冲击压实处理湿陷性黄土施工工法

'冲击压实处理湿陷性黄土地基施工工法李庆（中交一公局第六工程有限公司，天津）摘要：通过冲击压实处理湿陷性黄土在张石高速公路中应用，总结冲击压实处理湿陷性黄土的质量控制要点和施工工艺，形成冲击压实工法。关键词：冲击压实湿陷性黄土工法一、前言张石高速公路保定段涞水至曲阳分段，路线全长135.566km，经详勘阶段的勘察，查明在路线穿越区的K176+200~K264+000区段广泛分布有第四纪上更新世的马兰黄土状土,其土层垂直裂隙较为发育,具有一定程度的湿陷性.由于充分认识到湿陷性黄土的危害性,设计单位对中等湿陷性黄土采用了冲击压实、强夯、灰土挤密桩等防治措施。由我单位承建的五合同段于2006年8月15日至2006年8月25日进行了湿陷性黄土路基冲击压实试验以便为全线大面积开展冲击压实施工提供经验，通过冲击压实试验段获取的经验与数据在后来的施工中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。本工法为总结现场施工经验而形成。二、工法特点我国于1995年引进冲击压实技术，其高振幅、低频率冲击碾压加大了对土石的压实功能，具有克服路基隐患的技术优势，其碾压速度快，时间短，固结均匀，在中等湿陷性黄土地基的处理中，相比较强夯、换填等工法，具有工期短，施工简便，质量可靠，节约成本等优势。三、适用范围冲击压实技术广泛应用于浅层软弱地基的冲击碾压，湿陷性黄土地基的处理，高填石方路堤的分层冲击碾压。在湿陷性黄土地基处理中适用于一般路段的Ⅱ级（含Ⅱ级）以下湿陷性黄土地基。四、工艺原理冲击压路机与传统压路机相比，最大特点是其非圆形的冲击轮外形。冲击压路机在压实作业中，由于其非圆形的冲击轮在地面上按照冲击轮边顺序连续冲击地面，相当于低频率，高振幅的冲击压实土体，并周期性的冲击地面，产生强烈的冲击波向地下深层传播，从而减小路基沉降量，提高压实度和整体强度。湿陷性黄土主要由于黄土颗粒间隙过大，在大量渗水后，使土体在自重及荷载作用下发生沉陷，冲击压实通过对黄土施加高强度的冲击力，可以有效减小或消除土的压缩性和湿陷性。五、施工工艺（一）、工艺流程图场地清理、平整场区测量检测含水量、压实度埋设高程测点冲击碾压检测沉降量、压实度及其它参数冲击碾压区整平振动压路机碾压洒水、晾晒，重新碾压补压合格不合格合格不合格 （二）、施工方法1、施工准备（1）施工前应熟悉相关设计文件、工程概况、气候条件及地形地貌等，在熟悉设计文件基础上，对设计采用冲击压实的地段进行现场核对和调查，以确定冲压面积，地形等是否满足要求。（2）对原地面进行处理，地表的种植土清除15cm，拆除旧的建筑物基础要清除到地表以下30cm，置换素土填筑；挖掘树根的坑超过30cm须分层夯实到原地面；原地面坑洼不平地段，相对高差小于50cm的进行整平处理，相对高差大于50cm的坑分层夯实到原地面。（3）按《公路路基施工技术规范》的要求，做好导线、中线、水准点复测、横断面检查与补测、增设水准点等工作，并按设计文件要求定出路堤坡脚、护坡道及边沟位置。（4）沉降量检测点埋设用长6cm铁钉系红布条做明确标志，准确定点。平地机刮平时应注意保护带有红布条铁钉的检测点，距检测点20cm范围内不得扰动。2、冲击压实施工（1）冲压时，应严格控制路基含水量，使得土方路基含水量符合冲击压实的要求。冲压前测含水量，如含水量过高，则应晾晒达到要求时再进行冲压，如表层土质干燥，出现扬尘，应进行洒水冲压。（2）冲击压实必须按规定的走向和排列模式进行（见图2），基于冲击压实地面形成波浪的峰谷状态，应以单双两遍为一冲压单元，及时调整行驶路线，实现波峰与波谷呈交替状冲压，以做到碾压均匀。图2：冲击碾压作业示意图（3）压路机行驶速度应在9～12km/h，宜先慢后快。（4）如果路基表面出现较明显的凹凸，致使压路机颠簸严重，以致不能保持规定的行走速度时，应马上停机，用平地机整平路基表面，然后继续施工。（5）冲压遍数对中等湿陷性黄土地基以20～40遍为宜，以试验路段确定的冲压遍数控制。（6）冲压至规定的遍数后进行压实度和沉降量检测，压实度检测坑应夯填密实再进行下一步冲压。（7）冲压过程中局部“弹簧”现象时，及时进行挖除换填。（8）冲压结束后，基底要用平地机整平，振动压路机压实。六、材料与设备试验段材料与设备见下表：序号设备名称规格型号单位数量1全站仪Lecia1102台12水准仪LeciaNA724台1 3装载机ZL50台14平地机PY180台15振动压路机20t台26冲击压路机YCT－20台1七、质量控制（一）、冲击压实检测指标冲击压实施工质量管理以施工工艺、沉降量指标控制为主，结合压实度等指标进行控制。冲击压实各检测指标的方法与频率如下：土的含水量：每2000m2检测8个点，冲压前检测；沉降量：每2000m2检测20个点，计算时取其算术平均值；压实度：每2000m2检测4个点；湿陷性黄土地基处理冲击压实检测项目：土质参数冲击碾压遍数行驶速度沉降量压实度土的含水量在(Wopt-4%)～(Wopt+2%)之间20～40遍（以试验路段提出的碾压遍数控制）9～12km/h经试验路段试验后提出的沉降量控制经试验路段试验后要求达到的压实度（93％以上）（二）、试验路段质量检测及控制虽然冲击压实技术已在全国广泛采用，但由于土质、冲压压路机型号，应用条件等各不相同，其压实效果、施工工艺、质量控制亦不相同，因此需要在施工前修筑试验路段，以确定合适的施工工艺，质量控制标准。1、沉降量：定点沉降量检测包括冲压前及每冲压5遍的标高，高程测量时，应确保高程检测每次是同一点位，按施工准备各阶段布设的点位进行检测，平地机刮平时要注意保护不得扰动，检测样本数不少于20个。2、压实度：冲击前及每冲压5遍后用灌砂法检查冲击后的压实度，检测频率为每2000m2检测4点，不足2000m2至少检测2点，测点竖向位置为表面下20cm、50cm、80cm，压实度检测应确保前后两检测点间距大于2m，冲击压实完成后压实度不小于93％。3、土的物理力学参数：土的物理力学参数有天然含水量、液塑限、天然密度、湿陷系数等。4、野外CBR试验不小于10％。八、安全措施（一）、冲压前应查明冲压范围内的地下管线及附近各种构造物，并根据构造物类型采取相应的保护措施。冲压施工场地附近有构造物时，应注意观察，发现异常情况时立即中断施工，以免构造物损伤。（二）、施工过程中，作业区的两端和必要的地方实行交通管制，安排专人看守，安放警示标志，禁止闲杂人员和其它车辆进入作业区。（三）、操作手在上岗前必须经培训合格，严禁未培训或培训不合格的操作人员驾驶冲击压路机施工。（四）、施工过程中要有专人进行指挥，防止发生安全事故。九、环保措施（一）机械停放和施工安排有序合理，禁止乱摆乱放。（二）、施工便道经常洒水养护，防止扬尘对空气、农作物的污染。（三）、施工过程中合理安排施工时间，避免夜间施工，减少噪声与振动对环境的影响，保证附近居民的正常休息。 十、效益分析对于中等湿陷性黄土地基采取冲击压实技术进行处理与常规的换填处理相比存在以下优越性：（一）、冲击压路机数量较多且大多都已国产，容易租赁，施工简便；（二）、相比换填施工，大大节约成本；（三）、冲击压实是一次性压实，其碾压速度快，时间短，固结压力大，因此可缩短工期二分之一左右。十一、应用实例我单位于2006年8月15日至2006年8月25日对K202+455～K202+720段湿陷性黄土地基进行了冲击压实试验段施工，通过试验段总结的施工工艺和质量控制标准参数在全线大面积开展冲击压实施工中得到广泛应用，取得了良好的效果。试验段参数总结如下：（一）、沉降量观测数据如下：冲压遍数5101520253035沉降量（mm）584542211585冲压遍数与沉降量关系曲线0501001502002505101520253035冲压遍数沉降量(mm)累计沉降量（mm）58103145166181189194（二）、压实度地面下20cm压实度数据如下：冲压遍数冲压前5101520253035压实度（％）测点182.687.192.494.196.697.297.998.1测点284.389.691.393.597.098.198.998.6测点379.885.989.991.994.196.997.998.0测点481.190.193.595.196.297.098.198.3地面下50cm压实度数据如下:冲压遍数5101520253035 压实度（％）测点176.182.388.289.090.291.391.5测点275.080.285.187.989.692.692.5测点378.884.489.191.092.993.192.8测点477.581.687.389.391.192.192.3地面下80cm压实度数据如下:冲压遍数5101520253035压实度（％）测点172.678.182.784.686.987.387.0测点275.680.483.685.787.489.689.1测点374.277.679.684.585.787.187.3测点473.179.282.184.487.388.888.2冲压遍数与压实度关系曲线70.075.080.085.090.095.0100.0105.0110.05101520253035冲压遍数压实度(%)20cm压实度50cm压实度80cm压实度(三)、土的物理力学参数：最佳含水量10.1%、液限25.7、塑限16.9、塑性指数8.1，标准干密度1.969g/cm3。（四）、野外CBR试验值35.4%。（五）、根据以上数据显示，冲击压实前25遍效果明显，25～35遍压实度增长较缓慢，甚至在35遍时压实度有降低趋势，地面下20cm很容易达到93%的压实度；野外CBR试验值符合设计要求（大于10%）。参考文献：［1］《公路路基施工技术规范(JTGF10-2006)》中交第一公路工程局有限公司人民交通出版社2006.10［2］《公路冲击碾压应用技术指南》交通部公路科学研究所人民交通出版社2006.3［3］《建筑施工安全生产技术交底手册》冯琪中国建材工业出版社2005.1 作者简介：李庆（1978-），男，天津市人，工程师、一级建造师，1999年毕业于河北工业大学交通土建专业，大学本科。'