濕陷性黃土地基沖擊壓實處治分析

李宇佳

摘要：為研究濕陷性黃土地基沖擊壓實處治效果，文章依據實際工程，在濕陷性黃土地基處治前后開展現場試驗進行對比分析，通過分析沉降差和壓實度檢測結果，得出試驗段沖擊壓實最佳碾壓遍數為30遍。通過分析動力觸探試驗和土工試驗結果可知，沖擊壓實后地基土密實度提高、壓縮性下降，消除了濕陷性，整體穩定性得到明顯提升。

關鍵詞：濕陷性黃土地基；沖擊壓實；沉降；壓實度；壓實效果

中圖分類號：U418.5 A 26 081 3

0 引言

黃土具有一定的濕陷性，在遇水后，土體強度急劇下降［1］，在自重和外界荷載的作用下，濕陷性黃土內部骨架顆粒重新排列［2］，在發生結構破壞的同時產生較大的變形，進而造成路基的變形破壞。一線工程項目建設過程中必須采取措施提高濕陷性黃土的強度和穩定性，以有效控制工后變形。我國黃土分布廣泛，在公路施工過程中也積累了大量濕陷性黃土處治經驗，但由于各地區濕陷性黃土的工程地質特性具有較大的差異［3-4］，各地濕陷性黃土處治方法并不能直接使用，必須結合當地濕陷性黃土工程地質調查結果合理確定處治方案。本文結合濕陷性黃土地基處治實際工程，提出采用沖擊壓實法對地基土濕陷性進行處理的方案，在沖擊壓實過程中對不同碾壓遍數下地基沉降差和壓實度進行對比分析，合理確定碾壓遍數，并在完工后開展土工試驗和動力觸探試驗，分析確定地基土的沖擊壓實處治效果。

1 工程概況

某高速公路沿線途經濕陷性黃土地區，為合理制定處治方案，在勘察設計階段對施工現場進行詳細勘測。根據勘察設計結果，對施工區域內的濕陷性黃土采用換填法、強夯法和沖擊壓實技術處理，消除其濕陷性。選取K37+206～K37+436段為試驗路段，試驗段場地平坦、高差小，地基表層為黃土狀亞黏土，厚度為5.8～7.5 m；下層為卵礫石，厚度為3.6～4.3 m；下伏基巖為白堊系粉砂巖。通過現場取樣調查，該路段濕陷性黃土濕陷性系數δs=0.041，δzs=0.022，屬中等、Ⅱ級濕陷性黃土。該施工區域地下水較低，雨季地表水量較大，旱季干燥，地基受地下水影響較小。通過現場取樣開展室內試驗，得出黃土的物理力學指標如表1所示。

根據現場勘察結果，濕陷性黃土顆粒比重平均值為2.69，土壤中的粗粉粒、砂粒和黏粒比重比較均勻，顆粒比重變化范圍小，比較穩定。濕陷性黃土干密度變異系數為0.05，變形性也較低，說明濕陷性黃土均勻性較好。黃土的天然含水量變異性較高，雨季含水量較高，旱季蒸發量大，含水量相應降低。黃土的壓縮系數變異性較高，不同深度土層壓縮系數和壓縮模量相差較大。根據濕陷性黃土物理力學指標檢測結果，地基土含水量、壓縮系數、壓縮模量和粘聚力變異性均較大，這也反映了地基土力學指標的復雜性和不確定性。

2 濕陷性黃土地基沖擊壓實方案

K37+206～K37+436試驗路段濕陷性黃土地基碾壓采用洛陽晟路SD380+YCT32型沖擊壓路機，其中SD380專用牽引車工作質量為16 t，轉彎半徑為5 800 mm，最小離地間隙為360 mm，3個前進擋1個倒退擋；YCT32沖擊輪為三邊形輪，沖擊能量為32 kJ，最小轉彎半徑為6 000 mm，最大爬坡坡度為25°，工作速度范圍為10～15 km/h。通過碾壓輪重復沖擊壓實作用，降低土體的空隙率，提高土體的密實度［5-6］，降低滲透性和濕陷性。碾壓遍數最大取60遍，每碾壓10遍后采用水準儀測量一次地基土的沉降量，利用核子密度儀檢測一次壓實度。在試驗路段選取4個探井，沖擊壓實前后分別在不同深度進行取樣，對土體孔隙比、濕陷性系數、含水量等指標進行檢測，對比分析確定沖擊壓實效果。

3 濕陷性黃土地基沖擊壓實效果分析

3.1 沉降檢測結果分析

試驗路段沖擊壓實前，進行清表作業，清除路面草皮、灌木，挖除種植土層，整平碾壓以形成施工作業面。按9～12 km/h的行駛速度，對試驗路段進行沖擊壓實。按每40 m一個監測斷面，在施工現場布置測點，每個斷面選取一個測點，每碾壓10遍進行一次沉降監測，得出5個測點不同碾壓遍數沉降差變化曲線如圖1所示。

分析圖1可知，隨沖擊壓實遍數的增加，濕陷性黃土地基的沉降量不斷下降，碾壓10遍時沉降差最大，30遍以后沉降差相差較小，即沉降變形較小，說明地基土基本穩定。在碾壓30遍和碾壓40遍后，各測點沉降差均較小，在考慮經濟性的前提下，確定沖擊壓實遍數為30遍較為合理。

3.2 壓實度檢測結果分析

每碾壓10遍后，分別在路基左幅和右幅采用核子密度儀對地基土壓實度進行檢測，整理檢測數據繪制不同沖擊壓實遍數下地基壓實度變化曲線如圖2所示。

分析圖2可知，隨碾壓遍數的增加，碾壓前期地基壓實度不斷提升，但當碾壓遍數＞30遍后，壓實度增長較小，且在碾壓遍數達到50遍時出現了回彈現象，此時，左右兩幅濕陷性黃土地基壓實度已經達到了94%以上，滿足地基土密實度要求。碾壓30遍后繼續碾壓，地基土壓實度沒有明顯提升，還出現了回彈現象，因此進一步說明碾壓遍數選擇30遍是合理的。

3.3 動力觸探試驗結果分析

按照上述試驗確定的碾壓遍數，對試驗段沖擊壓實30遍的濕陷性黃土地基開展動力觸探試驗，與沖擊壓實前動力觸探試驗結果進行對比分析。動力觸探試驗深度為2 m，每隔0.1 m記錄一次擊實數，沖擊壓實前從地基頂面以下0.1 m開始記錄，沖擊壓實后從地基頂面以下0.4 m開始記錄。整理檢測數據分別繪制地基沖擊壓實前后動力觸探曲線如圖3所示。

分析圖3可知，碾壓后地基頂面以下1 m范圍內擊實數明顯高于碾壓前，說明路基土壓實度得到了有效提升。

3.4 地基土物理力學指標檢測結果分析

在沖擊壓實前后，在試驗路段選取有代表性的探孔，取樣開展土工試驗，對不同深度土層的物理力學指標進行檢測，收集檢測數據繪制沖擊壓實前后地基土物理力學性質指標對比曲線如圖4所示。

分析圖4可知，沖擊壓實前后地基土的濕密度和干密度明顯提升，說明壓實后地基土內部多余的水分和空氣被排出，壓實度得到有效提升；地基土深度2 m以內孔隙比明顯下降，也說明地基土壓實度得到了明顯提升；地基土壓縮系數明顯下降，壓縮模量明顯提高，說明地基土壓縮性下降，穩定性提高；另外，沖擊壓實后深度1 m以內的地基土濕陷系數降到0.015以下，說明地基土濕陷性已經消除。總之，沖擊壓實后地基土物理力學指標得到了明顯改善，地基土密實度提高、壓縮性下降，穩定性提高，且消除了地基土的濕陷性。

4 結語

結合高速公路濕陷性黃土地基處治案例，通過在試驗段開展試驗后合理確定沖擊壓實遍數，對比沖擊壓實前后地基土的壓實度、動力觸探擊實數、各項物理力學指標的試驗檢測結果，得出以下結論：

（1）地基土沉降量隨碾壓遍數的增加而增加，且0～20遍的沉降差增幅較大，但碾壓30遍以后增幅較小，初步確定最佳碾壓遍數為30遍。

（2）地基土壓實度總體隨碾壓遍數增加而增加，但碾壓30遍以后增幅較小，在碾壓遍數達到50遍時甚至出現了回彈現象，進一步說明合理的碾壓遍數為30遍。

（3）碾壓后地基土不同深度擊實數均高于碾壓前，其中深度1 m以內最為明顯，說明地基土壓實度得了有效提升。

（4）碾壓后地基土各項物理力學指標均得到了明顯提升，尤其以深度2 m以內最為明顯，說明地基土物理力學性質得到了明顯改善，濕陷系數下降到0.015以下，消除了地基土的濕陷性。

參考文獻

［1］許鴻澤.濕陷性黃土地基沖擊壓實加固處理分析［J］.山西交通科技，2021（2）：47-49.

［2］李 慶.沖擊壓實處理濕陷性黃土地基施工工法［J］.交通世界（建養.機械），2010（5）：119-121.

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收稿日期：2023-07-20