湿陷性黄土冲击碾压施工技术探讨

宗建平

(江苏纬信工程咨询有限公司)

1 工程概况

伊宁至墩麻扎高速公路位于伊犁哈萨克自治州腹地伊宁市、伊宁县境内，全长67.401 km，设计速度100 km/h，路基宽度26 m，桥涵构造物汽车荷载标准为公路－I 级，其他技术指标按《公路工程技术标准》(JTG B01－2003)执行。是远期规划中的清水河—伊宁—那拉提高速公路的重要组成部分，承担着伊犁河谷与外界连接的重要通道。该项目的实施对于落实中央新疆工作座谈会精神，加快新疆交通基础设施建设，促进伊犁州经济社会跨越式发展和长治久安、实现各民族团结，共建和谐具有重要意义。

2 湿陷性黄土的特性

湿陷性黄土颜色以黄色、褐黄色为主，有时呈灰黄色。颗粒组成以粉粒(粒径0.05 ～0.005 mm)为主，含量一般在60%以上，粒径大于0.25 mm 的甚为少见。有肉眼可见的大孔，孔隙比一般在1.0 左右。富含碳酸盐类，垂直节理发育。在一定条件下具有保持土的原始基本单元结构形式不被破坏的能力，这是由于黄土在沉积过程中的物理化学因素促使颗粒相互接触产生了固化联结键，这种固化联结键构成土骨架具有一定的结构强度，是一种特殊性质的土。但当结构性一旦遭受破坏时，其力学性质将呈现屈服、软化、湿陷等性状，并产生显著附加下沉。

由于高速公路对路面有平整度和防止路面开裂的要求，为此如何消除黄土的湿陷性，将路基变形控制在允许的范围内已成为人们关注并亟待解决的突出问题。

3 湿限性黄土的判断和处理

通过现场试验结果，全线大部分路段沿线土质为湿陷性土，其典型构造为第四系上全新统冲洪积土(Q4al +pl)，土体垂直节理和大孔隙发育，具有湿陷性。但湿陷土层厚度较小，一般在0.8 ～8.0 m，湿陷量1.05 ～136 mm，主线湿陷性土共计66.054 km。地基的湿陷等级以Ⅰ(轻微)～Ⅱ(中等)非自重性土为主，段落长60.314 km，Ⅱ～Ⅲ级自重湿陷性段落5.74 km。湿陷性黄土地基处理如采用灰土垫层、土桩或灰土桩、桩基础预浸水法，不同程度存在工作量大、花费劳力多、施工现场占地大、工期长、造价高等缺点。参照临近多条公路建设的经验和实例，本项目周边的老G218 线、S314线、S315 线以都在这一区域通过，使用多年并未出现湿陷性土造成的公路病害，有鉴于此，本项目对于Ⅰ～Ⅱ级非自重湿陷性土通过对路基基底采用冲击压实的施工方法来提高地基强度，减少沉降量。

4 冲击碾压施工工艺

在整个施工期间，做好场地排水，防止水流入施工场地，浸泡路基。施工前将填方范围先进行清表处理，清除地表植被和腐植土，推土机整平。压实范围为公路坡脚并各向外扩展1 m，若工作面起伏过大，停止冲压，用平地机刮平后再继续施工。当地面自然横坡陡于1∶5 时，路基基底应挖台阶，台阶宽度不小于2 m，台阶应有4%向内倾斜的坡度。

施工机械采用双轮三边形冲击压路机，冲击能为25 kJ，行驶速度保持在10 ～12 km/h，每碾压5 遍用平地机刮平一次击坑，以保证均匀传递较大的冲击力，使冲击碾压达到应有的冲击效果。由路基中线为分界线，从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“由边向中”错轮进行，轮迹覆盖整个路基表面为冲碾一遍。冲压时冲击波峰错峰压实，冲压5 遍后改变冲压方向。冲碾结束，用平地机整平施工冲碾路段，然后采用重型钢轮压路机将路基表面碾压密实平整，若表土干燥，应适量洒水，以保证压实效果。碾过程中如果因轮迹过深而影响压实进行时，可用平地机平整后再进行冲击碾压。

5 施工注意事项

检测冲击碾压前的路基含水量，并保证含水量在是否适合冲击碾压含水量的范围内，冲击碾压细粒土的含水量(W)应为Wopt－4%≤W≤Wopt+2%(Wopt为最佳含水量)。如原地面含水量不符合要求应进行翻晒或补充洒水，使其含水量适合冲击碾压含数量要求。施工中若出现“弹簧”现象，必须暂停施工，采取相应的技术措施处理后方可继续施工;另外要注意对于浅层软弱地基的冲击碾压时，含水量偏高的地基，可经翻松晾晒后压实，也可在地基上铺厚一层砂砾或碎石垫层，其厚度可根据地基的软弱程度和含水量确定，一般为30 ～40 cm。砂砾垫层材料含泥量不宜大于5%，最大粒径不应大于40 cm，砾石强度不应低于四级。

6 施工中质量控制

(1)冲击碾压前，在作业段范围内取代表性土样，测定土的液塑限(确定土名)、最大干密度和最佳含水量，天然含水率等物理力学参数及应分层取样检测黄土的湿陷性系数。

(2)沉降量检测。

在冲击碾压前用水平仪测定沉降标志(应按相关要求提前埋设)的标高，过程中冲击碾压每间隔一定遍数时，需观测一次标高，直到冲击碾压完成并做好记录，应达到经试验段确定冲压遍数后所要求的沉降量。

(3)冲击碾压遍数。

湿陷性黄土地基通常在20 ～40 遍(最小遍数不得小于20 遍)，具体碾压遍数应根据试验段确定的遍数来控制，但是如果其他指标不满足的话，即需增加冲压遍数。

7 结 论

冲击碾压结束后，分层检测压实度、贯入值(DN)、地基承载力、分层检测湿陷性系数等，绘制以下关系曲线:冲压遍数－沉降量曲线、冲压遍数－压实度曲线、冲压遍数－DN 值曲线、压实度－湿陷性系数曲线;表层松土用压路机进行平整碾压，检测1 m 深度范围内平均压实度达到90%以上，平均湿陷系数小于0.015，说明湿陷性基本消失，达到消除湿限性要求。