高速公路路基施工中冲击碾压技术分析——以惠清高速公路项目为例

农坪裕
广东冠粤路桥有限公司，广东 广州 510000
摘　要：文章以惠清高速公路项目为例，根据项目的实际情况，分析了该项目路基施工难点，对项目路基施工中存在的
病害问题及原因进行总结，介绍了该高速公路项目路基施工中冲击碾压技术应用的优势，并提出冲击碾压技术的具体应用方案，归纳其技术应用要点，以提升惠清高速公路路基施工的整体质量，保障施工安全。

关键词：高速公路；路基施工；冲击碾压技术；惠清高速公路
中图分类号：U416.1
文献标志码：A
文章编号：2096-2789（2021）05-0001-04
高速公路路基施工中冲击碾压技术分析
——以惠清高速公路项目为例
路基作为高速公路施工的基础，是施工的核心内容，对高速公路施工项目的质量起着决定性作用。

在路基施工的实际过程中，碾压施工是必不可少的施工环节，是夯实路基结构、提升路基承载力和结构强度的重要施工工序。

在碾压施工的实际过程中，通常需要以滚、碾、揉、压等方式，来强化路基结构的密度，降低路基变形、移动等情况的发生概率。

1 工程概况及工程量具体内容
惠清高速公路起点位于惠州市龙门县龙华镇，直达清远市清新区太和镇，地处广东省中部地区，全长125.28km。

该高速公路以双向6车道为设计标准，全线包含5个交通枢纽、10个收费站。

惠清高速公路第11标段施工任务包含有路基工程、路面工程以及桥梁建筑工程等。

在第11标段项目中，路基工程的整个里程为K111+800～K124+000，长度约为12.2km；路面工程及绿化工程的整个里程为K97+500～K140+220，长度约为41.889km。

该标段路面为沥青路面，设计时速为100km。

该标段有2处互通立交；10座大中桥，总计长度为2015.9m；1座隧道，长度为1524m；其他构造物工程等。

其工程量具体内容如下所述。

（1）路基工程：土石方开挖为819.6万m 3，填方为590.1万m 3以及相关的排水工程。

（2）桥涵工程：①共有6座大桥，总长1723m。

瓦锡田大桥，总长330.6m；毛细坪大桥，总长180.6m；隔上大桥，总长306.4m；黄花河大桥，总长176.8m；G106跨线桥，总长200.6m；石角河大桥，总长528m。

同时还有匝道桥施工，具体包括升平互通B 匝道桥，总长421.6m；升平互通C 匝道桥，总长275.1m；升平互通D 匝道1号桥，总长176.8m；升平互通D 匝道2号桥，总长190.6m；升平互通D 匝道3号桥，总长236.4m；升平互通G 匝道1号桥，总长130.6m；升平互通G 匝道2号桥，总长200.6m；暖水一桥，总长205.6m；三门互通A 匝道1号桥，总长126.4m；三门互通A 匝道3号桥，总长448m。

②该工程有5座中小桥，总长286.1m。

硅石厂中桥，总长30.6m；
汕湛高速跨线桥，总长55.5m；上旭中桥，总长36.4m；三门互通立交主线桥，总长67.2m；三门互通A2匝道桥，总长96.4m。

桥梁主要工程数量为桩基576根、预应力砼40m T 梁377片、预应力砼30m 小箱梁194片、预应力砼25m 小箱梁422片、现浇连续箱梁825.2m（最大跨径35m）。

另外，还有39座涵洞，包括38座盖板涵和1座圆管涵。

（3）隧道工程：1座高山顶隧道，全长1524m，为双向隧道，左洞长1527m，右洞长1521m。

（4）交叉工程：2处互通立交，分别是升平枢纽互通立交和三门互通立交。

（5）绿化及环境保护工程：喷播植草达94.4万m 2，人工种植乔木8704棵，灌木27299株。

（6）交通安全设施工程：混凝土护栏长6826.7m，波形护栏长178m。

（7）机电工程：工程相关附属机电工程项目。

（8）路面工程：沥青混凝土路面长42.72km，4.5cm 厚GAC-16C 上面层为6.4907万m 3，5.5cm 厚GAC-20C 中面层为7.8937万m 3，8cm 厚GAC-25下面层为8.3424万m 3；高山顶隧道沥青混凝土路面3cm 厚SM-10上面层为0.1134万m 3。

（9）附属房建工程：1处服务区（汤塘服务区）、1处集中居住区（三门互通集中住宿区），建筑面积为3933.4m 2。

在惠清高速公路的实际施工中，路基施工是其施工的核心内容，而路基施工质量的管控更是施工管理的重点内容。

由于惠清高速公路路基施工宽度为33.50m，施工难度和施工规模都较大，并且路基延伸长度涵盖了软土路基施工结构和隧道路基工程等特殊施工环境，更是增加了惠清高速公路路基的施工难度。

2 路基施工难点
根据惠清高速公路路基施工的实际情况，施工单位对该工程中路基施工的难点问题进行了汇总，并以此为基础制订了路基施工方案，保证路基施工的整体质量和施工安全。

（1）软土路基施工难点。

在惠清高速公路路基施工项目的流溪河桥段施工中，施工位置处于流溪河旁，受长期
河水流动和地下水流动侵蚀，该路基施工段的结构较为松软，承载力和结构稳定性相对较低，增加了该施工路段路基的施工难度。

一旦没有处理好软土地基，就会导致路基的结构密度、承载能力以及稳定性都难以达到公路施工的质量要求，使高速公路路面结构在受力情况下出现不均匀沉降、断裂等情况[1]。

（2）隧道路基施工难点。

在惠清高速公路路基施工中，第11标段还涉及隧道工程，该隧道长度为1524m。

在隧道施工段的路基施工中，由于隧道内施工高度的限制及特殊施工条件，极大程度上增加了隧道施工的难度，施工设施的运转也会受到一定程度的限制。

3 路基施工质量控制
为了进一步提升惠清高速公路路基施工的整体质量，施工单位必须根据该项目路基施工的实际情况，对路基施工质量问题进行风险评估。

经过对比分析其他同体量或者工程施工环境相对接近的高速公路路基施工项目所存在的现实问题，如青藏高速公路的下沉问题、昆玉高速公路路基沉降问题以及深圳沿江高速公路出现的路面断裂下沉问题，得出其主要原因是在路基施工的过程中碾压施工不彻底、碾压质量达不到施工要求等，而且不同碾压遍数也会对路基沉降量值产生直接影响，如表1所示。

因此，在惠清高速公路的施工中，需要注重对路基施工中相关病害问题的处理，以提升路基施工质量，避免惠清高速出现路基下沉、开裂等问题。

术，冲击式压路机如图1所示。

在实际施工中，施工技术人员通过使用冲击式压路机和压实轮，对路基施工材料进行反复的揉压作业，以此促进路基施工材料的固定与压实[2]。

沉降量值计算公式如下：
（1）
式中：S为沉降量值，mm；ω为离心转子的角速度，rad/s；r为冲击式压路机碾压轮表面到旋转中心的距离，mm；V为沉降速度，mm/s。

在高速公路的路基碾压施工中，需要根据工程质量的实际需求，选择科学的碾压遍数。

对此，施工单位经过对惠清高速公路项目的实际情况及路基施工的环境进行分析，拟采用冲击碾压技术进行碾压施工，以保证该工程路基碾压的质量，避免因为路基施工问题给后期高速公路的运营与维护造成不利影响。

4 路基施工中冲击碾压技术的应用优势
冲击碾压技术是采用冲击式压路机对路基进行碾压施工，是当前高速公路路基碾压施工中应用较为广泛的施工技图1 冲击式压路机
表1 不同碾压遍数时路基结构的沉降量值碾压遍数沉降量均值/mm 0遍0
10遍 5.5
20遍8
根据对冲击碾压施工技术实际应用的效果进行研究发现，冲击碾压技术具备三个方面的技术特征。

（1）低频、高振。

与传统高速公路工程路基施工中常用的振动式压路机相比，冲击式压路机具有低频、高振的特性，其全面提升了路基碾压施工过程中压路机冲击波的传播性。

现阶段我国冲击式压路机在路基施工中使用时，能够达到3000kN的冲击荷载，冲击频率为2次/s，具有较低频率的冲击波和较大的振幅，能够使路基材料和路基结构层在联合冲击力的作用被高质量压实，并且保证路基压实的均衡性[3]。

（2）压实深度高。

与传统振动式压路机相比，冲击式压路机在进行路基压实施工时，具有更高的碾压深度和更大的冲击力。

这就能够进一步提升高速公路路基碾压施工的整体质量，实现对深层路基结构的压实，强化路基结构的稳定性。

（3）压实密度高。

在冲击式压路机碾压作业的过程中，能够通过冲击力、碾压力、滚动力的共同作用，将路基结构内的空气挤压出去，实现路基结构中土体材料的位移、变形与固定，全面提升路基结构的密度，强化路基的稳定性[4]。

将冲击碾压技术应用于惠清高速公路路基施工，对该项目路基施工有着重要意义。

首先，能够提升路基施工的整体质量。

惠清高速公路作为广东省公路规划的重点内容，其施工质量要求严格。

尤其是惠清高速公路路基施工中面临复杂的施工情况，更需要使用冲击式碾压技术，通过其低频、高振以及压实深度高的基本技术特征，全面提升该项目路基施工的质量。

其次，能够提升路基施工的整体效率。

相较于其他路基碾压施工技术，冲击碾压技术具有更好的碾压深度和压实度效果，在实际使用过程中，能够通过高效的压实作业，提升路基碾压的施工效率，从而保证工程如期交付使用。

最后，能够降低路基施工的成本损耗。

施工成本控制是高速公路施工的重要任务，在保证施工质量的前提下，要通过施工技术的优化来降低施工过程中的
经济成本、人力资源以及时间成本等[5]。

冲击式压路机在惠清高速公路路基施工中的应用具有高质量的压实效果，能够提升施工效率，减少路基施工中人力、时间、成本等方面的投入，以此实现对施工损耗的控制。

5 路基施工中冲击碾压技术的具体应用
冲击碾压技术在惠清高速公路路基施工全过程中的施工应用包含了5个环节，具体施工流程如图2所示。

能够有效观测路基碾压施工的沉降情况。

④路基表层处理。

在一些路基碾压施工段，路基表层并不平整，存在凸起石块，施工人员需要利用相关机械设备，对路基表层进行压平处理。

如果碾压施工前路基结构层含水量较低，还需要在碾压前进行洒水处理。

（2）地基检测与测量放样。

地基检测与测量放样是高速公路路基碾压施工开始前的重要作业流程，是保证路基碾压施工质量的主要环节[7]。

在实际过程中，地基检测是通过科学化的检测方式对路基施工材料和地基土进行检测，分析地基施工材料和地基土的技术参数是否能够满足地基施工的质量需求，并保证地基土满足高速公路路基建设的承重要求。

在惠清高速公路路基施工中，施工技术人员通过击实试验分析了路基填筑材料的最佳含水量和最大干密度等相关参数，并采用灌砂法分析了路基表层达到密实度要求的碾压次数，而测量放样是冲击压实试验以及控制轴线与碾压场地边线的作业流程。

（3）路基填土与整平。

在实际工程的路基施工中，经过上述的相关试验和准备工作后，需要开展路基填土与整平作业，这是路基施工的重点内容，也是影响路基碾压施工质量和路基压实度的关键因素。

在惠清高速公路路基施工的填土与整平施工中，施工人员铺设了方格网，防止冲击式压路机碾压作业导致路基土在冲击和压力作用下向两侧发生位移的情况。

而且在惠清高速公路路基施工的整平施工过程中，施工人员对路基表层结构下方20cm 处的路基土进行了含水量检测，避免路基土含水率小于8%时对路基碾压施工造成影响。

（4）冲击碾压作业。

在实际施工中冲击碾压技术的应用效果会受到多方面的技术影响，包括方法、碾压速度与
次数以及碾压作业流程等。

为了发挥冲击碾压技术在惠清高速公路路基施工中的应用效果，文章对冲击碾压作业的具体方式进行了研究。

①根据惠清高速公路路基施工的情况和冲击碾压技术的实际要求，将该项目的中心线作为对称轴，采用错轮回转法开展碾压作业。

②综合惠清高速公路施工的环境、路基含水量以及填土的性质，将冲击式压路机的碾压速度控制在10～12km/h，保证冲击式压路机的匀速前进，并与路肩边缘保持1m 的安全作业距离。

③根据该项目对路基压实度的实际要求和松土厚度参数，将冲击碾压的施工次数定为25次，以保证路基压实度能够达到惠清高速公路施工设计的相关质量参数要求。

④为了充分保证路基碾压施工中冲击碾压作业的平稳性和均衡性，避免冲击式压路机不同轮迹之间重叠，施工作业中将纵向冲压交错确定为1/6周长，横向间隙控制为20cm，并在进行5次冲击压实操作后，调转压实方向，实现对路基碾压错峰和波峰的碾压，以保证碾压作业的整体质量。

（5）质量检测。

质量检测是路基碾压施工的最后环节，也是保证路基碾压施工质量能够达到施工要求标准的必然途径。

在惠清高速公路路基冲击碾压作业完成后，质量检
图2 冲击碾压施工流程
（1）施工准备。

惠清高速公路路基施工中冲击碾压技术使用的准备工作包含四个方面：①路基清理。

高速公路路基碾压施工的首要准备工作就是对路基构筑平面进行清理，避免杂物影响路基碾压施工的质量[6]。

在实际的清理过程中，施工人员必须严格检查路基构筑面及相关碾压施工位置，清理施工残余料、天然杂物以及植被等，为路基碾压施工创造清洁的构筑面。

②含水量检查。

路基含水量作为决定路基碾压施工质量的关键因素，在路基碾压施工的准备阶段，就需要对路基结构的含水量进行严格检查。

要保证路基的含水量符合工程设计标准和我国高速公路施工技术规范，一旦发现路基含水量超出要求标准，立即分析含水量超标的原因，并采用科学的处理方法，降低路基含水量，为碾压施工创造施工条件。

③选取沉降观测点。

路基沉降观测是路基碾压施工中保证其施工质量的主要措施。

在实际施工中，施工人员需要对选择的碾压施工沉降观测点的压实度情况进行检验，并实时记录、保存检验数据，便于后期公路验收工作的开展。

在惠清高速公路路基冲击碾压施工中，所选择的沉降观测点位于路基表层下20cm 处，
测人员从路基的厚度和压实度两个方面对路基的冲击碾压质量进行了检验。

在实际检验中，厚度检测从松铺和压实两个方面进行了定点观测抽样测量，压实度检验中采用了灌砂法，每个断面选取了5处位置作为检测点，保证了压实度检测的准确性。

6 路基施工中冲击碾压技术的应用要点
施工技术人员对冲击碾压技术在惠清高速公路路基碾压施工应用中的技术要点进行了汇总，以期为行业发展提供参考指导，推动我国高速公路建设事业的发展。

（1）技术交底。

在高速公路路基施工的冲击碾压施工中，技术交底是必要流程之一，技术总工需要向施工管理人员、技术人员以及施工人员等进行全面的技术交底，包括施工图纸、施工方式以及施工细节内容等，以保证冲击碾压的整体效果和施工质量，避免施工人员对施工图纸理解不足而导致施工中出现碾压次数不足、施工条件控制不足等情况，保障路基施工的整体质量。

（2）路基端部、边部冲击碾压。

在路基碾压施工中，路基端部和边部的碾压是施工重点，直接关系到路基碾压的整体质量[8]。

经过惠清高速公路路基施工冲击碾压技术的实际应用，得出路基端部和边部冲击碾压技术的应用要点内容如下：在路基端部冲击碾压作业中，要对桥涵、桥台等进行有效压实，挖除断面以外部分，与台背回填一起施工，用冲击式压路机采取分层压实的方式振压，直至压实度符合要求。

路基边部碾压一般比其他部分多冲压3～5遍。

（3）路基含水量控制。

经过惠清高速公路路基冲击碾压施工的研究发现，路基表面及其内部5cm范围内的含水量会对冲击式压路机的作业效果产生直接影响。

因此在路基冲击碾压技术的实际应用中，需要注重对路基表面及其内部5cm范围内的含水量进行检测，保证路基含水量为最佳状态，避免雨后路基含水量较高时进行冲击碾压施工作业。

7 工程验收评价
该合同段在施工过程中认真履行合同，按照投标承诺组织施工管理，建立较为完善的自检质量保证体系，严格按照设计和设计变更图纸施工，严格执行路基、路面、桥涵、隧道工程施工技术规范和标准，落实施工质量管理措施，与业主、监理紧密配合，制订较为严谨的施工组织计划，落实进度管理措施，按计划完成该合同段路基、路面、桥涵、隧道工程的施工任务。

通过对该合同段施工过程的管理及完工后交工检测和内业资料的审核，各分项工程合格率为100%。

根据《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004），该合同段工程质量交工验收评分为98.8分，工程质量等级评定为合格。

具体施工评价内容如下：
（1）路基土石方工程。

路基填筑材料符合施工技术要求，路基的主要控制指标为压实度、弯沉以及几何尺寸等符合设计要求，路基边坡直顺，未出现明显亏坡现象。

（2）排水工程。

结合实际地形地貌施工，隧道、桥涵、路基工程排水与沿线自然沟渠形成比较完善的综合排水系统，设施较为完善，排水效果明显，现浇及预制排水沟和边沟混凝土强度满足设计要求，施工工艺基本满足施工技术规范要求，表面平整、线性直顺，断面尺寸、流水面纵坡基本满足设计要求。

（3）防护工程。

防护工程采用人字形骨架、锚杆、锚索格子梁以及植草等生态防护形式，格子梁断面尺寸、混凝土强度符合设计要求，错杆、锚索抗拔力满足设计要求，植被绿化覆盖率高，施工工艺满足施工技术规范要求，防护效果良好。

8 结束语
综上所述，冲击碾压施工技术在路基施工中应用具有多方面优势，能够提升路基碾压施工的整体质量。

在实际施工中，需要把握其施工流程及施工技术要点，尤其是要科学控制路基含水量，使其保持最佳状态进行路基冲击碾压施工，并要在碾压作业完成后进行压实度与厚度的检验，以充分保证路基碾压施工的整体质量。

参考文献：
[1]徐东阳.冲击碾压加固填土路基的现场试验及数值模拟[D].
绍兴:绍兴文理学院,2018.
[2]王远雄.高速公路高填路基施工中冲击碾压技术的运用[J].
工程技术研究,2020,5(4):90-91.
[3]方元伟.滨莱高速公路改扩建工程路基稳定性及控制技术
研究[D].西安:长安大学,2019.
[4]瞿刚.浅议公路路基施工控制技术在施工中的应用[C]//
《建筑科技与管理》组委会.2018年4月建筑科技与管理学术交流会论文集.北京:北京恒盛博雅国际文化交流中心, 2018:181-182.
[5]覃文武.冲击碾压技术在高速公路施工中的应用[J].西部
交通科技,2018(6):73-75.
[6]刘治鹏,解洪凯.某高速公路工程路基施工中冲击碾压技术
的应用[J].现代物业(中旬刊),2019(4):196-197.
[7]彭奇武.浅谈公路施工中软土路基的施工技术处理[C]//
《建筑科技与管理》组委会.2019年12月建筑科技与管理学术交流会论文集.北京:北京恒盛博雅国际文化交流中心, 2019:136-137.
[8]胡志文.高速公路拓宽工程路基差异沉降分析与控制技术
研究[D].重庆:重庆交通大学,2017.
作者简介：农坪裕，女，本科，工程师，研究方向为路桥、质检。