冲击碾压在湿陷性黄土路基基底处理中的应用

2010-04-17冯新生李存良

山西建筑 2010年17期

冯新生李存良贾明

1 工程概况

省道台运线运(城)稷(山)一级公路路基第三合同段，起讫桩号为:K47+500～K59+160，全长 11.66 km，沿线大多地段路基属Ⅲ级自重及非自重湿陷性黄土，根据勘察设计部门提供的工程地质勘察报告，湿陷性黄土厚0.6m～3.4 m，天然含水量ω=10.2%。由于地质条件差，要保证工程质量，经与设计单位商榷，决定采用冲击碾压、强夯、换填相结合的方法进行路基基底处理。其中采用冲击碾压处理面积为142 746 m2，要求原地面80 cm内的土压实度大于85%，消除浅层厚度地基土的湿陷性。

2 冲击碾压原理简介及特点

冲击碾压是采用冲击式压实机(一种新型压实设备)，冲击式压路机以三边形轮沿地面对土石材料进行静压、搓揉、周期性冲击的连续作业，产生强烈的冲击荷载，使土石颗粒之间发生位移、变形和剪切，对碾压面具有动荷的作用，使土体深层得到压实。冲击碾压技术的突出特点是影响深，有效压实厚度可达1.4 m，速度快，10 km/h～12 km/h，压实效果好。

3 施工参数的确定

3.1 冲击碾压试验区

冲击碾压法处理湿陷性黄土路基基底，要根据现场的地质条件和工程的使用要求，正确选用施工参数，才能达到有效而经济的目的。本次试验段取里程为K52+160～K52+400，即长340 m、宽32 m的范围为试验区。

3.2 冲击碾压试验

通常湿陷性黄土地基较多采取强夯法处理，本标段路基的湿陷性黄土地基采用CYZ25KJ冲击压实机在地表面冲碾40遍。冲击式压路机为高振幅低频率，对深层产生较强的冲击能量，随着土体密实度增加，其影响深度也逐渐增加。

试验段共布设5个测试横断面(40 m一个测试断面)，每断面3个测点(左、中、右)，分10遍、20遍、30遍、40遍进行测试。冲击碾压10遍、20遍、30遍、40遍后，采用水准仪检测沉降量法、灌砂法、轻型触探仪、三轴固结仪等检测手段对该段路基基底进行检测。检测数据如下:

1)沉降量与冲击遍数关系见图1。

2)压实度检测。采用灌砂法测定地面以下20 cm，40 cm，60 cm，80 cm深度处的压实度及相应的曲线见图 2。

3)承载力检测。冲击碾压后，分别测定地面以下20 cm，40 cm，60 cm，80 cm深度处的承载力，相应的曲线见图3。

4)湿陷性检测。a.冲击碾压40遍后，采用三轴固结仪测定地面以下干密度对应处的湿陷系数，数据见表 1。b.冲击碾压40遍后，采用灌砂法测定地面以下20 cm，70 cm，90 cm，120 cm深度处的压实度、干密度、含水量，数据见表2。

表1 三轴固结仪测定结果

表2 灌砂法测定结果

3.3 试验结论

1)土体冲碾40遍后，土的沉降量基本稳定;原地面80 cm内的土压实度不小于85%，满足要求，压实度变化基本稳定;土基承载力变化趋于稳定，湿陷系数由0.043 8降为0.002 2，消除了湿陷性。说明地表下土基已经形成连续、均匀、密实的加固硬层，其技术指标已完全符合黄土地基加固的质量要求。2)确定施工参数为:机械型号CYZ25三边形冲击压路机;冲击碾压遍数为40遍;行驶速度为10 km/h～12 km/h。

4 冲击碾压的施工

4.1 施工工序

场地放样→场地清理→场地周边防护→碾压前密实度、高程测量、记录→洒水车洒水、平地机刮平、压路机静压(场地长度不小于200 m)→冲击碾压5遍(时速大于12 km/h)→平地机刮平，洒水均匀，压路机静压→冲击碾压5遍～8遍(时速大于12 km/h)→平地机刮平，压路机静压→冲击碾压累计至40遍→平地机刮平、压路机静压处理→20 cm，70 cm，90 cm，120 cm深度密实度检测及高程测量→符合设计值进入下道工序。

4.2 施工工艺

冲击碾压施工工艺框图见图4。

4.3 施工注意事项

1)该段路基属填方地段，地势平缓，冲击碾压施工前要做好清表工作。2)为防止振动及土体侧向变形对构筑物的挤压破坏，冲击压实时冲压机距涵洞边缘保持2 m的净距，与明涵台保持5m的净距，本路段两侧30 m内均有民房数处，所以在施工段两侧开挖沟槽保护，槽深1 m，宽30 cm。3)冲击碾压若干遍后，地面呈波浪状，严重时会产生跳车现象，继而影响车速和冲击效果，应及时进行整平处理，根据土质含水量和扬尘状态适时洒水。4)碾压20遍后，考虑到地面下有15 cm的扰动层，因此及时进行整平、静压处理。

5 冲击碾压施工的几点体会

1)施工中平地机、洒水车要配合到位，一次性处理长度要尽可能大，确保机车行驶速度，从而保证处理深度。2)碾压施工完成后，要用光轮压路机再次碾压、精平，进一步提高表层土的压实度。3)冲击碾压，极大地提高工作效率，降低劳动强度，缩短工期，降低成本，与传统设备相比，冲击压实机速度快、冲击力强、影响深度大、可适当放宽对含水量的要求、成本低、工后沉降小。4)冲击碾压处理的效果是否理想，与冲击碾压的设备有很大关系。依本工程施工来看采用蓝派(Lanpad)冲击碾机(南非产)效果较好。5)冲击碾压的效果与表层的(30 cm)平整度和含水量也有较大关系。平整度好，表层的含水量接近最佳含水量则效果显著。6)在路基底面下2 m内经冲碾压实影响，形成一定的密实加固硬层，其技术指标已接近路基上路床指标，完全符合黄土地基加固质量要求。