km/h、冲击能量25Kj、压实宽度2×900mm、牵引车功率不小于225kW、冲击频率60~110次/min、填土层厚40~60cm、最大爬坡坡度25°。一次往返碾压后完成一遍压实，压实宽度为4m。
3.2.2 冲击碾压地基施工工艺
1 采用冲击碾压工艺对地基进行原位压实处理，施工工艺流程见图3.2.2
2 工艺要点
1）人工配合机械清除地基范围内的植被、种植土等。
2）检测地基土各项指标是否满足设计要求，不满足必须进行换填或改良，满足要求则按试验确定的施工工艺和方法施工。
3）按工艺试验确定的碾压遍数碾压结束后，测量地基冲击碾压前后沉降量及表层压实度，其指标应满足设计要求，否则需重新碾压。
4）地基土压实质量各项指标检测满足要求后，清除地基表层浮土，将地基整理成形。
5）对地基处理范围、高程进行测量，不能满足设计要求则需要进行修整，满足要求则采用光轮压路机，对表层进行碾压。
6）对地基按照相应的验收标准检测后，报监理单位验收、确认。
3.2.3冲击碾压地基施工的劳动力、设备
1 劳动力安排：一个作业班组一般由10~15人组成，可根据现场实际情况灵活
调节，主要工种包括施工负责人（负责施工现场指挥、资源组织与协调）、测量人员（负责施工测量、放线）、试验人员（负责试验检测和控制）、机械维修人员（机械的维修保养）、工程机械操作人员（整平、洒水、碾平等工序使用的机械操作）。具体人员配置见表3.2.3
表3.2.3 人员配置表
2 冲击碾压施工的主要机械为冲击压路机，应根据设计对地基冲击压实指标要求进行选型。相应的配套设备包括牵引拖车、平地机、洒水车、试验检测设备、测量仪器，这些设备和检测仪器均为常规设备仪器。
3.2.4 冲击碾压的地基施工
1 施工准备包括现场地基表层处理、施工技术准备、工艺性试验三方面的工作。地基表层处理主要是清理地表植被和非适用性填料。技术准备包括现场测量，技术、安全交底，岗前培训。工艺试验内容主要包括：
1）在路基填筑试验的同时进行冲击碾压工艺试验；
2）试验段选定路基长度不宜短于200m,以便于冲击碾压作业；
3) 试验段施工时，记录原地面压实至合格的遍数、填筑层的松铺厚度、
压实遍数、压实厚度、压缩比、平整度、横坡度；
4）原地面压实度合格后，用冲碾进行碾压，具体的冲碾遍数根据5遍的下沉量确定；
5）在冲碾5、10、15、20、25遍时测量标高，计算每冲碾5遍的地表下沉量；
6）对试验段记录的各项数据进行总结，用于知道全段路基填方施工。
2 冲击碾压施工注意事项
1）冲击碾压的压实深度和压实影响深度应根据现场冲击碾压试验或当地经验确定。
2）冲击碾压宽度不宜小于6m,自行式冲击压实机单块最小冲压施工面积不宜小于1000㎡，牵引式冲击压路机单块施工面积不宜小于1500㎡，工作面
较窄时需设置转弯车道，冲击碾压最短直线距离不宜小于150m。
3）冲击碾压行驶速度以10~12km/h。
4) 冲击碾压工作面长度以200~500为宜；冲击压实时应均匀碾压，相邻两段冲
击碾压搭接长度不小于15m。
5）冲击式压路机工作时，压实轮外缘应与填层边缘保持不小于1m的安全间距，以为冲击能量大，易损坏填层边部；行驶速度以10~20km/h.
6)冲击式压路机工作前方如有结构物应及时调头,安全距离不小于5m。
7）管涵、拱涵顶上的填土高度大于2.5m和板涵顶上的填土高度大于3m时，方可对填方进行冲击压实作业，否则应将填方视为结构物。
8）靠近结构物台背处2.0m及结构物顶部的填土高度不大于2.0m范围内，禁止冲击碾压。
9）高程监控测点平面位置应保持不变，在施工过程中，应保持测点位置的固定（拟采用Ⅱ级钢筋制作）。
10）路床的补强压实与高填方，每2m的补强压实宜先松铺一层30cm以上的填料再进行冲击压实。
11）填层表面干燥时要适量洒水，防止表面粉尘化，影响能量向深层传递。
12）驾驶员在拖车每次转弯时，应调整转弯路线，使冲击凸轮落点不与前次落点重复，以减少波浪现象。
13）若工作面起伏过大，应停止冲击，用平地机平整后在继续施工。
14）冲击碾压边角及转弯区域应采取其他措施压实，以达到设计标准。
15）施工中出现“橡皮土”现象是应暂停施工，这时应将“橡皮土”挖出，填筑含水率在设计控制范围内的黏土后，重新碾压。
16）冲碾完成后必须恢复路面的横坡和平整度，以利路基排水。
3.2.5 冲击碾压地基施工安全保证措施
1 各种设备必须按性能说明书使用，按操作过程进行操作，不得违章指挥、操作、不得超负荷工作，加强设备和保养工作。
2 经常检查牵引车与冲击式压路机的联结销是否插好，液压油路的油管联结无异常，蓄能器压力是否正常，轮胎气压是否正常，缓冲系统压力是否正常，作业前还必须检查并确保举升油缸杆能缩到最短位置；确认一切正常后才能开始进行作业。
3 压实作业按施工工艺进行，但车辆的转弯半径不应过小，并使顺时针、逆时针转弯的次数相等。
4 作业间隙应检查冲击压实轮与轮的联结螺母、摆架长、短轴两端的紧固螺栓等紧固件的紧锁情况，使其始终处于锁紧状态。
5 施工现场必须统一指挥。
3.2.6 冲击碾压地基施工质量控制措施
冲击压实必须严格按质量控制指标进行工艺控制，做好试验段施工，认真分析试验检测数据，选择最佳冲击压实参数，用以指导施工生产。按照有关规范和设计文件的要求，严格管理，科学施工，不断提高施工技术水平。具体规程和工艺流程如下：
1）明确质量标准、操作规程和工艺流程。
2）严格按照试验选定的冲击压实遍数进行压实作业。
3）填筑面冲碾结束经监理验收后，检测表面以下20cm、50cm、80cm 处压实度，核定冲碾对压实度的提高指数。
4）冲碾作业时的行驶速度太快时会将填筑面表层击松，所以应根据填料类别和现场实际情况控制行驶速度。
3.2.7冲击碾压地基施工的环境保护
1冲击碾压宽度不宜小于6m，自行式冲击压路机单块最小冲压施工面积不
宜小于1000㎡，牵引式冲击压路机单块施工路面不宜小于1500㎡.工作面较窄时需设置转弯车道，冲击最短直线距离不宜小于150m。
2构造物的保护
1）使用前查明冲击碾压范围内的地下管线及附近各种构造物，并应根据构造物的类型采取相应的保护措施。一般情况参照表3.2.7确定水平安全距离，对于河沟等有明显减震效果的情况，经确认不会造成影响时可适当减少安全距离。施工前对于拟保护的构造物，在保护范围的外围应设置明显标记物。正常使用的构造物在顶部以上填土高度大于2.5m或填石高度大于3.0m，土工格棚合成材料竖向填土厚度大于1.5m时，方能直接进行冲击碾压。
表3.2.7 冲击碾压水平安全距离
2) 对于不符合表3.2.7安全距离但又需要施工的，个开挖宽0.5m、深1.5m
左右的隔振沟进行防护，或降低冲击压路机的速度，增加冲压遍数。
3 配备足够数量的洒水车，扬尘情况严重时应洒水，减少施工沿线的尘土污染。当土的含水量较低时，宜于一日洒水湿润。
4冲压施工现场地的附近有构造物时，应注意观察，发现异常情况时，立即停止施工，以避免构造物损伤。
5施工过程中应合理安排施工时间，减少噪声和振动对环境的影响。机械作业产生的噪声应控制在国家规定的允许范围内。
6冲击碾压范围内的出入口应有醒目的安全标识，禁止无关车辆与人员出入。在不断绝交通的情况下应采取交通安全措施，设置交通标识。
7 夜间施工时，场地必须设置符合操作要求的照明设备与夜间警示标识。
3.3 冲击碾压地基处理检测
3.3.1 冲击碾压地基检测主要项目有填料（土）性质分析、土工击实试验、空隙比（密实度）、强度及变形、地基承载力等。
3.3.2 冲击碾压地基检测设备及方法
1填料（土）性质分析、土工击实试验、孔隙比（密实度）试验系原位土或填料的一般性测试项目，常规检测设备见表3.3.2
2 检测方法
1）对地基土或填料的性质采用常规检测方法，按《铁路工程土工试验规程》（TB 10102-2004）及《土的工程分类标准》（GB/T 50145-2007）
进行土的性质判定，确定其是否适宜进行冲碾处理，或可作为路基碾压填
料。随后进行击实试验，确定该填料的最大干密度和最佳含水率。
2）现场采用灌砂法测定土层的密实度，以确定合理的碾压遍数。碾压后土层的密实度应满足设计要求。
3）在冲击碾压按试验制定的施工工艺完成后，需要对完成冲碾处理的地基进行承载能力、变形测试。如果设计没有特殊要求，对地基
或填筑的路基可采用Evd动态变形模量测定仪检测其Evd值，采用K30承
载板检测其K30值，地基承载力及变形均应满足设计要求。
3.4冲击碾压地基处理施工实例
3.4.1 工程概况
某铁路连接线NLA2标K9+400~K9+990段共计填方13余万m3,其中三段填方路基填高超过15m(属高填方路段)，分别为K9+450右侧段、K9+800右侧段、K9+950右侧段，从地基处理到路基填筑，均采用冲击碾压工艺。
3.42施工组织
根据施工工期要求，劳动力、工程机械按2个作业班组织。
1、人员配置
工点的施工由项目经理部统筹管理，工程部、试验室、安质部、物资设备部等统一协调，管理人员不在专门设置，葛店的现场管理和作业人员配置见表3.4.2-1
表3.4.2-1人员配置表
2、设备配置
根据工作量及总工期要求，主要设备配置情况见表3.4.2-2
表3.4.2-2设备配置表
3.4.3施工方法
2原地面和填筑层面压实度检验合格后进行冲击碾压。
3路基填筑作业但愿的划分考虑冲碾压路机的作业（不能太短）。冲碾时压路机先从路基一侧边缘行驶，行至起点再转向路基边缘行驶，行至终点时转弯反向
沿线路中心向起点行驶，行至起点再转向路基边侧行驶，牵引车行驶应使压实轮迹
应重叠三分之一以上，以保证弧形轮中间的部分能被冲碾到位。当压路机轮迹到达
另一侧边缘时完成冲碾一遍。由于压实轮弧形的构造特点，冲碾一遍结束时仍有部
分路基未被冲碾到位，此时停止冲碾，进行高程检测。
4冲碾压路机作业时按环形路线行走，为了保证冲击力，行驶速度宜控制在15km/h左右。
5冲碾作业完成后用平地机平整，并采用振动压路机进行收光压实，恢复填筑面的横坡和平整度。
6路堤填土每层的压实厚度按27cm控制，用振动压路机压实到设计要求的密实度。每填筑四层（约1m）用冲击式压路机碾压，具体的冲碾遍数根据工艺性
试验和遍冲碾后的下沉量综合确定。
3.4.4工程效果
某高填方路基，由于填土量过大，路基容易产生较大的沉降，造成路基断裂。通过冲击碾压，大幅度提高了路基地基的承载力，提高了路基的稳定性，减少了路基的沉陷变形，路基工后1年沉降仅8cm，远小于规范容许值，并且没有出现路基开裂。地基冲击碾压前后物理力学指标的特征值见表3.4.4。
表3.4.4 地基冲击碾压前后物理力学制表比较表
序
号指标单位冲击前冲击后1干容量γd kN/m31316.9 2孔隙比e 1.0850.598 3K30kPa/m125302 4压缩模量E s MPa 5.4412.19 5压缩系数a0.580.068