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摘要:冲击碾压是路基工程压实技术的最新发展，冲击压路机由牵引机带动非圆形论滚动将高位势能转化成动能对路基基底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，随着土石密实度的增加，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，速度快，压实质量高。
京包线集宁至包头段增建第二双线工程DK740+695.71～DK743+183.05段工点出露地层主要为第四系全新统人工填土、冲洪积粉质黏土、粉土、粉细砂等，为有效减少路基的工后沉降量，改善因不均匀沉降而形成的路基病害，提高路基的整体强度和均匀性，要求对该段进行地基处理：挖除地表0.5m厚松软土、换填渗水土，并对基底进行冲击碾压。
关键词：冲击压路机地基处理冲击碾压密实度
一、工程概况
京包线集宁至包头段增建第二双线工程DK740+695.71～DK743+183.05段，长2487.34m，位于土默特左旗陶思浩镇与土默特右旗美岱召镇相联段，工程地貌单元为大青山山前冲、洪积倾斜平原，地形平坦，地势开阔线路在此以填方形式通过。
工点处出露地层主要为第四系全新统人工填土，工点出露地层主要为第四系全新统人工填土、冲洪积粉质黏土、粉土、粉细砂等，工点范围内未见地表水；地下水位埋深3.80～6.10m，地下水无侵蚀性。为有效减少路基的工后沉降量，改善因不均匀沉降而形成的路基病害，提高路基的整体强度和均匀性，要求对该段进行地基处理：挖除地表0.5m厚松软土、换填渗水土，并对基底进行冲击碾压。
二、冲击碾压施工技术
2.1、冲击压路机原理
由牵引机带动非圆形轮滚动，多边形滚轮的大小半径产生位能落差与行驶的动能相结合沿路面对土石材料进行滚压、搓揉、冲击的连续冲击碾压作业，形成高振幅、低频率的冲击压实原理。这种高能量冲击力周期性连续冲击地面，产生强烈的冲击波，产生的冲击碾压功能达到超重型击实功，可使地下深层的密实度不断累积增加。
2.2、冲击碾压试验段
冲击碾压全面施工前，根据地基土的地质、含水率情况冲碾机械条件，选择不小于100m的试验区段进行冲击碾压试验。选定与地基冲碾压实、检测有关的工艺参数，将以上资料整理上报监理工程师批准后，用以指导此项工程的路基施工。
冲击碾压采用的机械为25KJ三边形双轮冲击压路机，其双轮净重12t，行驶最佳速度为12km/h，对地面产生集中冲击力2000～2500KN，相当于1111～1543kPa。这种高能量冲击力周期性连续冲击地面，产生强烈的冲击波，向下具有地震波的产波特性，产生的冲击碾压功能达到超重型击实功，可使地下深层的密实度不断累积增加，满足重型标准90%压实度以上的有效压实厚度视不同土石材料性状达到1.0～1.5m，比现有振动压实机械有更好的压实功效，使被冲压的土石填料更接近于弹性状态，显示出克服土石路基隐患的技术优势。
冲击碾压试验段选在DK742+000～DK742+100段内进行试验，在DK742+000、DK742+025、DK742+050、DK742+075、DK742+100四个断面分别在左、中、右3个位置打入水平桩，中桩基本在线路中线位置，边桩在离路基边缘3m左右，将钢筋桩埋入路基预定深度，水平桩顶部高程位于冲击碾压高程下部0.5m。水平桩埋入预定深度后进行抄平及压实度检测，得出水平桩未冲击碾压前的高程和压实度，冲击碾压10、15、20遍后分别检测出同一地方高程及压实度，并与冲击碾压前作比较，得出路基在冲击碾压下有沉降效果和压实效果，从而总结出最佳碾压方法和碾压遍数。冲击压路机速度控制在10～15km/h，冲击碾压时准备平地机1台，如表面出现较大起伏，则用平地机整平后再进行冲击碾压，以免高低起伏影响冲击碾压速度及压实效果。冲击碾压时严格控制含水量。试验段冲击碾压有专人值班，认真记录冲碾遍数，观察地基变化情况。在冲击压实后，先用平地机刮平，然后用光轮压路机碾压成型。
根据现场记录结果，路基在冲击碾压10遍分别检测了DK742+025和DK742+100左、中、右共计6个点的沉降量，其沉降量最大12mm，最小为2mm，平均沉降量为8mm，压实度检测了4个点，其压实度增加最大为2.5个百分点，最小增加为0.2个百分点，平均增加了1.05个百分点。冲击碾压15遍共检测6个点，沉降量最大为14mm，最小为8mm，平均沉降量为10mm，压实度比冲击碾压前增加最大为2.9个百分点，最小为0.4个百分点，平均比冲击碾压前增加了1.45个百分点。碾压20遍后检测路基全部24个水平桩的沉降量，其沉降量最大为24mm，最小为4mm，平均14mm。压实度比冲击碾压前增加最大为3.3个百分点，最小为0.5个百分点，平均比冲击碾压前增加了2个百分点。通过冲击压实的施工可以提高路基基底的密实度，减少了路基的工后沉降。
通过上述试验段，基底冲击碾压20遍，平均下沉量S=3.4cm，计算有效压实深度1.5m，压实度平均提高2个百分点，完成沉降率0.8%，效果显著。
2.3、施工工艺（流程如图）见下页
冲击碾压时，冲击压路机的行进速度控制在10～15km/h，自路基基底一侧开始，顺（逆）时针行驶，以冲击面中心线为轴转圈，冲击碾压顺序“先两边，后中间”，以轮迹重叠1/2、铺盖整个路基基底表面为冲压一遍，冲压遍数按试验段试验确定遍数并可以满足压实度为准，冲击碾压过程中，如果因轮迹过深而影响压路机的行进速度，可以用推土机平整后再继续冲击碾压；若路基表面扬尘，可用洒水车适量洒水后继续冲击碾压。
用冲击式压路机进行冲击碾压时，因机械的调头范围较大，应尽可能在路基形成较长的连续冲碾段后进行。不但可以提高冲碾效率，也可以避免因过多的“接头”而影响路基的整体均匀性。
因冲击式压路机的冲击能量大，路表50cm的土体含水量对冲击碾压的效果具有较大影响。含水量过大时，容易形成弹簧、翻浆等，故需严格控制路表以下50cm内的含水量。
冲击碾压完毕后，检测路基压实度及沉降量。如果压实度或沉降量达不到设计要求，应视情况补充冲碾至符合要求为止。
平地机刮平，用振动或静碾压路机碾压1～2遍，达到路基验收标准为止。
压实度的检测可以采用灌砂法或规范允许的其它方法。此外，为了考察冲击碾压效果，冲击碾压前后的干密度变化更为直观，故可以采用核子密度仪对同一测点进行对比检测（测点应尽可能重合）。
三、技术要求和质量控制
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确定。施工单位提出冲击方案，监理审查批准。
原地表清理工作要充分、彻底，含水量应控制在最佳值的±2%以内。
冲击碾压宽度不宜小于6m，牵引式冲击压实机单块施工面积不宜小于1500m2，工作面较窄时需设置轉弯车道，冲击最短直线距离不小于100m。
严格控制摆轴工艺，现场要有直观标记，使驾驶员能按1/2轮距错轴碾压，科学计算出该路段宽度下理论碾压圈数，作为参考指标加以控制。冲击碾压工作面长度以300～500m为宜，冲击压实时应均匀碾压，相邻两段碾压大街搭接长度不小于15m。
严格控制碾压速度，要求行驶速度控制在10～15km/h之内，驾驶员要严格执行。行驶速度不得小于规定要求，驻地办监理应旁站，控制冲击速度及冲击遍数。
冲击碾压过程中应匀速冲击压实，在一个冲击压实行程中不得变速。冲压过程中应保持正确的行驶方向，并保证不产生漏压现象。上下坡时，应事先选好档位，不得在坡顶上换挡，下坡时，不得使用空挡向下滑行。
冲压路段横向距民房及其他构筑物20m内应减少冲击遍数，控制构筑物的安全距离。为了避免构筑物遭到损坏，必须制定相应的措施，严格控制冲击碾压的范围。冲击压路机的轮边与构筑物应有至少1m的安全距离。
冲压过程中如果因轮迹过深影响压实进行时或者工作面起伏过大，宜用平地机刮平后再进行冲击压实，如路基表面扬尘，可用洒水车适量均匀洒水继续冲压。
冲压结束后，用平地机整平施工冲压路段，然后用重型钢轮压路机将路基表层碾压密实平整。
待冲击碾压地基各项检测合格后，方可进行上部垫层及路堤填筑施工。
施工过程中必须有专人负责记录，记录资料归档备案。
冲压边角及转弯区域应采取其他措施压实，以达到设计标准。
四、施工注意事项
4.1、合理选用机型
目前国内生产的冲击压路机就有二十多个型号，类别繁多，如果使用不当将很难达到预期的目的。
4.2、正确使用冲击碾压施工工艺
对于双轮冲击压路机应按通过两次为一遍，压实宽度4m为计算单元，并按前述的施工工艺作业。单轮冲击压路机以通过一次的轮宽为压实计算单元。
4.3、正确理解冲击碾压有较宽的含水量范围
由于冲击压路机具有高能量的压实功能，相当于超重型击实标准的击实功，达到重型压实度的含水量仅在小于最佳含水量的范围内扩大，其大于最佳含水量的范围不会扩大。因此，含水量视土的塑性指数大小，宜控制稠度不小于1.1～1.2，否则土层冲压会形成弹簧土，无法压实。
4.4、控制构造物的安全距离
为了避免构筑物遭到损坏，必须制定相应的措施，严格控制冲击碾压的范围。冲击压路机的轮边与构筑物应有至少1m的安全距离。
五、结论
冲击碾压使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，从而是土体形成密实度很高的板块，提高了路基强度和承载能力，有效减少了路基工后的沉降。
对路基基底进行冲击碾压时，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，根据试验结果确定碾压遍数和沉降量，保证基底压实度不小于设计值，同时避免出现软弹和振动液化现象。
六、结束语
路基基底处理是保证路堤稳定、坚固极为重要的措施，在路堤填筑前进行基底处理，能使路堤填土与原地表土密切结合，增加承载力，避免路堤沿基底发生滑动，防止因草皮、树根腐烂而引起的路堤沉陷，保证路堤填筑的质量，保证路堤具有足够的强度和稳定性。
主要參考文献：
[1]《工程地质及岩土工程新技术新方法论文集》，林宗元，中国地质大学出版社，2004
[2]《冲击压实技术在路基工程中的应用》，杨世基，公路，1999年07期
[3] 《客货共线路基工程施工技术指南》，TZ202-2008
[4] 《铁路特殊路基设计规范》，TB10035-2006
[5] 《铁路路基工程施工安全技术规程》，TB10352-2009
[6] 《铁路路基工程施工质量验收标准》，TB10414-2003
[7] 《公路路基施工技术规范》，JTG F10-2006
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
京包线集宁至包头段增建第二双线工程DK740+695.71～DK743+183.05段工点出露地层主要为第四系全新统人工填土、冲洪积粉质黏土、粉土、粉细砂等，为有效减少路基的工后沉降量，改善因不均匀沉降而形成的路基病害，提高路基的整体强度和均匀性，要求对该段进行地基处理：挖除地表0.5m厚松软土、换填渗水土，并对基底进行冲击碾压。
关键词：冲击压路机地基处理冲击碾压密实度
一、工程概况
京包线集宁至包头段增建第二双线工程DK740+695.71～DK743+183.05段，长2487.34m，位于土默特左旗陶思浩镇与土默特右旗美岱召镇相联段，工程地貌单元为大青山山前冲、洪积倾斜平原，地形平坦，地势开阔线路在此以填方形式通过。
工点处出露地层主要为第四系全新统人工填土，工点出露地层主要为第四系全新统人工填土、冲洪积粉质黏土、粉土、粉细砂等，工点范围内未见地表水；地下水位埋深3.80～6.10m，地下水无侵蚀性。为有效减少路基的工后沉降量，改善因不均匀沉降而形成的路基病害，提高路基的整体强度和均匀性，要求对该段进行地基处理：挖除地表0.5m厚松软土、换填渗水土，并对基底进行冲击碾压。
二、冲击碾压施工技术
2.1、冲击压路机原理
由牵引机带动非圆形轮滚动，多边形滚轮的大小半径产生位能落差与行驶的动能相结合沿路面对土石材料进行滚压、搓揉、冲击的连续冲击碾压作业，形成高振幅、低频率的冲击压实原理。这种高能量冲击力周期性连续冲击地面，产生强烈的冲击波，产生的冲击碾压功能达到超重型击实功，可使地下深层的密实度不断累积增加。
2.2、冲击碾压试验段
冲击碾压全面施工前，根据地基土的地质、含水率情况冲碾机械条件，选择不小于100m的试验区段进行冲击碾压试验。选定与地基冲碾压实、检测有关的工艺参数，将以上资料整理上报监理工程师批准后，用以指导此项工程的路基施工。
冲击碾压采用的机械为25KJ三边形双轮冲击压路机，其双轮净重12t，行驶最佳速度为12km/h，对地面产生集中冲击力2000～2500KN，相当于1111～1543kPa。这种高能量冲击力周期性连续冲击地面，产生强烈的冲击波，向下具有地震波的产波特性，产生的冲击碾压功能达到超重型击实功，可使地下深层的密实度不断累积增加，满足重型标准90%压实度以上的有效压实厚度视不同土石材料性状达到1.0～1.5m，比现有振动压实机械有更好的压实功效，使被冲压的土石填料更接近于弹性状态，显示出克服土石路基隐患的技术优势。
冲击碾压试验段选在DK742+000～DK742+100段内进行试验，在DK742+000、DK742+025、DK742+050、DK742+075、DK742+100四个断面分别在左、中、右3个位置打入水平桩，中桩基本在线路中线位置，边桩在离路基边缘3m左右，将钢筋桩埋入路基预定深度，水平桩顶部高程位于冲击碾压高程下部0.5m。水平桩埋入预定深度后进行抄平及压实度检测，得出水平桩未冲击碾压前的高程和压实度，冲击碾压10、15、20遍后分别检测出同一地方高程及压实度，并与冲击碾压前作比较，得出路基在冲击碾压下有沉降效果和压实效果，从而总结出最佳碾压方法和碾压遍数。冲击压路机速度控制在10～15km/h，冲击碾压时准备平地机1台，如表面出现较大起伏，则用平地机整平后再进行冲击碾压，以免高低起伏影响冲击碾压速度及压实效果。冲击碾压时严格控制含水量。试验段冲击碾压有专人值班，认真记录冲碾遍数，观察地基变化情况。在冲击压实后，先用平地机刮平，然后用光轮压路机碾压成型。
根据现场记录结果，路基在冲击碾压10遍分别检测了DK742+025和DK742+100左、中、右共计6个点的沉降量，其沉降量最大12mm，最小为2mm，平均沉降量为8mm，压实度检测了4个点，其压实度增加最大为2.5个百分点，最小增加为0.2个百分点，平均增加了1.05个百分点。冲击碾压15遍共检测6个点，沉降量最大为14mm，最小为8mm，平均沉降量为10mm，压实度比冲击碾压前增加最大为2.9个百分点，最小为0.4个百分点，平均比冲击碾压前增加了1.45个百分点。碾压20遍后检测路基全部24个水平桩的沉降量，其沉降量最大为24mm，最小为4mm，平均14mm。压实度比冲击碾压前增加最大为3.3个百分点，最小为0.5个百分点，平均比冲击碾压前增加了2个百分点。通过冲击压实的施工可以提高路基基底的密实度，减少了路基的工后沉降。
通过上述试验段，基底冲击碾压20遍，平均下沉量S=3.4cm，计算有效压实深度1.5m，压实度平均提高2个百分点，完成沉降率0.8%，效果显著。
2.3、施工工艺（流程如图）见下页
冲击碾压时，冲击压路机的行进速度控制在10～15km/h，自路基基底一侧开始，顺（逆）时针行驶，以冲击面中心线为轴转圈，冲击碾压顺序“先两边，后中间”，以轮迹重叠1/2、铺盖整个路基基底表面为冲压一遍，冲压遍数按试验段试验确定遍数并可以满足压实度为准，冲击碾压过程中，如果因轮迹过深而影响压路机的行进速度，可以用推土机平整后再继续冲击碾压；若路基表面扬尘，可用洒水车适量洒水后继续冲击碾压。
用冲击式压路机进行冲击碾压时，因机械的调头范围较大，应尽可能在路基形成较长的连续冲碾段后进行。不但可以提高冲碾效率，也可以避免因过多的“接头”而影响路基的整体均匀性。
因冲击式压路机的冲击能量大，路表50cm的土体含水量对冲击碾压的效果具有较大影响。含水量过大时，容易形成弹簧、翻浆等，故需严格控制路表以下50cm内的含水量。
冲击碾压完毕后，检测路基压实度及沉降量。如果压实度或沉降量达不到设计要求，应视情况补充冲碾至符合要求为止。
平地机刮平，用振动或静碾压路机碾压1～2遍，达到路基验收标准为止。
压实度的检测可以采用灌砂法或规范允许的其它方法。此外，为了考察冲击碾压效果，冲击碾压前后的干密度变化更为直观，故可以采用核子密度仪对同一测点进行对比检测（测点应尽可能重合）。
三、技术要求和质量控制
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确定。施工单位提出冲击方案，监理审查批准。
原地表清理工作要充分、彻底，含水量应控制在最佳值的±2%以内。
冲击碾压宽度不宜小于6m，牵引式冲击压实机单块施工面积不宜小于1500m2，工作面较窄时需设置轉弯车道，冲击最短直线距离不小于100m。
严格控制摆轴工艺，现场要有直观标记，使驾驶员能按1/2轮距错轴碾压，科学计算出该路段宽度下理论碾压圈数，作为参考指标加以控制。冲击碾压工作面长度以300～500m为宜，冲击压实时应均匀碾压，相邻两段碾压大街搭接长度不小于15m。
严格控制碾压速度，要求行驶速度控制在10～15km/h之内，驾驶员要严格执行。行驶速度不得小于规定要求，驻地办监理应旁站，控制冲击速度及冲击遍数。
冲击碾压过程中应匀速冲击压实，在一个冲击压实行程中不得变速。冲压过程中应保持正确的行驶方向，并保证不产生漏压现象。上下坡时，应事先选好档位，不得在坡顶上换挡，下坡时，不得使用空挡向下滑行。
冲压路段横向距民房及其他构筑物20m内应减少冲击遍数，控制构筑物的安全距离。为了避免构筑物遭到损坏，必须制定相应的措施，严格控制冲击碾压的范围。冲击压路机的轮边与构筑物应有至少1m的安全距离。
冲压过程中如果因轮迹过深影响压实进行时或者工作面起伏过大，宜用平地机刮平后再进行冲击压实，如路基表面扬尘，可用洒水车适量均匀洒水继续冲压。
冲压结束后，用平地机整平施工冲压路段，然后用重型钢轮压路机将路基表层碾压密实平整。
待冲击碾压地基各项检测合格后，方可进行上部垫层及路堤填筑施工。
施工过程中必须有专人负责记录，记录资料归档备案。
冲压边角及转弯区域应采取其他措施压实，以达到设计标准。
四、施工注意事项
4.1、合理选用机型
目前国内生产的冲击压路机就有二十多个型号，类别繁多，如果使用不当将很难达到预期的目的。
4.2、正确使用冲击碾压施工工艺
对于双轮冲击压路机应按通过两次为一遍，压实宽度4m为计算单元，并按前述的施工工艺作业。单轮冲击压路机以通过一次的轮宽为压实计算单元。
4.3、正确理解冲击碾压有较宽的含水量范围
由于冲击压路机具有高能量的压实功能，相当于超重型击实标准的击实功，达到重型压实度的含水量仅在小于最佳含水量的范围内扩大，其大于最佳含水量的范围不会扩大。因此，含水量视土的塑性指数大小，宜控制稠度不小于1.1～1.2，否则土层冲压会形成弹簧土，无法压实。
4.4、控制构造物的安全距离
为了避免构筑物遭到损坏，必须制定相应的措施，严格控制冲击碾压的范围。冲击压路机的轮边与构筑物应有至少1m的安全距离。
五、结论
冲击碾压使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，从而是土体形成密实度很高的板块，提高了路基强度和承载能力，有效减少了路基工后的沉降。
对路基基底进行冲击碾压时，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，根据试验结果确定碾压遍数和沉降量，保证基底压实度不小于设计值，同时避免出现软弹和振动液化现象。
六、结束语
路基基底处理是保证路堤稳定、坚固极为重要的措施，在路堤填筑前进行基底处理，能使路堤填土与原地表土密切结合，增加承载力，避免路堤沿基底发生滑动，防止因草皮、树根腐烂而引起的路堤沉陷，保证路堤填筑的质量，保证路堤具有足够的强度和稳定性。
主要參考文献：
[1]《工程地质及岩土工程新技术新方法论文集》，林宗元，中国地质大学出版社，2004
[2]《冲击压实技术在路基工程中的应用》，杨世基，公路，1999年07期
[3] 《客货共线路基工程施工技术指南》，TZ202-2008
[4] 《铁路特殊路基设计规范》，TB10035-2006
[5] 《铁路路基工程施工安全技术规程》，TB10352-2009
[6] 《铁路路基工程施工质量验收标准》，TB10414-2003
[7] 《公路路基施工技术规范》，JTG F10-2006
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。