邱兴华

摘要：我国的西北地区是黄土分布较广泛的地区，特别是湿陷性黄土所占的比例较大，面积分布比较广。这种土的特点是遇水后在一定的压力作用下，被水浸湿后土的结构受到破坏而迅速变化，发生的自然下沉，称为湿陷性黄土。冲击碾压最初应用于软弱土地基的加固，经过多年发展及应用，在加固湿陷性黄土地基方面得到较为广泛的应用，具有效果显著、施工简便、设备简单及经济节约等优点。

关键词：冲击碾压；湿陷性黄土；路基施工

我国的西北地区是黄土分布较广泛的地区，特别是湿陷性黄土所占的比例较大，面积分布比较广。这种土的特点是遇水后在一定的压力作用下，被水浸湿后土的结构受到破坏而迅速变化，发生的自然下沉，称为湿陷性黄土。这种土的特点是液限低，粉砂含量大，这种地域性的土质特性给公路建设施工造成许多的困难。近年来，雨量较多，公路水毁比较严重，所以对黄土地基的施工，首先要求黄土填料的CBR值满足施工技术规范，另一方面就是要对湿陷性黄土的地基进行强夯或冲击碾压，消除施工后的下沉量。本文仅以冲击碾压为试验对象。研究冲击碾压对湿陷性黄土的地基的处理效果，以期评估冲击碾压对湿陷性黄土施工的可行性和适用性。

1.工程概况

湿陷性黄土具有土体多垂直大孔、结构松散和土颗粒间的联结凝聚力在遇水即降低或消失等特性，是黄土产生湿陷性的内在因素。承受外部压力及遇水是产生湿陷性的外部条件。针对湿陷性黄土的以上特征进行处理加固，改善土体特性及内部结构，增大密實度及承载力，减少压缩性及渗水性，达到消除及控制其湿陷性的发生。路线全长26.62公里。路线所经区域属陕西关中平原中部，地势平坦、开阔、海拔355--400米，属渭河及其支流的漫滩和陆地，区内人工沟、渠纵横分布，属平原丘陵地带。

2.工程地质

根据勘测资料提供的工程地质，沿线以粉质（中）低液限粘土为主，冲洪积成因，层次清楚，土质均匀，结构致密，粉沙含量较大。其工程地质条件为轻微非自重湿陷性黄土，根据设计要求及工程实际情况，拟采用冲击碾压对湿陷性黄土地基进行处理。

3.冲击碾压

3.1冲压路机

冲击压路机，其英文名为Impack Rotter，最早于1995年由南非蓝派公司引入我国，其类型有：单轮冲击压路机，双轮冲击压路机，自行式冲击压路机，拖式冲击压路机等。目前我国冲击压路机型式多，技术多数有所不同，整机定型、数量最好的是双轮冲击压路机，两轮之间的外部宽度为296cm，轮宽90cm，轮横宽度116cm。

3.2冲击碾压冲击压实原理

冲击压路机是一种高振幅低频率的冲击压实设备，其主要工作机构是由三条凸轮边组成的冲击轮。在一定速度的运动过程中，冲击轮的高位势能转化为动能，对地面产生冲击，对土体产生较大的冲击能量。从而对地基产生较大的冲击波和较大的冲击应力，使土体产生一系列的物理变化：土层空隙压缩，冲击点周围产生裂痕，空隙水由地基内的气体逸出、土颗粒重新排列以及触变恢复，经过时效压实达到固结，从而增加土体的均匀程度，改善土体的抗液化条件。

4.冲击碾压试验实例

4.1选择试验段

选择K11+200～K11+700段作为试验段，施工前清除表层15～30cm腐殖表土，测定不同深度的天然含水量及天然密度。

0-30cm 含水量 16 天然密实度 80

30-50cm 含水量 17 天然密实度 84

50-80cm 含水量 16.6 天然密实度 86

4.2选择冲击碾压机型

根据设计图纸及有关规定，采用28KJ的三边形双轮冲击压路机，该机冲击压实力300-500吨，自重16吨，有效影响深度大，冲击效果好，适合于提高路基的压实度。牵引采用覆带式机坦克牵引。

4.3施工方法

在试验段施工区段内标出冲击碾压施工的边线和端线，按照断面位置并布好点位，测量原地基地面高程，并保证冲击压路机有足够的失效段距离，约50米，压路机从失效段内启动、加速（包括转弯、掉头）达到规定的速度后，牵引坦克不低于12公里米小时的速度，进入施工段进行冲击碾压。冲击时采用错轮而不重叠轮迹的冲击方法，并沿着固定的线路行使，确保冲击时的科学合理性和经济有效性。每遍在横向上错一个轮宽（90cm），在纵向上错开16碾轮周长。这样每次冲击横向排列错位碾压不留空隙，纵向每次冲击工作面波峰，有利于冲击点的满布，均匀，增强冲击碾压整体效果。计算时，冲击碾压一次的计算压实度宽度为2米，经错一个轮宽冲击一个来回后，计算冲压宽度为4米，按此方法计算，整个场地全部压实一次为碾压一遍，本试验段，冲击碾压压实遍数控制为40遍。

4.4试验结果分析

采用环刀法分别对冲击碾压25遍、30遍、35遍、40遍时的压实度进行检测：确定K11+200、K11+300、K11+400、K11+500、K11+600、K11+700六个断面为检测断面，每个断面上分别确定三个点（中点、左端点、右端点）为检测点，每个点确定0～30cm、30～50cm、50～80cm三个层次为取样检测层次。通过不同碾压遍数时的取得的压实度结果，建立表1：“压实度成果分析表”如下：

表1 压实度成果分析表

碾压遍数 取样深度（cm）取样总数 平均压实度（%）天然密实度（%）压实度提高百分率（%）

冲击碾压25遍

30 17 90.4 80.5 12.3

50 16 86.5 84.0 2.98

80 16 82.4 86.0 -4.18

冲击碾压30遍

30 18 91.2 80.5 13.3

50 18 89.2 84.0 6.19

80 18 83.7 86.0 -2.67

冲击碾压35遍

30 18 93.9 80.5 16.6

50 18 89.2 84.0 6.19

80 18 85.4 86.0 -6.98

冲击碾压40遍

30 15 95.3 80.5 18.4

50 15 90.7 84.0 7.98

80 14 86.6 86.0 0

由以上压实度成果分析表可以看出，湿陷性黄土地基用25KJ冲击压路机碾压，通过试验取得的数据表明，随着冲击碾压遍数的增加，湿陷性黄土地基的压实度也随着增加，碾压影响的深度（压实厚度）随着压实遍数的增加而逐渐增加，对30cm和50cm的压实度有明显的提高，而且碾压遍数的增加压实度提高。但对80cm以下压实度几乎不起作用。

实验段还检测了通过冲击碾压25遍、3 0遍、40遍时的标高与冲击碾压前地面标高的高差，确定不同碾压遍数时的路基沉降量。冲击碾压的遍数与沉降量的关系如下表2所示：

表2冲击碾压的遍数与沉降量的关系

碾压遍数 检测点数 累计平均沉降量（cm）沉降幅度（cm）

25 17 9.2 9.2

30 16 10.7 1.5

35 16 11.5 0.8

40 16 11.8 0.3

通过试验检测数据可以看出，最初碾压时的沉降量最大，随着碾压遍数的增加，但对80cm以下密实度不起作用，甚至还有破坏作用。湿陷性黄土地基的沉降量也随着增加，但沉降的幅度在逐步减小。压实遍数应控制在35～40遍为最佳。

5.二次固结作用

实际施工中，由于冲击碾压对地基产生较大的冲击波和较大的冲击压力，使得土体在较深层次30～80cm范围类，发生一系列物理变化：土层空隙压缩，冲击点周围产生裂痕，空隙水由地基内的气体逸出、土颗粒重新排列以及触变恢复，经过时效压实，土壤分子颗粒的重新分布，及毛细水的渗透，在一定的时效后，达到土基的二次固结。从而增加土体的均匀程度，改善土体的抗液化条件。

6.结束语

通过试验表明，对于湿陷性黄土采用25KJ冲击压路机冲压，有效影响深度为50cm，下沉量为12cm左右，路基压实度提高，整体稳定性增加。（而一般的拖式凸块振动压路机有效影响影响深度仅为20cm，下沉量仅为4cm左右。）所以冲击碾压是处理湿陷性黄土地基的一种较好的施工方法，它施工速度快，适合大面积、长区段施工，冲击效果好，土层空隙压缩，冲击点周围产生裂痕，空隙水由地基内的气体逸出、土颗粒重新排列以及触变恢复，经过时效压实达到二次固结，从而增加土体的均匀程，改善了土体的物理特性，避免了工后沉降，有较好的经济效益和社会效益，对黄土地区是一种比较理想可以大面积推广的压实施工方法。

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