混凝土破碎?沖擊碾壓技術及其特點

混凝土破碎沖擊碾壓技術及其特點

沖擊碾壓技術是指采用沖擊壓路機對碾壓面的壓實，主要作用是提高被壓對象的密實度與破碎度。沖壓效果與土質狀況、沖擊壓路機的型號、行駛速度有關。

沖擊碾壓技術于20世紀80年代在國外開始投入生產使用，首先應用于土石壓實[28，107，192]。我國于1995年由南非引進。南非藍派公司1995年完成香港新機場的場道建設后，于1996年將沖擊壓路機引入內地，先后在云南、黑龍江、河北唐山等地進行過試驗與演示性質的沖擊碾壓。1998年3月，八達嶺高速公路（二期）工程中有一段34m的高路堤填筑工程，每層填筑厚度約為0.8~1.0m，采用25kJ的三邊形沖擊壓路機碾壓20遍，經檢測壓實度平均達95%以上。該工程僅用50多天的時間便完成了壓實任務，為八達嶺高速公路于當年10月通車起了關鍵的作用。此后，八達嶺高速公路遂全線采用25kJ三邊形雙輪沖擊壓路機對振動碾壓達標的路床進行了增強補壓，沖壓20遍后，平均下沉量超過5cm。1998年5月，河北宣（化）大（同）高速公路應用沖擊碾壓技術處理濕陷性黃土地基，通車后的情況表明，其處理是成功的。這兩個工程均由交通部公路科學研究所對其碾壓效果進行了詳細的跟蹤檢測研究，明確了沖擊壓路機在不同土質條件下的碾壓效果，為其合理使用奠定了基礎，并在相關期刊上發表論文對沖擊碾壓技術進行了宣傳。1998年7月，湖南的湘末路、福建的福泉路、陜西的銅黃路等相繼采用沖擊壓路機進行路床補壓。2000年以后，這項技術開始應用于舊路改建。此后，沖擊壓路機的壓實效果逐漸得到了公路界的認同，沖擊碾壓的應用領域也不斷擴大。目前我國的沖擊壓路機數量已達數百臺，廣泛應用于公路行業的多個領域：

①高路堤、路床、填挖交界路基的沖擊增強補壓；②濕陷性黃土等軟弱地基、路塹的沖擊碾壓處理；

③路堤等的分層填筑沖壓；

④舊砂石路、舊瀝青路的沖擊碾壓與加寬部分的增強補壓等。

沖擊碾壓技術的特點如下[ur3～1]：

1.低頻高振幅

沖擊壓路機動力特征與傳統振動式壓路機的高頻低振幅相反，屬于低頻高振幅（約每秒2擊，落距約10~20cm）。沖擊能量可達15~30kJ，沖擊荷載達2500~3500kN。

壓實輪以每秒2次左右的頻率沖擊地面產生低頻大振幅沖擊波向地下深層傳播，具有地震波的傳播特性。該機將沖擊碾壓能量，壓實輪轉動慣性所具有的能量以及壓實輪水平運動所具有的動能得以有機結合，對地面產生動能與勢能的聯合沖擊作用，起到強夯與振擊的雙重作用效果。

2.沖擊能量大，影響深度深

以25kJ三邊形雙輪沖擊壓路機為例，其雙輪靜重12t，行駛最佳速度為12km/h，對地面產生集中沖擊力2000~2500kN，相當于1111~1543kPa，產生強烈的沖擊波，向下具有地震波的傳播特性。據國家海洋局第二海洋研究所在杭金衢高速公路的宕渣、砂礫路基上經25kJ三邊形雙輪沖擊壓路機以12km/h速度沖碾30遍后，實測深度0.8、1.5、2.0、2.5m的平均垂直動土壓力分別為1366kPa、306kPa、272kPa、138kPa。產生的沖擊功能達到超重型擊實功，可使地下深層土體的密實度不斷累積增加，達到重型標準90%以上的壓實度。有些土石材料性狀有效壓實厚度達1.0~1.5m，比現有振動壓實機械有更好的壓實功效，使被沖壓的土石填料更接近于彈性狀態，顯示出克服土石路基隱患的技術優勢。圖1.6為沖擊碾壓路基的原理示意圖。

圖1.6沖擊碾壓對路基影響的示意圖[62]

3.沖擊壓實路基效果好，施工速度快（如圖1.7）

（1）提高了路基壓實度。各種類型的路基，經過沖擊碾壓足夠遍數，在不同深度范圍內，壓實度均有不同程度的提高。碾壓后，壓實度可達96%以上。

（2）增強了路基土的水穩性。經碾壓后，土工試驗表明，在影響深度內濕陷性樣品檢出率大幅度降低，飽和前后壓縮性指標變幅減小。

（3）提高了路基整體強度。根據土工試驗結果，大部分碾壓路段路基回彈模量增大，彎沉值減小，說明沖擊碾壓后路基土強度及承載能力提高，彎沉變形得到改善。

圖1.7高速公路沖擊碾壓路基

（4）減小了路基土工后沉降變形。觀察碾壓前后壓縮模量的變化，在影響深度范圍內，壓縮模量增大，壓縮性降低。同時，碾壓過程中壓沉量隨碾壓遍數增加而增加。沖擊碾壓后孔隙體積與最大干密度計算的孔隙體積之差明顯減小，路基工后沉降變形得到改善。

（5）查明了路基土局部軟弱區。沖擊碾壓技術對路基土有壓實作用的同時，也具有查明原有路基飽水軟弱帶分布位置的檢驗作用，在施工過程中可隨時發現，從而進行挖換填土壓實，及時處理，保證了路基壓實質量及整體均勻性。

（6）公路升級改建需要加寬修建新路基，使用沖擊碾壓技術能較好地解決新老路結合引起的變形裂縫問題。通常在加寬路基與坡腳外1.0m地基范圍內進行沖擊碾壓加固處理，如層于特殊土地基，則可采用相關技術措施與沖擊碾壓結合進行加固處理。當新加寬路基分層壓實到路床后，對新老路結合部與新路床進行沖擊碾壓檢驗性補壓后，再視完成路基的具體狀況，必要時可在結合部路床內加鋪土工格柵，這樣處理即能較好地避免產生因新老路結合所引發的沉降變形裂縫。

4.修復大面積破損的水泥混凝土路面時，修復質量高，施工速度快，而且工程成本低，影響交通時間短，環境污染少，經濟效益明顯

當公路升級需要改建舊路時，必須提高路基質量，滿足新路等級的壓實標準，通常的做法是開挖路面與路床、路堤，重新回填分層壓實，以達到規定的壓實度。對瀝青或水泥路面需要破碎、翻挖與清除。采用沖擊碾壓技術則不必開挖路面與路基，可以直接在原路面上用沖擊壓路機進行沖碾施工，使路基達到質量要求，舊路面能得到利用。應用這種新工藝能節約筑路材料，有利于環境保護，保證工程質量，加快改建公路進度。廣東、河南、浙江、福建、安徽等地用五邊形、四邊形沖擊壓路機進行水泥混凝土路面改建的沖擊碾壓試驗與施工實踐表明，技術效果良好。

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