濕陷性黃土沖擊碾壓施工技術探討

宗建平

(江蘇緯信工程咨詢有限公司)

1 工程概況

伊寧至墩麻扎高速公路位于伊犁哈薩克自治州腹地伊寧市、伊寧縣境內，全長67.401 km，設計速度100 km/h，路基寬度26 m，橋涵構造物汽車荷載標準為公路－I 級，其他技術指標按《公路工程技術標準》(JTG B01－2003)執行。是遠期規劃中的清水河—伊寧—那拉提高速公路的重要組成部分，承擔著伊犁河谷與外界連接的重要通道。該項目的實施對于落實中央新疆工作座談會精神，加快新疆交通基礎設施建設，促進伊犁州經濟社會跨越式發展和長治久安、實現各民族團結，共建和諧具有重要意義。

2 濕陷性黃土的特性

濕陷性黃土顏色以黃色、褐黃色為主，有時呈灰黃色。顆粒組成以粉粒(粒徑0.05 ～0.005 mm)為主，含量一般在60%以上，粒徑大于0.25 mm 的甚為少見。有肉眼可見的大孔，孔隙比一般在1.0 左右。富含碳酸鹽類，垂直節理發育。在一定條件下具有保持土的原始基本單元結構形式不被破壞的能力，這是由于黃土在沉積過程中的物理化學因素促使顆粒相互接觸產生了固化聯結鍵，這種固化聯結鍵構成土骨架具有一定的結構強度，是一種特殊性質的土。但當結構性一旦遭受破壞時，其力學性質將呈現屈服、軟化、濕陷等性狀，并產生顯著附加下沉。

由于高速公路對路面有平整度和防止路面開裂的要求，為此如何消除黃土的濕陷性，將路基變形控制在允許的范圍內已成為人們關注并亟待解決的突出問題。

3 濕限性黃土的判斷和處理

通過現場試驗結果，全線大部分路段沿線土質為濕陷性土，其典型構造為第四系上全新統沖洪積土(Q4al +pl)，土體垂直節理和大孔隙發育，具有濕陷性。但濕陷土層厚度較小，一般在0.8 ～8.0 m，濕陷量1.05 ～136 mm，主線濕陷性土共計66.054 km。地基的濕陷等級以Ⅰ(輕微)～Ⅱ(中等)非自重性土為主，段落長60.314 km，Ⅱ～Ⅲ級自重濕陷性段落5.74 km。濕陷性黃土地基處理如采用灰土墊層、土樁或灰土樁、樁基礎預浸水法，不同程度存在工作量大、花費勞力多、施工現場占地大、工期長、造價高等缺點。參照臨近多條公路建設的經驗和實例，本項目周邊的老G218 線、S314線、S315 線以都在這一區域通過，使用多年并未出現濕陷性土造成的公路病害，有鑒于此，本項目對于Ⅰ～Ⅱ級非自重濕陷性土通過對路基基底采用沖擊壓實的施工方法來提高地基強度，減少沉降量。

4 沖擊碾壓施工工藝

在整個施工期間，做好場地排水，防止水流入施工場地，浸泡路基。施工前將填方范圍先進行清表處理，清除地表植被和腐植土，推土機整平。壓實范圍為公路坡腳并各向外擴展1 m，若工作面起伏過大，停止沖壓，用平地機刮平后再繼續施工。當地面自然橫坡陡于1∶5 時，路基基底應挖臺階，臺階寬度不小于2 m，臺階應有4%向內傾斜的坡度。

施工機械采用雙輪三邊形沖擊壓路機，沖擊能為25 kJ，行駛速度保持在10 ～12 km/h，每碾壓5 遍用平地機刮平一次擊坑，以保證均勻傳遞較大的沖擊力，使沖擊碾壓達到應有的沖擊效果。由路基中線為分界線，從路基的一側向另一側轉圈沖碾，沖碾順序應符合“由邊向中”錯輪進行，輪跡覆蓋整個路基表面為沖碾一遍。沖壓時沖擊波峰錯峰壓實，沖壓5 遍后改變沖壓方向。沖碾結束，用平地機整平施工沖碾路段，然后采用重型鋼輪壓路機將路基表面碾壓密實平整，若表土干燥，應適量灑水，以保證壓實效果。碾過程中如果因輪跡過深而影響壓實進行時，可用平地機平整后再進行沖擊碾壓。

5 施工注意事項

檢測沖擊碾壓前的路基含水量，并保證含水量在是否適合沖擊碾壓含水量的范圍內，沖擊碾壓細粒土的含水量(W)應為Wopt－4%≤W≤Wopt+2%(Wopt為最佳含水量)。如原地面含水量不符合要求應進行翻曬或補充灑水，使其含水量適合沖擊碾壓含數量要求。施工中若出現“彈簧”現象，必須暫停施工，采取相應的技術措施處理后方可繼續施工;另外要注意對于淺層軟弱地基的沖擊碾壓時，含水量偏高的地基，可經翻松晾曬后壓實，也可在地基上鋪厚一層砂礫或碎石墊層，其厚度可根據地基的軟弱程度和含水量確定，一般為30 ～40 cm。砂礫墊層材料含泥量不宜大于5%，最大粒徑不應大于40 cm，礫石強度不應低于四級。

6 施工中質量控制

(1)沖擊碾壓前，在作業段范圍內取代表性土樣，測定土的液塑限(確定土名)、最大干密度和最佳含水量，天然含水率等物理力學參數及應分層取樣檢測黃土的濕陷性系數。

(2)沉降量檢測。

在沖擊碾壓前用水平儀測定沉降標志(應按相關要求提前埋設)的標高，過程中沖擊碾壓每間隔一定遍數時，需觀測一次標高，直到沖擊碾壓完成并做好記錄，應達到經試驗段確定沖壓遍數后所要求的沉降量。

(3)沖擊碾壓遍數。

濕陷性黃土地基通常在20 ～40 遍(最小遍數不得小于20 遍)，具體碾壓遍數應根據試驗段確定的遍數來控制，但是如果其他指標不滿足的話，即需增加沖壓遍數。

7 結 論

沖擊碾壓結束后，分層檢測壓實度、貫入值(DN)、地基承載力、分層檢測濕陷性系數等，繪制以下關系曲線:沖壓遍數－沉降量曲線、沖壓遍數－壓實度曲線、沖壓遍數－DN 值曲線、壓實度－濕陷性系數曲線;表層松土用壓路機進行平整碾壓，檢測1 m 深度范圍內平均壓實度達到90%以上，平均濕陷系數小于0.015，說明濕陷性基本消失，達到消除濕限性要求。