（漳州市長泰縣公路分局，漳州 363900）

沖擊碾壓技術(shù)在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用

■黃浩川

（漳州市長泰縣公路分局，漳州 363900）

本文結(jié)合新疆奇臺(tái)至木壘高速公路項(xiàng)目中地表濕陷性黃土處理的實(shí)例，介紹沖擊碾壓法處理失陷性黃土地基中所采用的沖壓遍數(shù)、機(jī)械組合、合適的質(zhì)量檢測(cè)方法和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)論可為濕陷性黃土地基處理提供參考。

沖擊碾壓 濕陷性黃土 地基處理

1 前言

由于黃土顆粒表面含有可溶鹽，同時(shí)其結(jié)構(gòu)具有肉眼可見的近乎鉛直的小管孔、在雨水及地表水的浸濕下可溶鹽溶解，從而使小土顆粒向大孔隙中滑移，導(dǎo)致地面沉陷，具有這種性質(zhì)的土稱為濕陷性黃土。濕陷性黃土對(duì)工程的影響包括建筑物開裂、突然下陷、突然失穩(wěn)等。

沖擊碾壓工作原理為由曲線為邊而構(gòu)成的正多邊形沖擊輪在位能落差與行駛動(dòng)能相結(jié)合下對(duì)工作面進(jìn)行靜壓、搓揉、沖擊。其高振幅、低頻率沖擊碾壓使工作面下深層土石的密實(shí)度不斷增加，受沖壓土體逐漸接近于彈性狀態(tài)，減少工后沉降，具有克服路基隱患的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。與一般壓路機(jī)相比，其壓實(shí)土石的效率提高3～4倍 (考慮上料、攤鋪、平整的工序)，從而縮短了工期。因此在在高路堤、路床、填挖交界路基、舊路加寬增強(qiáng)補(bǔ)壓和濕陷性黃土等軟弱地基處理中得到廣泛應(yīng)用。

2 工程概況

新疆奇臺(tái)至木壘高速公路項(xiàng)目區(qū)地層以卵礫石層為主，其上普通分布有低液限粉土，層厚通常小于1m，局部最大厚度在2.7m，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，該土層具有一定的濕陷性，濕陷等級(jí)為非自重濕陷Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)。根據(jù)設(shè)計(jì)特殊路基處理原則，即加強(qiáng)路基范圍的防排水設(shè)計(jì)，防止路基側(cè)積水浸泡路基，對(duì)場(chǎng)地濕陷性等級(jí)低的路段進(jìn)行淺層處理。對(duì)于濕陷性土層厚度80

設(shè)計(jì)建議沖擊壓路機(jī)采用型號(hào)為三邊形25kJ(25kJ雙輪三邊形沖擊壓路機(jī)對(duì)于細(xì)粒土其有效影響深度一般不超過140cm)，應(yīng)壓至路基兩側(cè)坡腳外1m，施工前應(yīng)截?cái)嗔飨蚵坊鳂I(yè)區(qū)的水源，必要時(shí)開挖臨時(shí)排水溝保證排水暢通。濕陷性土地基沖擊碾壓后在1m范圍內(nèi)濕陷系數(shù)應(yīng)小于0.015、壓實(shí)度不低于93%，沖壓20遍后的平均沉降量若小于30mm，則可停止沖擊壓實(shí)。

3 沖擊碾壓試驗(yàn)

通過實(shí)施不同沖擊遍數(shù)，檢測(cè)地表及地表以下10、40、80cm位置處的壓實(shí)度、濕限系數(shù)、地基承載力和沉降量。確定消除濕限性的沖壓遍數(shù)和沖壓沉降量，同時(shí)確定機(jī)械組合、功效等。沖擊碾壓試驗(yàn)段工作流程如圖1所示。

圖1 沖擊碾壓試驗(yàn)段工作流程

沖擊壓實(shí)施工機(jī)械采用西安產(chǎn)YeT25KJ沖擊壓路機(jī)和功率大于300馬力的山東泰安生產(chǎn)的亞洲象牽引車。行駛速度應(yīng)在10～12km／h。為保證行駛速度，每碾壓2遍用平地機(jī)刮平一次擊坑。壓實(shí)方法為：

(1)沿路基兩側(cè)坡腳外1m范圍內(nèi)兩側(cè)往中間沖擊，每沖壓5遍應(yīng)改變沖壓方向而且順時(shí)針和逆時(shí)針每沖壓5遍就交換；

(2)每走一圈第二輪與第一輪應(yīng)緊排不留縫隙，輪跡布滿為一遍；

(3)按每20m一個(gè)橫斷面，每個(gè)橫斷面布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別是路基中線和距離中線左右各14m處，每沖擊5遍測(cè)一次。

4 試驗(yàn)路段處理效果分析

選取K119+010～K119+350段為試驗(yàn)段，該段濕陷性黃土厚度為1.3m，為沖擊碾壓綜合處理方案的允許最大厚度，具有代表性。該段地表土試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1，可知該地表土為低液限粉土 (黃土狀粉土)，屬Ⅰ級(jí)非自重濕陷性黃土。

表1 地表原狀土試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)路段過程檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2、表3(表中數(shù)據(jù)均為各檢測(cè)點(diǎn)的平均值)。根據(jù)試驗(yàn)路段過程檢測(cè)數(shù)據(jù)整理出沖壓遍數(shù)與沉降量關(guān)系圖和沖壓遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系圖，見圖2、圖3。

表2 沖壓遍數(shù)與沉降量關(guān)系表

表3 沖壓遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系表

圖2 沖壓遍數(shù)與沉降量關(guān)系圖

圖3 沖壓遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系圖

由以上數(shù)據(jù)圖表可知，同一深度的壓實(shí)度從20遍到25遍變化不大，一般不超過2個(gè)百分點(diǎn)，沉降量盡增加1.3mm，說明該受沖壓土體已處于彈性狀態(tài)，如再繼續(xù)沖壓，反而對(duì)土體產(chǎn)生垂直剪切破壞。現(xiàn)場(chǎng)立即停止沖壓，取地表以下80～100cm土體進(jìn)行濕陷性檢測(cè)，并對(duì)沖壓后土層進(jìn)行容許承載力檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與原狀土對(duì)比數(shù)據(jù)見表4。

表4 沖擊碾壓前后土層的濕陷性系數(shù)及承載力對(duì)比

綜合以上檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，沖壓后地表以下40cm范圍內(nèi)壓實(shí)度達(dá)到93%以上，滿足設(shè)計(jì)要求，地表以下40～100cm范圍的壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的93%；但土體已處于彈性狀態(tài)，已消除濕陷性，容許承載力提高了200%，達(dá)到?jīng)_壓加固地基效果。根據(jù)《公路沖擊碾壓應(yīng)用技術(shù)指南》8.1.1，沖擊碾壓施工質(zhì)量管理以施工工藝、沉降量控制為主，結(jié)合壓實(shí)度等指標(biāo)進(jìn)行控制?？纱_定沖擊碾壓遍數(shù)不少于20、沖擊碾壓速度在10～12km／h、碾壓20遍后各測(cè)點(diǎn)的平均沉降量在30mm以內(nèi)、承載力不小于300kPa作為質(zhì)量控制指標(biāo)，指導(dǎo)本項(xiàng)目沖擊碾壓對(duì)濕陷性黃土地基處理的施工。

5 施工難點(diǎn)、要點(diǎn)控制

(1)碾壓速度：牽引設(shè)備和凸輪壓路機(jī)選定后，對(duì)壓實(shí)度影響較大的因素之一就是沖壓速度，只有保證沖壓速度，才能保證沖擊的效果。

(2)本項(xiàng)目處于嚴(yán)重干旱地區(qū)，為防止含水量對(duì)壓實(shí)度的影響，對(duì)擬開始沖擊段落要提前測(cè)出原地面的天然含水量，灑水悶料，使水分充分滲透，待含水率達(dá)到W±4%之間后方可開始沖壓。每個(gè)工作面需配置兩輛水車進(jìn)行補(bǔ)水，防止表面粉塵化，影響沖擊能量深層傳遞。

(3)如按照要點(diǎn)沖擊完成后，確因壓實(shí)度不能滿足要求時(shí)，需用預(yù)先取的原狀土和碾壓后的土樣對(duì)照試驗(yàn)，采用單線法測(cè)其濕陷系數(shù)。當(dāng)濕陷系數(shù)小于0.015時(shí)，可認(rèn)為達(dá)到消除濕陷性的目的，即可以判定為合格。

6 結(jié)語

實(shí)踐證明，沖擊碾壓對(duì)濕陷性黃土路路基處理，提前解決工后沉降和迅速消除黃土濕陷性的優(yōu)點(diǎn)，使?jié)裣菪渣S土可以作為填方路段的原地基，省去了換填、挖掘后分層填筑工序，節(jié)約了建設(shè)成本、減小了對(duì)環(huán)境的破壞、縮短了工期。是一種適合于公路路基處理的高效壓實(shí)技術(shù)，在公路建設(shè)中具有廣闊的應(yīng)用前景，值得大面積推廣應(yīng)用。

［1］新疆奇木高速公路兩階段施工圖設(shè)計(jì)文件，2011.

［2］JTGF10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范．北京：人民交通出版社，2006.

［3］GB50025-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

［4］公路沖擊碾壓應(yīng)用技術(shù)指南，北京：人民交通出版社，2005.