1 引言 高速公路穿山越海，沿线所经地质复杂，不良地质、地段颇多。在不良土质填筑路基，按传统的施工方法，路基的压实度很难达到规范要求，且工期较长。本文主要介绍在某高速公路不良土质上采用冲击压实技术填筑路基的施工工艺。该高速公路一合同段全长21.02km。沿线所处地貌为丘陵与冲积平原交界处，穿越地貌单元有山前平原，丘陵坡地、山涧谷地，其坡度大，山顶多呈尖顶形，高挖高填，土石方量大，其中挖方317万m3，填筑土石方234万m3。全线35％以上的土质为不良土质，其特点是液限大，天然含水量高，其典型土的物理指标见表1。
高速公路穿山越海，沿线所经地质复杂，不良地质、地段颇多。在不良土质填筑路基，按传统的施工方法，路基的压实度很难达到规范要求，且工期较长。本文主要介绍在某高速公路不良土质上采用冲击压实技术填筑路基的施工工艺。该高速公路一合同段全长21.02km。沿线所处地貌为丘陵与冲积平原交界处，穿越地貌单元有山前平原，丘陵坡地、山涧谷地，其坡度大，山顶多呈尖顶形，高挖高填，土石方量大，其中挖方317万m3，填筑土石方234万m3。全线35％以上的土质为不良土质，其特点是液限大，天然含水量高，其典型土的物理指标见表1。
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定名
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<0.074mm颗粒含量％
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天然含水量％
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液限％
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塑限％
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塑性指数
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最大干度g/cm3
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最佳含水量％
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高液限粘土
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77.5
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20～30
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57.0
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27.5
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30.1
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1.67
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20.6
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粘土质砂
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23.0
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10～20
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58.7
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29.0
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29.7
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1.98
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10.2
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依据项目技术规范的规定，应予废弃，然而，由于其量多面广，沿线土源紧张，无论废弃换土还是外掺处理利用都将耗资巨大，且影响工期。鉴此，高速公路有限公司与某科技发展有限公司合作，采用冲击式压路机对不良土质路基进行补强，使不良土质得到成功利用，取得了很好的效果。
2 沿线土质情况
沿线土质变化多样，但从该合同段试验的408个土样中，可以发现80％的土是粘土质砂、粉土质砂和低液限粉。虽然这三种土液塑限大部份不能满足要求，但从CBR结果可以看，基本满足规范要求，且随着击实功的增大，土体的强度越高，膨胀率越小，密实度越大。
表2 土体击实功与密实度关系表
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击实功
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90%
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93%
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95%
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100%
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CBR
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7.0
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9.7
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10.2
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15.8
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膨胀率％
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11.8
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10.0
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9.56
|
9.34
|
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密实度％
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91.1
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95.1
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97.6
|
99.5
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3 冲击压实的技术特点
冲击压路机是一种全新的工程压实机械，它打破了传统的圆形截面压实轮的理念，采用非圆形双轮滚动产生冲击与搓揉作用相结合的新型压实技术，将振动压实的高频率、低振幅改为高振幅、低频率，在压实作业中较大地增加了对土石方的压实功能。25KJ三边冲击压实机的冲击功能较振动压实机增加10倍，在大马力牵引机拖拉下时速为12km的碾压作业，即冲击碾每秒冲击地面两次，周期性的连续冲击地面，产生强烈的冲击波向地下深层传播，具有地震波的传播特性，使压实深度可随碾压遍数递增，对填料深层达到密实，提高路基的强度和稳定性。该机可对冲击对象产生250t的冲击力，影响土石层深度达2.5m，有效深度达1.5m，由于冲击功能大，对土的含水量范围要求可以扩大，即土体的含水量不在最佳水量±2%时，仍能达到密实程度。
4 冲击压实试验成果
下面以K9+320~K9+720高填方路段为例说明冲击效果。
（1）测定路基压实前后地面标高，确定压实沉降量（表3）。
表3 各路段压实况降测定结果
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路段
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土质
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碾压遍数
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检测点数
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平均下沉量（mm）
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K9+320~K9+380
|
高液限粘土
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20
|
11
|
9.7
|
|
K9+675~K9+720
|
粘土质砂
|
20
|
9
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6.5
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表4 路基压实际工作0遍前后各层土的压实度对比
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路段
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层次（cm）
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检测点数
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冲碾前压实度％
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冲碾后压实度％
|
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K9+320~K9+380
|
0~80
|
4
|
94.5
|
98.0
|
|
80~150
|
4
|
85.7
|
93.7
|
|
|
>150
|
4
|
84.4
|
92.1
|
|
|
K9+675~K9+720
|
0~80
|
6
|
94.8
|
98.7
|
|
80~150
|
6
|
93.8
|
93.6
|
|
|
>150
|
6
|
89.0
|
90.2
|
5 冲击后不同层次的压实度计算
冲击压实的碾压效果最直接的表现是沉降值，其向下碾压的下降深度，直接反映路基密实度的提高，根据冲击式压路机对国内不同土质（砂性土、黄土、粘性土、碎石土）路基冲击补压的测试结果可知，CYZ25型冲击压路机的有效压实深度为1.5m，其下沉量分配为0~80cm占45%~55%，80~150cm占30%~35%，150cm以下占15%~20%。当测点已知碾压前的干密度，根据沉降值可由下式计算冲击碾压后的干密度（可换算成压实度）。
R'd=rd/(h-2)
K′＝kh/(h-s)
式中; R'd—冲击碾压后土基的干密度 ， g/cm2
rd —未冲击碾压土基的干密度,g/cm3
K —未碾压土基的压实度,％;
K′—冲击碾压后土基的压实度，％；
H — 有效冲击碾压层厚度，cm；
S— 有效冲击碾压层沉降值，mm；
压实度计算与实测值的比较见表5。
表5 压实度计算值与实侧值比较
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路段
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层次（cm）
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测点
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实测值
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计算值
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K9+675~k9+720
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0~80
|
6
|
98.7
|
96.9
|
|
80~150
|
6
|
93.6
|
94.2
|
|
|
>150
|
6
|
90.2
|
89.3
|
从表5可以看出，计算值与实测值基本吻合，故以后的大面积施工均 由以上公式计算出不同层的压实度。
6 结论
（1） 根据试验结果，经冲击20遍后，路基的压实度均有不同程度的提高，使原来不合格的路基强度提高，压实度达到规范要求。
（2） 95区经弯沉检测均达到要求，与合格土源填筑路堤相比，无明显差异，路基使用性能良好。
（3） 经济成果分析表明，虽然冲击补压后，整个合同段增加资金261万（0.13元/m2，每m2冲碾２０遍），但与弃土换填方案相比节省直接投资397万元，与掺砂改良方案相比节省320万元，与掺石灰改良方案比较节省380万元。
（4）冲击式压路机的处理方法，直接就地利用不良土质填筑路堤，并在高速公路上得到了具体应用，取得较好的经济与社会效益。由于各地的土质成份、性质各异，因此对不同地区不同土质的应用应通过试验来确定。
