沖擊碾壓技術在濕陷性黃土地基處理中的應用

（漳州市長泰縣公路分局，漳州 363900）

沖擊碾壓技術在濕陷性黃土地基處理中的應用

■黃浩川

（漳州市長泰縣公路分局，漳州 363900）

本文結合新疆奇臺至木壘高速公路項目中地表濕陷性黃土處理的實例，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、機械組合、合適的質量檢測方法和質量控制標準，其結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，同時其結構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，導致地面沉陷，具有這種性質的土稱為濕陷性黃土。濕陷性黃土對工程的影響包括建筑物開裂、突然下陷、突然失穩等。

沖擊碾壓工作原理為由曲線為邊而構成的正多邊形沖擊輪在位能落差與行駛動能相結合下對工作面進行靜壓、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度不斷增加，受沖壓土體逐漸接近于彈性狀態，減少工后沉降，具有克服路基隱患的技術優勢。與一般壓路機相比，其壓實土石的效率提高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、舊路加寬增強補壓和濕陷性黃土等軟弱地基處理中得到廣泛應用。

2 工程概況

新疆奇臺至木壘高速公路項目區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，室內試驗結果表明，該土層具有一定的濕陷性，濕陷等級為非自重濕陷Ⅰ級或Ⅱ級。根據設計特殊路基處理原則，即加強路基范圍的防排水設計，防止路基側積水浸泡路基，對場地濕陷性等級低的路段進行淺層處理。對于濕陷性土層厚度80

設計建議沖擊壓路機采用型號為三邊形25kJ(25kJ雙輪三邊形沖擊壓路機對于細粒土其有效影響深度一般不超過140cm)，應壓至路基兩側坡腳外1m，施工前應截斷流向路基作業區的水源，必要時開挖臨時排水溝保證排水暢通。濕陷性土地基沖擊碾壓后在1m范圍內濕陷系數應小于0.015、壓實度不低于93%，沖壓20遍后的平均沉降量若小于30mm，則可停止沖擊壓實。

3 沖擊碾壓試驗

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

圖1 沖擊碾壓試驗段工作流程

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

(1)沿路基兩側坡腳外1m范圍內兩側往中間沖擊，每沖壓5遍應改變沖壓方向而且順時針和逆時針每沖壓5遍就交換；

(2)每走一圈第二輪與第一輪應緊排不留縫隙，輪跡布滿為一遍；

(3)按每20m一個橫斷面，每個橫斷面布置3個測點，分別是路基中線和距離中線左右各14m處，每沖擊5遍測一次。

4 試驗路段處理效果分析

選取K119+010～K119+350段為試驗段，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。該段地表土試驗數據見表1，可知該地表土為低液限粉土 (黃土狀粉土)，屬Ⅰ級非自重濕陷性黃土。

表1 地表原狀土試驗數據

試驗路段過程檢測數據見表2、表3(表中數據均為各檢測點的平均值)。根據試驗路段過程檢測數據整理出沖壓遍數與沉降量關系圖和沖壓遍數與壓實度關系圖，見圖2、圖3。

表2 沖壓遍數與沉降量關系表

表3 沖壓遍數與壓實度關系表

圖2 沖壓遍數與沉降量關系圖

圖3 沖壓遍數與壓實度關系圖

由以上數據圖表可知，同一深度的壓實度從20遍到25遍變化不大，一般不超過2個百分點，沉降量盡增加1.3mm，說明該受沖壓土體已處于彈性狀態，如再繼續沖壓，反而對土體產生垂直剪切破壞。現場立即停止沖壓，取地表以下80～100cm土體進行濕陷性檢測，并對沖壓后土層進行容許承載力檢測，檢測結果與原狀土對比數據見表4。

表4 沖擊碾壓前后土層的濕陷性系數及承載力對比

綜合以上檢測數據可知，沖壓后地表以下40cm范圍內壓實度達到93%以上，滿足設計要求，地表以下40～100cm范圍的壓實度達不到設計要求的93%；但土體已處于彈性狀態，已消除濕陷性，容許承載力提高了200%，達到沖壓加固地基效果。根據《公路沖擊碾壓應用技術指南》8.1.1，沖擊碾壓施工質量管理以施工工藝、沉降量控制為主，結合壓實度等指標進行控制。可確定沖擊碾壓遍數不少于20、沖擊碾壓速度在10～12km／h、碾壓20遍后各測點的平均沉降量在30mm以內、承載力不小于300kPa作為質量控制指標，指導本項目沖擊碾壓對濕陷性黃土地基處理的施工。

5 施工難點、要點控制

(1)碾壓速度：牽引設備和凸輪壓路機選定后，對壓實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)本項目處于嚴重干旱地區，為防止含水量對壓實度的影響，對擬開始沖擊段落要提前測出原地面的天然含水量，灑水悶料，使水分充分滲透，待含水率達到W±4%之間后方可開始沖壓。每個工作面需配置兩輛水車進行補水，防止表面粉塵化，影響沖擊能量深層傳遞。

(3)如按照要點沖擊完成后，確因壓實度不能滿足要求時，需用預先取的原狀土和碾壓后的土樣對照試驗，采用單線法測其濕陷系數。當濕陷系數小于0.015時，可認為達到消除濕陷性的目的，即可以判定為合格。

6 結語

實踐證明，沖擊碾壓對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點，使濕陷性黃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，節約了建設成本、減小了對環境的破壞、縮短了工期。是一種適合于公路路基處理的高效壓實技術，在公路建設中具有廣闊的應用前景，值得大面積推廣應用。

［1］新疆奇木高速公路兩階段施工圖設計文件，2011.

［2］JTGF10-2006，公路路基施工技術規范．北京：人民交通出版社，2006.

［3］GB50025-2004，濕陷性黃土地區建筑規范．北京：中國建筑工業出版社，2004.

［4］公路沖擊碾壓應用技術指南，北京：人民交通出版社，2005.