沖擊碾壓在大粒徑卵礫石地基處理中的應(yīng)用

李 旭，喬華峰

沖擊碾壓是將傳統(tǒng)振動(dòng)壓實(shí)的高頻率小振幅改為低頻率大振幅，是一種沖擊和搓揉作用相結(jié)合的全新壓實(shí)方法。它將能量以沖擊波方式傳遞于地基土體，改善土體的原狀結(jié)構(gòu)，使土體孔隙率減小，土的黏聚力和內(nèi)摩擦角增大，抗剪能力提高，將土體未來的沉降量在沖擊、振動(dòng)、壓實(shí)過程中提前實(shí)現(xiàn)，達(dá)到土體加固的效果。

沖擊碾壓地基處理具有施工速度快,對(duì)地基土的要求比普通壓路機(jī)要求寬，與一般壓路機(jī)相比，其壓實(shí)土石的效率提高了3～4倍。與強(qiáng)夯法相比，具有對(duì)表層處理效果顯著，速度快，作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。沖擊碾壓適用于深層巖土、碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。

1 工程地質(zhì)概況

拉薩河城區(qū)段綜合整治工程2#閘位于拉薩市西郊，該處拉薩河河谷為東西走向，海拔3 640 m，閘址區(qū)無基巖出露，覆蓋層為第四系松散堆積層，主要為現(xiàn)代河床沖擊對(duì)基層，表層為厚約0.5～1.70 m液化砂層，上部為松散卵石，下部為稍密卵石，中密卵石多分布于河床、漫灘9.0 m以下，密實(shí)卵石多分布于河床、漫灘20.0 m以下。各層卵石特征如下：

1）松散卵石：層位較連續(xù)，分布均勻，主要分布在場(chǎng)地表層，卵石含量約50%，骨架顆粒排列混亂，大部分不接觸，N120擊數(shù)修正值<3.0擊，層厚 0.5～6.0 m，層底高程 3 627.15～3 637.93 m。

2）稍密卵石：層位較連續(xù)，分布均勻，主要分布在場(chǎng)地上部，卵石含量約50～65%，骨架顆粒排列混亂，大部分不接觸，N120擊數(shù)修正值為3.1～6.0擊，層厚 0.6～9.5 m，層底高程 3 616.85～3 637.13 m。

3）中密卵石：層位較連續(xù)，分布均勻，主要分布在場(chǎng)地下部，卵石含量約65～70%，骨架顆粒呈交錯(cuò)排列，大部分接觸，N120擊數(shù)修正值為 6.1～11.0擊，層厚為 0.9～13.8 m，層底高程為3 611.92～3 635.58。

4）密實(shí)卵石：層位較連續(xù)，分布均勻，主要分布在場(chǎng)地下部，卵石含量約70～75%，骨架顆粒呈交錯(cuò)排列，大部分接觸，N120擊數(shù)修正值>11.0擊，該層厚度大，埋深約450 m。

本工程采用擴(kuò)大基礎(chǔ)以稍密卵石作為基礎(chǔ)持力層，對(duì)表層及下部局部存在的細(xì)砂層進(jìn)行清除，對(duì)地基采取沖擊碾壓進(jìn)行加固處理。

2 設(shè)備選用及沖擊碾壓試驗(yàn)

2.1 沖擊碾壓設(shè)備的選用

本工程采用YCT25沖擊壓路機(jī)，由3瓣凸輪構(gòu)成的輪式壓路機(jī)，由配套的重型工業(yè)拖車牽引。該設(shè)備自重16 000 kg，牽引功率≧220 kW，沖擊勢(shì)能25 kJ，沖擊壓實(shí)力320～500 T，牽引速度 10～15 km/h。

2.2 試碾壓試驗(yàn)

1）選擇左岸翼墻右側(cè)第七孔橡膠壩壩底板建基面處作為沖擊碾壓的試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)區(qū)長(zhǎng)78 m，寬20 m，分3塊試驗(yàn)塊，每塊長(zhǎng)78 m，寬6.66 m。

2）施工流程。施工放樣→基坑開挖→預(yù)留0.3～0.5 m保護(hù)層→沖擊碾壓→超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)。

3）沖擊碾壓方法。沖擊碾壓施工時(shí)，相鄰兩行碾壓輪跡至少重疊0.4 m，保證不漏壓、不欠壓，同時(shí)采取降水措施，確保地下水位在作業(yè)面以下不小于0.5 m，建基面以上應(yīng)根據(jù)碾壓試驗(yàn)情況預(yù)留0.3～0.5 m保護(hù)層。沖擊碾壓完成后對(duì)地基進(jìn)行檢測(cè)，N120動(dòng)力觸探不小于5擊，相對(duì)密度不小于0.7。

4）驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)定。通過對(duì)本次沖擊碾壓3個(gè)試驗(yàn)塊的試驗(yàn)成果分析，說明沖擊碾壓18遍以上的施工參數(shù)滿足設(shè)計(jì)超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)不小于5擊，相對(duì)密度不小于0.7的要求。

3 工藝流程及質(zhì)量控制

3.1 施工工藝流程

采用沖擊碾壓工藝對(duì)地基進(jìn)行原位壓實(shí)處理，施工工藝流程如下：

清除植被、平整場(chǎng)地→原位土檢測(cè)→沖擊碾壓→沉降量及表層壓實(shí)度檢測(cè)→清除表土、地基整形→地基測(cè)量→光輪壓路機(jī)碾壓1～3遍→地基驗(yàn)收。

3.2 沖擊碾壓施工

1）施工現(xiàn)場(chǎng)必須統(tǒng)一指揮，各種設(shè)備必須按性能說明書使用，不得超負(fù)荷工作。

2）每次作業(yè)前檢查牽引車與沖擊式壓路機(jī)的聯(lián)結(jié)銷是否插好，蓄能器壓力是否正常，輪胎氣壓是否正常，緩沖系統(tǒng)壓力是否正常，確認(rèn)一切正常后才能開始進(jìn)行作業(yè)。

3）人工配合機(jī)械清除地基范圍內(nèi)的植被、種植土等。檢測(cè)地基土各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，不滿足必須進(jìn)行換填或改良。

4）嚴(yán)格按照工藝試驗(yàn)確定的碾壓遍數(shù)碾壓。碾壓時(shí)，各區(qū)段交接處應(yīng)互相重疊壓實(shí)，縱向搭接長(zhǎng)度不得小于2.0 m。

5）沖碾作業(yè)時(shí)的行駛速度太快時(shí)會(huì)將填筑面表層擊松，所以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況控制行駛速度。駕駛員在拖車每次轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)調(diào)整轉(zhuǎn)彎路線，使沖擊凸輪落點(diǎn)不與前次落點(diǎn)重復(fù)，以減少波浪現(xiàn)象。

6）工作面起伏過大時(shí)，停止沖擊碾壓，用平地機(jī)平整后再繼續(xù)。基層表面干燥時(shí)要適量灑水，防止表面粉塵化，影響能量向深層傳遞。其指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，否則需重新碾壓。

7）沖擊碾壓結(jié)束后，進(jìn)行壓實(shí)度、超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求后，報(bào)監(jiān)理單位驗(yàn)收、確認(rèn)。

8）現(xiàn)場(chǎng)配備灑水車，揚(yáng)塵情況嚴(yán)重時(shí)應(yīng)灑水，減少施工的塵土污染。

4 碾壓成果檢測(cè)分析

1）本工程地基碾壓處理共分8個(gè)單元。沖擊碾壓完成后，碾壓檢驗(yàn)采用原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1，相對(duì)密度指標(biāo)及N120動(dòng)力觸探指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表1

2）拉薩市拉薩河城區(qū)段綜合整治工程2#閘的基底標(biāo)高為3 632.60 m，卵礫石地基土為松散層、稍密層、中密層。由表1的檢測(cè)結(jié)果得知，通過沖擊碾壓，卵礫石地基的承載能力提高，N120超重型動(dòng)力觸探指標(biāo)基本達(dá)到稍密卵石層、中密卵石層，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。同時(shí)，沖擊碾壓使土體未來的沉降量提前實(shí)現(xiàn)，達(dá)到地基加固的效果。

[1] 拉薩市拉薩河城區(qū)段綜合整治工程(2#閘)初步設(shè)計(jì)報(bào)告[M].合肥：中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司，2014.

[2] 公路沖擊碾壓應(yīng)用技術(shù)指南 [M].北京.人民交通出版社.2006.

[3] 沖擊碾壓在高速公路路基施工中的應(yīng)用 [M].工程科技.2007(1).