沖擊碾壓法處置濕陷性土路基的實踐

（新疆維吾爾自治區(qū)交通建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

一、沖擊碾壓法處置濕陷性土路基的機理

通過沖擊碾壓法處置濕陷性土路基，主要是利用沖擊壓實機重型輪子的集中沖擊力量，對土石填料加以壓實。在重型工業(yè)拖車的牽引之下，沖擊壓實機一般會按照一定的速度逐漸向前碾壓。車輪一角立于地面并向前碾壓時，另外一側(cè)的輪短半徑會產(chǎn)生重力加速度快速落到地面，從而產(chǎn)生巨大的沖擊波，促使土質(zhì)孔隙比出現(xiàn)變化并提升土體自身的均勻密實度，使土體滲透性顯著降低。

二、工程實例

新疆省道315線蜂場至尼勒克段公路改建工程全長80.4km，路面寬度12m，是伊犁州尼勒克縣唯一貫通全境的干線道路。此區(qū)域內(nèi)濕陷性土分布較為廣泛，大部分路段地基土以粉土及粉質(zhì)黏土為主，具備非飽和、大孔隙、壓縮性較低的特點。全線濕陷性土路段共計37段，全長42.61km：其中Ⅰ級非自重濕陷性土17.91km；Ⅰ～Ⅱ級非自重濕陷性土10.69km；Ⅱ級自重濕陷性土8.45km；濕陷系數(shù)平均為0.04，濕陷程度主要為Ⅰ（輕微）～Ⅱ（中等），局部段落為Ⅲ（強烈），孔隙比平均為0.94，壓縮系數(shù)平均為0.42MPa-1。

三、試驗設(shè)計

為了更有效地運用沖擊碾壓法處置新疆伊犁濕陷性土路基，結(jié)合工程案例進行試驗設(shè)計。首先，要確定試驗方案、各方面參數(shù)和工藝。結(jié)合該路段實際參數(shù)，選擇合適的沖擊壓路機型號并按照施工要求確定碾壓速度和碾壓次數(shù)，合理設(shè)計壓實設(shè)備工序以及組合方式等；其次，根據(jù)施工方法和要求，針對施工質(zhì)量選擇合適的檢測方法。

四、沖擊碾壓施工方案設(shè)計

需要針對該工程路段的濕陷性土路基進行沖擊碾壓作業(yè)，合理設(shè)計施工方案：

1.結(jié)合施工要求和實際情況，將沖擊碾壓速度保持在10km/h～13km/h，并使用速度計在施工現(xiàn)場進行測量；

2.設(shè)計沖擊壓實過程中瞬時沖擊功率最大值。根據(jù)設(shè)計要求，確定此試驗中靜態(tài)勢能是25KJ；

3.確定沖擊次數(shù)。結(jié)合圖紙設(shè)計，原地面沖擊次數(shù)要保持在24次及以內(nèi)；

4.確定碾壓形式路線。以沖擊操作面一側(cè)為基準，按照逆時針方向運行，將沖擊面中心線當做施工軸線，按照縱向方向交錯輪實現(xiàn)沖擊。當按照縱向方向進行沖擊作業(yè)，形成谷峰之后，單次與雙次視為一個單獨沖擊單元；

5.測量基礎(chǔ)沉降就是在設(shè)定沉降觀測位置上，在沖擊壓實前進行測量，并分別在沖擊壓實6、12、18、24次后分次進行沉降觀測。在碾壓過程中，配置平地機1臺、光輪壓實設(shè)備1臺、灑水設(shè)備1臺并合理匹配沖擊設(shè)備，以實現(xiàn)碾壓沖擊作業(yè)。在實際碾壓沖擊作業(yè)中，若表面出現(xiàn)較大的波動，可通過平地機隨時進行整平處理。同時，通過光輪壓路機進行1～2次的碾壓，以免碾壓速度和壓實效果受到波動影響。

五、沖擊碾壓施工中的注意事項

通過沖擊碾壓法對伊犁濕陷性土路基加以處置的過程中，需要對以下幾點加強注意：

1.沖擊碾壓施工過程中，需要按照橫向軌道和縱向軌道相互交錯的形式開展碾壓，縱向相位保持在車輪基座對應(yīng)1/6位置，橫向軸相鄰邊緣要有20cm～30cm的重疊；

2.在沖擊碾壓施工之初，需要先以低速行駛形式碾壓6次，防止后續(xù)出現(xiàn)沖擊不均勻、沖擊坑過深以及機械驅(qū)動困難等問題，降低實際碾壓效果；

3.沖擊碾壓過程中，每碾壓6次就要在觀測點對濕陷系數(shù)、沉降值以及壓實度進行測量，同時通過平地機將表面刮平，利用鋼輪開展1～2次的振動壓或靜壓。若再次觀察獲得的觀察值與施工要求仍然不符，則需要繼續(xù)進行沖孔施工。在沖孔之前需要綜合考慮含水量因素，如果含水量不足，則需要先適量灑水之后再開展沖孔操作。當觀察值達到設(shè)計要求之后，停止沖孔；

4.若現(xiàn)場條件與施工之前開展的碾壓試驗條件有所偏離，沖擊碾壓24次之后仍不符合設(shè)計要求，則不能繼續(xù)沖壓，要先尋求解決方案或者通過其他方式處理濕陷性土路基；

5.在沖擊碾壓操作中，表層土質(zhì)出現(xiàn)波動之后，需要對碾壓轉(zhuǎn)彎半徑進行調(diào)整，使其逐步?jīng)_擊波峰值，以保證壓實質(zhì)量均勻，沒有漏壓且壓力飽滿。

六、沖擊碾壓處置新疆伊犁濕陷性土路基效果分析

在碾壓施工結(jié)束后1～2周內(nèi)，根據(jù)1處/2000m2的頻率取樣，保證每段至少在一處取樣，每間隔1m深度，在0.5m位置取土樣1～2個，移至室內(nèi)進行試驗。土體在碾壓沖擊之后，深度在1m之內(nèi)的壓實度不能低于90，且濕陷系數(shù)需要低于0.015。按照實驗和施工方案設(shè)計，對6個測量點地面以下1m和0.5m處以及原始地面進行壓實度測量。結(jié)合測量數(shù)據(jù)，獲得沖擊次數(shù)和壓實度的關(guān)系如表1所示，沖擊碾壓6、12、18、24次之后，測得沉降量分別是13.8mm、20.5mm、28.2mm和34.3mm。在6次沖擊碾壓操作之后，該工程試驗段沉降量均值在11cm～15cm；在12次沖擊碾壓操作之后，該工程試驗段沉降量均值在6cm～10cm；在18次沖擊碾壓操作之后，該工程試驗段沉降量均值在2cm～7cm；在24次沖擊碾壓操作之后，該工程試驗段沉降量均值是3cm。經(jīng)過24次沖擊碾壓，該路段原地面壓實度均值達到93.5%～96.7%，土體具有良好的均勻性。通過分析試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，新疆伊犁濕陷性土路基在經(jīng)過24次沖擊碾壓后，其壓實度和沉降量均能夠達到規(guī)范和設(shè)計要求，沖擊碾壓之后的路基具有良好的均勻性，沖擊效果突出。

表1.沖擊次數(shù)和壓實度關(guān)系表

七、結(jié)語

為了有效提升新疆伊犁濕陷性土地基密實度和強度，使土體各方面參數(shù)達到工程設(shè)計和施工要求，可以在施工中合理應(yīng)用沖擊碾壓法，保證土體沉降和壓實度符合設(shè)計與規(guī)范要求，確保施工質(zhì)量。