冲击碾压在大粒径卵砾石地基处理中的应用

李 旭，乔华峰

冲击碾压是将传统振动压实的高频率小振幅改为低频率大振幅，是一种冲击和搓揉作用相结合的全新压实方法。它将能量以冲击波方式传递于地基土体，改善土体的原状结构，使土体孔隙率减小，土的黏聚力和内摩擦角增大，抗剪能力提高，将土体未来的沉降量在冲击、振动、压实过程中提前实现，达到土体加固的效果。

冲击碾压地基处理具有施工速度快,对地基土的要求比普通压路机要求宽，与一般压路机相比，其压实土石的效率提高了3～4倍。与强夯法相比，具有对表层处理效果显著，速度快，作业效率高等优点。冲击碾压适用于深层岩土、碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。

1 工程地质概况

拉萨河城区段综合整治工程2#闸位于拉萨市西郊，该处拉萨河河谷为东西走向，海拔3 640 m，闸址区无基岩出露，覆盖层为第四系松散堆积层，主要为现代河床冲击对基层，表层为厚约0.5～1.70 m液化砂层，上部为松散卵石，下部为稍密卵石，中密卵石多分布于河床、漫滩9.0 m以下，密实卵石多分布于河床、漫滩20.0 m以下。各层卵石特征如下：

1）松散卵石：层位较连续，分布均匀，主要分布在场地表层，卵石含量约50%，骨架颗粒排列混乱，大部分不接触，N120击数修正值<3.0击，层厚 0.5～6.0 m，层底高程 3 627.15～3 637.93 m。

2）稍密卵石：层位较连续，分布均匀，主要分布在场地上部，卵石含量约50～65%，骨架颗粒排列混乱，大部分不接触，N120击数修正值为3.1～6.0击，层厚 0.6～9.5 m，层底高程 3 616.85～3 637.13 m。

3）中密卵石：层位较连续，分布均匀，主要分布在场地下部，卵石含量约65～70%，骨架颗粒呈交错排列，大部分接触，N120击数修正值为 6.1～11.0击，层厚为 0.9～13.8 m，层底高程为3 611.92～3 635.58。

4）密实卵石：层位较连续，分布均匀，主要分布在场地下部，卵石含量约70～75%，骨架颗粒呈交错排列，大部分接触，N120击数修正值>11.0击，该层厚度大，埋深约450 m。

本工程采用扩大基础以稍密卵石作为基础持力层，对表层及下部局部存在的细砂层进行清除，对地基采取冲击碾压进行加固处理。

2 设备选用及冲击碾压试验

2.1 冲击碾压设备的选用

本工程采用YCT25冲击压路机，由3瓣凸轮构成的轮式压路机，由配套的重型工业拖车牵引。该设备自重16 000 kg，牵引功率≧220 kW，冲击势能25 kJ，冲击压实力320～500 T，牵引速度 10～15 km/h。

2.2 试碾压试验

1）选择左岸翼墙右侧第七孔橡胶坝坝底板建基面处作为冲击碾压的试验区。试验区长78 m，宽20 m，分3块试验块，每块长78 m，宽6.66 m。

2）施工流程。施工放样→基坑开挖→预留0.3～0.5 m保护层→冲击碾压→超重型动力触探试验。

3）冲击碾压方法。冲击碾压施工时，相邻两行碾压轮迹至少重叠0.4 m，保证不漏压、不欠压，同时采取降水措施，确保地下水位在作业面以下不小于0.5 m，建基面以上应根据碾压试验情况预留0.3～0.5 m保护层。冲击碾压完成后对地基进行检测，N120动力触探不小于5击，相对密度不小于0.7。

4）验结果综合评定。通过对本次冲击碾压3个试验块的试验成果分析，说明冲击碾压18遍以上的施工参数满足设计超重型动力触探试验不小于5击，相对密度不小于0.7的要求。

3 工艺流程及质量控制

3.1 施工工艺流程

采用冲击碾压工艺对地基进行原位压实处理，施工工艺流程如下：

清除植被、平整场地→原位土检测→冲击碾压→沉降量及表层压实度检测→清除表土、地基整形→地基测量→光轮压路机碾压1～3遍→地基验收。

3.2 冲击碾压施工

1）施工现场必须统一指挥，各种设备必须按性能说明书使用，不得超负荷工作。

2）每次作业前检查牵引车与冲击式压路机的联结销是否插好，蓄能器压力是否正常，轮胎气压是否正常，缓冲系统压力是否正常，确认一切正常后才能开始进行作业。

3）人工配合机械清除地基范围内的植被、种植土等。检测地基土各项指标是否满足设计要求，不满足必须进行换填或改良。

4）严格按照工艺试验确定的碾压遍数碾压。碾压时，各区段交接处应互相重叠压实，纵向搭接长度不得小于2.0 m。

5）冲碾作业时的行驶速度太快时会将填筑面表层击松，所以根据现场情况控制行驶速度。驾驶员在拖车每次转弯时，应调整转弯路线，使冲击凸轮落点不与前次落点重复，以减少波浪现象。

6）工作面起伏过大时，停止冲击碾压，用平地机平整后再继续。基层表面干燥时要适量洒水，防止表面粉尘化，影响能量向深层传递。其指标应满足设计要求，否则需重新碾压。

7）冲击碾压结束后，进行压实度、超重型动力触探试验检测，各项指标满足设计要求后，报监理单位验收、确认。

8）现场配备洒水车，扬尘情况严重时应洒水，减少施工的尘土污染。

4 碾压成果检测分析

1）本工程地基碾压处理共分8个单元。冲击碾压完成后，碾压检验采用原位测试和室内土工试验，试验结果见表1，相对密度指标及N120动力触探指标均达到设计要求。

表1

2）拉萨市拉萨河城区段综合整治工程2#闸的基底标高为3 632.60 m，卵砾石地基土为松散层、稍密层、中密层。由表1的检测结果得知，通过冲击碾压，卵砾石地基的承载能力提高，N120超重型动力触探指标基本达到稍密卵石层、中密卵石层，达到预期目标。同时，冲击碾压使土体未来的沉降量提前实现，达到地基加固的效果。

[1] 拉萨市拉萨河城区段综合整治工程(2#闸)初步设计报告[M].合肥：中水淮河规划设计研究有限公司，2014.

[2] 公路冲击碾压应用技术指南 [M].北京.人民交通出版社.2006.

[3] 冲击碾压在高速公路路基施工中的应用 [M].工程科技.2007(1).