宋憲國(guó)

(內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市公路管理局)

沖擊碾壓技術(shù)處治軟土地基的應(yīng)用研究

宋憲國(guó)

(內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市公路管理局)

軟土地基承載力低、工后沉降量大，不能滿足公路路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性和路面使用性能要求。采用沖擊碾壓對(duì)公路軟土地基進(jìn)行處理，并進(jìn)行分層壓實(shí)度檢測(cè)，同時(shí)采用泊松曲線法預(yù)測(cè)了工后沉降。研究結(jié)果表明，經(jīng)沖擊碾壓處理后，土基能夠滿足施工壓實(shí)度要求;沖擊碾壓技術(shù)能夠降低約12% ～27%的地基沉降量，地基的剩余沉降較小，能夠保證地基的穩(wěn)定性。沖擊碾壓處治軟土地基的效果良好。

軟土地基;沖擊碾壓;沉降預(yù)測(cè);壓實(shí)度

0 引言

沖擊式壓實(shí)機(jī)對(duì)地表施加揉壓、碾壓、沖擊的綜合作用，使得土顆粒重新組合，強(qiáng)迫排出土顆粒之間的空氣和水，細(xì)顆粒逐漸填充到粗顆粒孔隙之中，從而使土體得到壓實(shí)。沖擊碾壓產(chǎn)生的沖擊能量，交替沖擊路基，其沖擊力相當(dāng)于壓實(shí)輪自重對(duì)地表靜壓力的20～30倍。與傳統(tǒng)的壓路機(jī)相比，沖擊式壓路機(jī)具有沖擊能量高、沖擊壓力強(qiáng)、影響深度深、壓實(shí)厚度大、生產(chǎn)效率高、對(duì)土的含水量要求低等特點(diǎn)，有效提高了路基土壓實(shí)度和壓實(shí)度的均勻性，在國(guó)內(nèi)外公路工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而在對(duì)沖擊碾壓技術(shù)處治公路地基效果的評(píng)價(jià)時(shí)，多是檢測(cè)表層(約20～30 cm)壓實(shí)度，或者采用動(dòng)態(tài)彎沉儀、貫入儀等檢測(cè)方法，檢測(cè)深度較小，難以評(píng)價(jià)沖擊碾壓技術(shù)在較深范圍內(nèi)的影響。因此，有必要對(duì)沖擊碾壓后地基的工期沉降進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)分析總沉降和工后沉降來(lái)反映沖擊碾壓技術(shù)的處治效果。

在總結(jié)沖擊碾壓技術(shù)在改善軟弱地基條件及填土碾壓密實(shí)方面的機(jī)理、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于綏滿國(guó)道主干線內(nèi)蒙古阿榮旗至博克圖高速公路的工程實(shí)踐，分析了沖擊碾壓處治軟土地基的施工方法，檢測(cè)了沖擊碾壓的壓實(shí)度，對(duì)比了公路地基總沉降和工后沉降，據(jù)此對(duì)沖擊碾壓處治軟土地基的施工質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 軟土地基處理方案

綏滿國(guó)道主干線內(nèi)蒙古阿榮旗至博克圖高速公路全線長(zhǎng)161.36 km，屬中低山、丘陵漫崗地貌，地貌形成的方式主要是侵蝕構(gòu)造地形和堆積地形，地質(zhì)情況比較復(fù)雜。其中，K123+000～K123+200路段路基設(shè)計(jì)填土高度為4.0～6.5 m，表層為亞粘土，層底深度為 0.3～1.2 m，軟塑狀態(tài)，局部為泥炭質(zhì)土及有機(jī)土，高壓縮性;下層為亞粘土(含礫)，層底深度5.0～9.2 m，礫石含量約在20%。針對(duì)該段地基存在的地質(zhì)問(wèn)題，結(jié)合沖擊碾壓法在其他地區(qū)處理軟基的工程經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)對(duì)地基處理方案的對(duì)比分析，采用以預(yù)融、挖除軟基換填砂礫軟土平均換填厚度為1.0 m，換填土的物理性質(zhì)見表1和沖擊碾壓的處理方案。

表1 換填土的物理性質(zhì)

2 沖擊碾壓施工工藝及質(zhì)量控制

2.1 施工工藝

采用3YCT3型三邊形沖擊碾壓機(jī)對(duì)換填砂礫分兩層碾壓，每層壓實(shí)厚度為50 cm。碾壓3～5遍后，用平地機(jī)整平，以保證地基的壓實(shí)效果;碾壓遍數(shù)以20遍為基準(zhǔn)，碾壓速度為12～15 km/h。在實(shí)際施工中，分穩(wěn)壓、沖擊碾壓、封面碾壓三個(gè)階段:先用輕型壓路機(jī)(6～8 t的光鋼輪靜碾壓路機(jī))碾壓1～2遍;再用沖擊式壓路機(jī)壓實(shí)，至最后沉降小于1 cm;最后用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行封面碾壓(或稱終壓)，以消除振動(dòng)壓路機(jī)帶來(lái)的表面不平整和裂紋，使密實(shí)度進(jìn)一步提高。

2.2 壓實(shí)度檢測(cè)及分析

采用灌砂法分層檢測(cè)了地基壓實(shí)度，每個(gè)段落每個(gè)壓實(shí)層取12個(gè)點(diǎn)。壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果見表2，壓實(shí)度平均值為95.75，標(biāo)準(zhǔn)偏差1.41%，變異系數(shù)1.47%。表明地基壓實(shí)度滿足《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2004)的技術(shù)要求，而且整體壓實(shí)均勻性較高，有助于減小路基差異沉降。

表2 沖擊碾壓后換填砂礫層的壓實(shí)度

3 沉降觀測(cè)及分析

3.1 實(shí)測(cè)沉降

為了觀察沖擊碾壓后地基的變形情況，在經(jīng)沖擊碾壓的砂礫層路中線位置埋設(shè)了沉降板，每填筑一層觀測(cè)一次沉降變形;填筑結(jié)束后，每15 d觀測(cè)一次沉降變形。沉降觀測(cè)結(jié)果見表3。

表3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)沉降值 mm

3.2 泊松曲線預(yù)測(cè)沉降

根據(jù)工期沉降觀測(cè)結(jié)果，可以再采用泊松曲線模型預(yù)測(cè)工后沉降量，泊松曲線預(yù)測(cè)模型

式中:y為預(yù)測(cè)工后沉降，mm;t為工期，d;a，b，k為模型的回歸參數(shù)。當(dāng) t→+∞時(shí)，y→a，即為路基總沉降量。

以表3中沉降觀測(cè)結(jié)果為樣本，通過(guò)Origin8.0軟件進(jìn)行回歸分析，得到模型參數(shù)如見表4，預(yù)測(cè)沉降量變化規(guī)律如圖1。

表4 預(yù)測(cè)模型的回歸參數(shù)

預(yù)測(cè)總沉降量減去實(shí)測(cè)累計(jì)沉降量，即為剩余沉降量，詳見表5。

計(jì)算結(jié)果表明，軟基處理后，地基剩余沉降量占總沉降量的12% ～27%。剩余沉降絕對(duì)值為6.7～17.0 mm，滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》中一般路段路基容許工后沉降值為100 mm的要求。這表明以沖擊碾壓為主的軟基處理方法處理后的地基工后沉降小，具有較高的變形穩(wěn)定性。

表5 預(yù)測(cè)地基總沉降與剩余沉降

圖1 地基沉降量與時(shí)間關(guān)系

4 結(jié)論

以沖擊碾壓法對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，并采用灌砂法和沉降板法方法分別獲取了壓實(shí)度和長(zhǎng)期沉降變形數(shù)據(jù)，得到以下結(jié)論。

(1)以沖擊碾壓方式對(duì)軟基進(jìn)行處理后，地基的壓實(shí)度滿足施工要求，能夠有效保證地基施工質(zhì)量。

(2)以沖擊碾壓方式對(duì)軟基進(jìn)行處理后，地基的沉降量約減少了12% ～27%;地基的剩余沉降較小，可有效避免工后地基變形，保證了地基的穩(wěn)定性。

(3)沖擊碾壓技術(shù)對(duì)于改善淺層不良地基的穩(wěn)定性，降低工后沉降具有較好的效果。

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U416.1

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1008-3383(2012)02-0011-02