李宇佳

摘要：為研究濕陷性黃土地基沖擊壓實(shí)處治效果，文章依據(jù)實(shí)際工程，在濕陷性黃土地基處治前后開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，通過分析沉降差和壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果，得出試驗(yàn)段沖擊壓實(shí)最佳碾壓遍數(shù)為30遍。通過分析動(dòng)力觸探試驗(yàn)和土工試驗(yàn)結(jié)果可知，沖擊壓實(shí)后地基土密實(shí)度提高、壓縮性下降，消除了濕陷性，整體穩(wěn)定性得到明顯提升。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土地基；沖擊壓實(shí)；沉降；壓實(shí)度；壓實(shí)效果

中圖分類號(hào)：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(qiáng)度急劇下降［1］，在自重和外界荷載的作用下，濕陷性黃土內(nèi)部骨架顆粒重新排列［2］，在發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞的同時(shí)產(chǎn)生較大的變形，進(jìn)而造成路基的變形破壞。一線工程項(xiàng)目建設(shè)過程中必須采取措施提高濕陷性黃土的強(qiáng)度和穩(wěn)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(jīng)驗(yàn)，但由于各地區(qū)濕陷性黃土的工程地質(zhì)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(jié)合當(dāng)?shù)貪裣菪渣S土工程地質(zhì)調(diào)查結(jié)果合理確定處治方案。本文結(jié)合濕陷性黃土地基處治實(shí)際工程，提出采用沖擊壓實(shí)法對(duì)地基土濕陷性進(jìn)行處理的方案，在沖擊壓實(shí)過程中對(duì)不同碾壓遍數(shù)下地基沉降差和壓實(shí)度進(jìn)行對(duì)比分析，合理確定碾壓遍數(shù)，并在完工后開展土工試驗(yàn)和動(dòng)力觸探試驗(yàn)，分析確定地基土的沖擊壓實(shí)處治效果。

1 工程概況

某高速公路沿線途經(jīng)濕陷性黃土地區(qū)，為合理制定處治方案，在勘察設(shè)計(jì)階段對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)。根據(jù)勘察設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的濕陷性黃土采用換填法、強(qiáng)夯法和沖擊壓實(shí)技術(shù)處理，消除其濕陷性。選取K37+206～K37+436段為試驗(yàn)路段，試驗(yàn)段場(chǎng)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(xiàn)場(chǎng)取樣調(diào)查，該路段濕陷性黃土濕陷性系數(shù)δs=0.041，δzs=0.022，屬中等、Ⅱ級(jí)濕陷性黃土。該施工區(qū)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(xiàn)場(chǎng)取樣開展室內(nèi)試驗(yàn)，得出黃土的物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)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(wěn)定。濕陷性黃土干密度變異系數(shù)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(fā)量大，含水量相應(yīng)降低。黃土的壓縮系數(shù)變異性較高，不同深度土層壓縮系數(shù)和壓縮模量相差較大。根據(jù)濕陷性黃土物理力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果，地基土含水量、壓縮系數(shù)、壓縮模量和粘聚力變異性均較大，這也反映了地基土力學(xué)指標(biāo)的復(fù)雜性和不確定性。

2 濕陷性黃土地基沖擊壓實(shí)方案

K37+206～K37+436試驗(yàn)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(jī)，其中SD380專用牽引車工作質(zhì)量為16 t，轉(zhuǎn)彎半徑為5 800 mm，最小離地間隙為360 mm，3個(gè)前進(jìn)擋1個(gè)倒退擋；YCT32沖擊輪為三邊形輪，沖擊能量為32 kJ，最小轉(zhuǎn)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(fù)沖擊壓實(shí)作用，降低土體的空隙率，提高土體的密實(shí)度［5-6］，降低滲透性和濕陷性。碾壓遍數(shù)最大取60遍，每碾壓10遍后采用水準(zhǔn)儀測(cè)量一次地基土的沉降量，利用核子密度儀檢測(cè)一次壓實(shí)度。在試驗(yàn)路段選取4個(gè)探井，沖擊壓實(shí)前后分別在不同深度進(jìn)行取樣，對(duì)土體孔隙比、濕陷性系數(shù)、含水量等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)比分析確定沖擊壓實(shí)效果。

3 濕陷性黃土地基沖擊壓實(shí)效果分析

3.1 沉降檢測(cè)結(jié)果分析

試驗(yàn)路段沖擊壓實(shí)前，進(jìn)行清表作業(yè)，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(yè)面。按9～12 km/h的行駛速度，對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行沖擊壓實(shí)。按每40 m一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，在施工現(xiàn)場(chǎng)布置測(cè)點(diǎn)，每個(gè)斷面選取一個(gè)測(cè)點(diǎn)，每碾壓10遍進(jìn)行一次沉降監(jiān)測(cè)，得出5個(gè)測(cè)點(diǎn)不同碾壓遍數(shù)沉降差變化曲線如圖1所示。

分析圖1可知，隨沖擊壓實(shí)遍數(shù)的增加，濕陷性黃土地基的沉降量不斷下降，碾壓10遍時(shí)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(wěn)定。在碾壓30遍和碾壓40遍后，各測(cè)點(diǎn)沉降差均較小，在考慮經(jīng)濟(jì)性的前提下，確定沖擊壓實(shí)遍數(shù)為30遍較為合理。

3.2 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)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(duì)地基土壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，整理檢測(cè)數(shù)據(jù)繪制不同沖擊壓實(shí)遍數(shù)下地基壓實(shí)度變化曲線如圖2所示。

分析圖2可知，隨碾壓遍數(shù)的增加，碾壓前期地基壓實(shí)度不斷提升，但當(dāng)碾壓遍數(shù)＞30遍后，壓實(shí)度增長較小，且在碾壓遍數(shù)達(dá)到50遍時(shí)出現(xiàn)了回彈現(xiàn)象，此時(shí)，左右兩幅濕陷性黃土地基壓實(shí)度已經(jīng)達(dá)到了94%以上，滿足地基土密實(shí)度要求。碾壓30遍后繼續(xù)碾壓，地基土壓實(shí)度沒有明顯提升，還出現(xiàn)了回彈現(xiàn)象，因此進(jìn)一步說明碾壓遍數(shù)選擇30遍是合理的。

3.3 動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果分析

按照上述試驗(yàn)確定的碾壓遍數(shù)，對(duì)試驗(yàn)段沖擊壓實(shí)30遍的濕陷性黃土地基開展動(dòng)力觸探試驗(yàn)，與沖擊壓實(shí)前動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。動(dòng)力觸探試驗(yàn)深度為2 m，每隔0.1 m記錄一次擊實(shí)數(shù)，沖擊壓實(shí)前從地基頂面以下0.1 m開始記錄，沖擊壓實(shí)后從地基頂面以下0.4 m開始記錄。整理檢測(cè)數(shù)據(jù)分別繪制地基沖擊壓實(shí)前后動(dòng)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(nèi)擊實(shí)數(shù)明顯高于碾壓前，說明路基土壓實(shí)度得到了有效提升。

3.4 地基土物理力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果分析

在沖擊壓實(shí)前后，在試驗(yàn)路段選取有代表性的探孔，取樣開展土工試驗(yàn)，對(duì)不同深度土層的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，收集檢測(cè)數(shù)據(jù)繪制沖擊壓實(shí)前后地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對(duì)比曲線如圖4所示。

分析圖4可知，沖擊壓實(shí)前后地基土的濕密度和干密度明顯提升，說明壓實(shí)后地基土內(nèi)部多余的水分和空氣被排出，壓實(shí)度得到有效提升；地基土深度2 m以內(nèi)孔隙比明顯下降，也說明地基土壓實(shí)度得到了明顯提升；地基土壓縮系數(shù)明顯下降，壓縮模量明顯提高，說明地基土壓縮性下降，穩(wěn)定性提高；另外，沖擊壓實(shí)后深度1 m以內(nèi)的地基土濕陷系數(shù)降到0.015以下，說明地基土濕陷性已經(jīng)消除?？傊?，沖擊壓實(shí)后地基土物理力學(xué)指標(biāo)得到了明顯改善，地基土密實(shí)度提高、壓縮性下降，穩(wěn)定性提高，且消除了地基土的濕陷性。

4 結(jié)語

結(jié)合高速公路濕陷性黃土地基處治案例，通過在試驗(yàn)段開展試驗(yàn)后合理確定沖擊壓實(shí)遍數(shù)，對(duì)比沖擊壓實(shí)前后地基土的壓實(shí)度、動(dòng)力觸探擊實(shí)數(shù)、各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，得出以下結(jié)論：

（1）地基土沉降量隨碾壓遍數(shù)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(shù)為30遍。

（2）地基土壓實(shí)度總體隨碾壓遍數(shù)增加而增加，但碾壓30遍以后增幅較小，在碾壓遍數(shù)達(dá)到50遍時(shí)甚至出現(xiàn)了回彈現(xiàn)象，進(jìn)一步說明合理的碾壓遍數(shù)為30遍。

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

（4）碾壓后地基土各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)均得到了明顯提升，尤其以深度2 m以內(nèi)最為明顯，說明地基土物理力學(xué)性質(zhì)得到了明顯改善，濕陷系數(shù)下降到0.015以下，消除了地基土的濕陷性。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2023-07-20