湿陷性黄土地基冲击压实处治分析

李宇佳

摘要：为研究湿陷性黄土地基冲击压实处治效果，文章依据实际工程，在湿陷性黄土地基处治前后开展现场试验进行对比分析，通过分析沉降差和压实度检测结果，得出试验段冲击压实最佳碾压遍数为30遍。通过分析动力触探试验和土工试验结果可知，冲击压实后地基土密实度提高、压缩性下降，消除了湿陷性，整体稳定性得到明显提升。

关键词：湿陷性黄土地基；冲击压实；沉降；压实度；压实效果

中图分类号：U418.5 A 26 081 3

0 引言

黄土具有一定的湿陷性，在遇水后，土体强度急剧下降［1］，在自重和外界荷载的作用下，湿陷性黄土内部骨架颗粒重新排列［2］，在发生结构破坏的同时产生较大的变形，进而造成路基的变形破坏。一线工程项目建设过程中必须采取措施提高湿陷性黄土的强度和稳定性，以有效控制工后变形。我国黄土分布广泛，在公路施工过程中也积累了大量湿陷性黄土处治经验，但由于各地区湿陷性黄土的工程地质特性具有较大的差异［3-4］，各地湿陷性黄土处治方法并不能直接使用，必须结合當地湿陷性黄土工程地质调查结果合理确定处治方案。本文结合湿陷性黄土地基处治实际工程，提出采用冲击压实法对地基土湿陷性进行处理的方案，在冲击压实过程中对不同碾压遍数下地基沉降差和压实度进行对比分析，合理确定碾压遍数，并在完工后开展土工试验和动力触探试验，分析确定地基土的冲击压实处治效果。

1 工程概况

某高速公路沿线途经湿陷性黄土地区，为合理制定处治方案，在勘察设计阶段对施工现场进行详细勘测。根据勘察设计结果，对施工区域内的湿陷性黄土采用换填法、强夯法和冲击压实技术处理，消除其湿陷性。选取K37+206～K37+436段为试验路段，试验段场地平坦、高差小，地基表层为黄土状亚黏土，厚度为5.8～7.5 m；下层为卵砾石，厚度为3.6～4.3 m；下伏基岩为白垩系粉砂岩。通过现场取样调查，该路段湿陷性黄土湿陷性系数δs=0.041，δzs=0.022，属中等、Ⅱ级湿陷性黄土。该施工区域地下水较低，雨季地表水量较大，旱季干燥，地基受地下水影响较小。通过现场取样开展室内试验，得出黄土的物理力学指标如表1所示。

根据现场勘察结果，湿陷性黄土颗粒比重平均值为2.69，土壤中的粗粉粒、砂粒和黏粒比重比较均匀，颗粒比重变化范围小，比较稳定。湿陷性黄土干密度变异系数为0.05，变形性也较低，说明湿陷性黄土均匀性较好。黄土的天然含水量变异性较高，雨季含水量较高，旱季蒸发量大，含水量相应降低。黄土的压缩系数变异性较高，不同深度土层压缩系数和压缩模量相差较大。根据湿陷性黄土物理力学指标检测结果，地基土含水量、压缩系数、压缩模量和粘聚力变异性均较大，这也反映了地基土力学指标的复杂性和不确定性。

2 湿陷性黄土地基冲击压实方案

K37+206～K37+436试验路段湿陷性黄土地基碾压采用洛阳晟路SD380+YCT32型冲击压路机，其中SD380专用牵引车工作质量为16 t，转弯半径为5 800 mm，最小离地间隙为360 mm，3个前进挡1个倒退挡；YCT32冲击轮为三边形轮，冲击能量为32 kJ，最小转弯半径为6 000 mm，最大爬坡坡度为25°，工作速度范围为10～15 km/h。通过碾压轮重复冲击压实作用，降低土体的空隙率，提高土体的密实度［5-6］，降低渗透性和湿陷性。碾压遍数最大取60遍，每碾压10遍后采用水准仪测量一次地基土的沉降量，利用核子密度仪检测一次压实度。在试验路段选取4个探井，冲击压实前后分别在不同深度进行取样，对土体孔隙比、湿陷性系数、含水量等指标进行检测，对比分析确定冲击压实效果。

3 湿陷性黄土地基冲击压实效果分析

3.1 沉降检测结果分析

试验路段冲击压实前，进行清表作业，清除路面草皮、灌木，挖除种植土层，整平碾压以形成施工作业面。按9～12 km/h的行驶速度，对试验路段进行冲击压实。按每40 m一个监测断面，在施工现场布置测点，每个断面选取一个测点，每碾压10遍进行一次沉降监测，得出5个测点不同碾压遍数沉降差变化曲线如图1所示。

分析图1可知，随冲击压实遍数的增加，湿陷性黄土地基的沉降量不断下降，碾压10遍时沉降差最大，30遍以后沉降差相差较小，即沉降变形较小，说明地基土基本稳定。在碾压30遍和碾压40遍后，各测点沉降差均较小，在考虑经济性的前提下，确定冲击压实遍数为30遍较为合理。

3.2 压实度检测结果分析

每碾压10遍后，分别在路基左幅和右幅采用核子密度仪对地基土压实度进行检测，整理检测数据绘制不同冲击压实遍数下地基压实度变化曲线如图2所示。

分析图2可知，随碾压遍数的增加，碾压前期地基压实度不断提升，但当碾压遍数＞30遍后，压实度增长较小，且在碾压遍数达到50遍时出现了回弹现象，此时，左右两幅湿陷性黄土地基压实度已经达到了94%以上，满足地基土密实度要求。碾压30遍后继续碾压，地基土压实度没有明显提升，还出现了回弹现象，因此进一步说明碾压遍数选择30遍是合理的。

3.3 动力触探试验结果分析

按照上述试验确定的碾压遍数，对试验段冲击压实30遍的湿陷性黄土地基开展动力触探试验，与冲击压实前动力触探试验结果进行对比分析。动力触探试验深度为2 m，每隔0.1 m记录一次击实数，冲击压实前从地基顶面以下0.1 m开始记录，冲击压实后从地基顶面以下0.4 m开始记录。整理检测数据分别绘制地基冲击压实前后动力触探曲线如图3所示。

分析图3可知，碾压后地基顶面以下1 m范围内击实数明显高于碾压前，说明路基土压实度得到了有效提升。

3.4 地基土物理力学指标检测结果分析

在冲击压实前后，在试验路段选取有代表性的探孔，取样开展土工试验，对不同深度土层的物理力学指标进行检测，收集检测数据绘制冲击压实前后地基土物理力学性质指标对比曲线如图4所示。

分析图4可知，冲击压实前后地基土的湿密度和干密度明显提升，说明压实后地基土内部多余的水分和空气被排出，压实度得到有效提升；地基土深度2 m以内孔隙比明显下降，也说明地基土压实度得到了明显提升；地基土压缩系数明显下降，压缩模量明显提高，说明地基土压缩性下降，稳定性提高；另外，冲击压实后深度1 m以内的地基土湿陷系数降到0.015以下，说明地基土湿陷性已经消除。总之，冲击压实后地基土物理力学指标得到了明显改善，地基土密实度提高、压缩性下降，稳定性提高，且消除了地基土的湿陷性。

4 结语

结合高速公路湿陷性黄土地基处治案例，通过在试验段开展试验后合理确定冲击压实遍数，对比冲击压实前后地基土的压实度、动力触探击实数、各项物理力学指标的试验检测结果，得出以下结論：

（1）地基土沉降量随碾压遍数的增加而增加，且0～20遍的沉降差增幅较大，但碾压30遍以后增幅较小，初步确定最佳碾压遍数为30遍。

（2）地基土压实度总体随碾压遍数增加而增加，但碾压30遍以后增幅较小，在碾压遍数达到50遍时甚至出现了回弹现象，进一步说明合理的碾压遍数为30遍。

（3）碾压后地基土不同深度击实数均高于碾压前，其中深度1 m以内最为明显，说明地基土压实度得了有效提升。

（4）碾压后地基土各项物理力学指标均得到了明显提升，尤其以深度2 m以内最为明显，说明地基土物理力学性质得到了明显改善，湿陷系数下降到0.015以下，消除了地基土的湿陷性。

参考文献

［1］许鸿泽.湿陷性黄土地基冲击压实加固处理分析［J］.山西交通科技，2021（2）：47-49.

［2］李 庆.冲击压实处理湿陷性黄土地基施工工法［J］.交通世界（建养.机械），2010（5）：119-121.

［3］申红杰.冲击碾压技术对湿陷性黄土地基处理的应用［J］.山西建筑，2009，35（11）：91-92.

［4］李 佳.冲击压实在公路湿陷性黄土地基处理中的应用［J］.北方交通，2009（2）：5-6.

［5］张 吉.冲击压实法在湿陷性黄土地基处治中的应用［J］.公路交通科技（应用技术版），2008（6）：85-87.

［6］王江龙.冲击压实在处理湿陷性黄土地基中的应用［J］.山西交通科技，2008（2）：10-11，25.

收稿日期：2023-07-20