1、1冲击碾压在湿陷性黄土路基施工中的应用摘要: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度，改善了土体的物理特性，避免了工后沉降。 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
2、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 陕西境内 S107 线是陕西省“一纵三横两环”的骨架公路系统网中的2重要公路，是陕西省“十五”期间的重要建设项目。关中公路环线（西安北线）快速干道是其主要的组成部分，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
3、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
4、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3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+200K1
5、1+700 段作为试验段，施工前清除表层 1530cm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
6、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4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
7、，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 030cm、3050cm、5080cm 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（%）
8、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 13.3 550 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
9、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） 2
10、5 17 9.2 9.2 30 16 10.7 1.5 635 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 3540 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 3080cm 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
11、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7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。参考文献 【1】孟祥波：土质与土力学【北京人民交通出版社】 【2】吴立坚杨世基【 冲击碾压应用技术指南 】
