冲击碾压技术处治软土地基的应用研究

宋宪国

(内蒙古自治区呼伦贝尔市公路管理局)

冲击碾压技术处治软土地基的应用研究

宋宪国

(内蒙古自治区呼伦贝尔市公路管理局)

软土地基承载力低、工后沉降量大，不能满足公路路基强度、稳定性和路面使用性能要求。采用冲击碾压对公路软土地基进行处理，并进行分层压实度检测，同时采用泊松曲线法预测了工后沉降。研究结果表明，经冲击碾压处理后，土基能够满足施工压实度要求;冲击碾压技术能够降低约12% ～27%的地基沉降量，地基的剩余沉降较小，能够保证地基的稳定性。冲击碾压处治软土地基的效果良好。

软土地基;冲击碾压;沉降预测;压实度

0 引言

冲击式压实机对地表施加揉压、碾压、冲击的综合作用，使得土颗粒重新组合，强迫排出土颗粒之间的空气和水，细颗粒逐渐填充到粗颗粒孔隙之中，从而使土体得到压实。冲击碾压产生的冲击能量，交替冲击路基，其冲击力相当于压实轮自重对地表静压力的20～30倍。与传统的压路机相比，冲击式压路机具有冲击能量高、冲击压力强、影响深度深、压实厚度大、生产效率高、对土的含水量要求低等特点，有效提高了路基土压实度和压实度的均匀性，在国内外公路工程建设中得到了广泛的应用。然而在对冲击碾压技术处治公路地基效果的评价时，多是检测表层(约20～30 cm)压实度，或者采用动态弯沉仪、贯入仪等检测方法，检测深度较小，难以评价冲击碾压技术在较深范围内的影响。因此，有必要对冲击碾压后地基的工期沉降进行观测，通过分析总沉降和工后沉降来反映冲击碾压技术的处治效果。

在总结冲击碾压技术在改善软弱地基条件及填土碾压密实方面的机理、特点的基础上，将其应用于绥满国道主干线内蒙古阿荣旗至博克图高速公路的工程实践，分析了冲击碾压处治软土地基的施工方法，检测了冲击碾压的压实度，对比了公路地基总沉降和工后沉降，据此对冲击碾压处治软土地基的施工质量进行了评价。

1 软土地基处理方案

绥满国道主干线内蒙古阿荣旗至博克图高速公路全线长161.36 km，属中低山、丘陵漫岗地貌，地貌形成的方式主要是侵蚀构造地形和堆积地形，地质情况比较复杂。其中，K123+000～K123+200路段路基设计填土高度为4.0～6.5 m，表层为亚粘土，层底深度为 0.3～1.2 m，软塑状态，局部为泥炭质土及有机土，高压缩性;下层为亚粘土(含砾)，层底深度5.0～9.2 m，砾石含量约在20%。针对该段地基存在的地质问题，结合冲击碾压法在其他地区处理软基的工程经验，经对地基处理方案的对比分析，采用以预融、挖除软基换填砂砾软土平均换填厚度为1.0 m，换填土的物理性质见表1和冲击碾压的处理方案。

表1 换填土的物理性质

2 冲击碾压施工工艺及质量控制

2.1 施工工艺

采用3YCT3型三边形冲击碾压机对换填砂砾分两层碾压，每层压实厚度为50 cm。碾压3～5遍后，用平地机整平，以保证地基的压实效果;碾压遍数以20遍为基准，碾压速度为12～15 km/h。在实际施工中，分稳压、冲击碾压、封面碾压三个阶段:先用轻型压路机(6～8 t的光钢轮静碾压路机)碾压1～2遍;再用冲击式压路机压实，至最后沉降小于1 cm;最后用轮胎压路机进行封面碾压(或称终压)，以消除振动压路机带来的表面不平整和裂纹，使密实度进一步提高。

2.2 压实度检测及分析

采用灌砂法分层检测了地基压实度，每个段落每个压实层取12个点。压实度检测结果见表2，压实度平均值为95.75，标准偏差1.41%，变异系数1.47%。表明地基压实度满足《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)的技术要求，而且整体压实均匀性较高，有助于减小路基差异沉降。

表2 冲击碾压后换填砂砾层的压实度

3 沉降观测及分析

3.1 实测沉降

为了观察冲击碾压后地基的变形情况，在经冲击碾压的砂砾层路中线位置埋设了沉降板，每填筑一层观测一次沉降变形;填筑结束后，每15 d观测一次沉降变形。沉降观测结果见表3。

表3 现场实测沉降值 mm

3.2 泊松曲线预测沉降

根据工期沉降观测结果，可以再采用泊松曲线模型预测工后沉降量，泊松曲线预测模型

式中:y为预测工后沉降，mm;t为工期，d;a，b，k为模型的回归参数。当 t→+∞时，y→a，即为路基总沉降量。

以表3中沉降观测结果为样本，通过Origin8.0软件进行回归分析，得到模型参数如见表4，预测沉降量变化规律如图1。

表4 预测模型的回归参数

预测总沉降量减去实测累计沉降量，即为剩余沉降量，详见表5。

计算结果表明，软基处理后，地基剩余沉降量占总沉降量的12% ～27%。剩余沉降绝对值为6.7～17.0 mm，满足《公路路基设计规范》中一般路段路基容许工后沉降值为100 mm的要求。这表明以冲击碾压为主的软基处理方法处理后的地基工后沉降小，具有较高的变形稳定性。

表5 预测地基总沉降与剩余沉降

图1 地基沉降量与时间关系

4 结论

以冲击碾压法对软土地基进行处理，并采用灌砂法和沉降板法方法分别获取了压实度和长期沉降变形数据，得到以下结论。

(1)以冲击碾压方式对软基进行处理后，地基的压实度满足施工要求，能够有效保证地基施工质量。

(2)以冲击碾压方式对软基进行处理后，地基的沉降量约减少了12% ～27%;地基的剩余沉降较小，可有效避免工后地基变形，保证了地基的稳定性。

(3)冲击碾压技术对于改善浅层不良地基的稳定性，降低工后沉降具有较好的效果。

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U416.1

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1008-3383(2012)02-0011-02