浅谈冲击碾压处理湿陷性黄土

2022-09-11

湿陷性黄土是黄土地区公路建设主要的不良地质现象,如果不经有效处理即进行上部填筑,建成的道路在雨水的侵蚀下,路基土结构将会迅速破坏,产生显著附加下沉,进而破坏路面结构层。因此,消除湿陷性黄土的湿陷性,是在产生该类不良地质现象地区施工时必须解决的问题。

目前主要的处理手段有冲击碾压和强夯两种方式,冲击碾压具有施工快捷、对邻近构筑物影响较小的特点,强夯则具有处理深度大、对邻近构筑物影响也较大的特点。所以,公路建设会根据具体的工程要求和施工环境来选择适当的处理方式。本文介绍冲击碾压处理湿陷性黄土的施工工艺和主要注意事项。

1 冲击碾压施工之前的准备

1.1 完善施工组织方案

湿陷性黄土的冲击碾压施工应精心组织,严格按设计要求施工,完善施工工艺、检测方法与质量管理措施,加强施工过程的检查和记录,确保工程质量。

1.2 制订相关安全保障措施

冲击碾压施工应制订相关安全保障措施,杜绝违章施工,做到安全生产。

1.3 控制地基含水量

冲击碾压施工应严格控制黄土地基含水量,若含水量过高则压实效果难以保证。一般情况下,当细粒土含量大于等于5 0%时,含水量(w)范围:最佳含水量-4%≤w≤最佳含水量+2%。

1.4 确定构造物的安全距离和保护措施

冲击碾压之前应查明冲压范围内的地下管线及附近各种构造物,并应根据构造物的类型采取相应的保护措施,一般情况下各构造物与冲击碾压的水平安全距离应符合《公路冲击碾压应用技术指南》表3.0.6的规定。对于拟保护的构造物,在保护范围的外围应设置明显的标记物。对于正常使用的构造物顶部以上填土高度大于2.5m或土工格栅竖向填土厚度大于1.5m,可直接进行冲击压实。对于不符合上述安全距离但又需施工的可采取以下两种措施:(1)开挖宽0.5m深1.5m的隔震沟进行隔震;(2)降低冲击压路机的行驶速度,增加冲压遍数。同时应对构造物加以观察,发现异常情况时,立即中断施工,以避免构造物损伤。对建于土壤基础上的建筑物的安全极限值应符合《公路冲击碾压应用技术指南》表3.0-1和表3.0-2的规定。

2 试验路段的选取及试验目的

开工前,在由驻地监理工程师选点的试验路段上进行冲击压实试验,以确定湿陷性黄土路堤基底填前碾压的正确的压实方法,确定为提高地基承载力及消除湿陷性所需的压实设备类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度、工序等,作为湿陷性黄土路基填前碾压处理及施工现场控制的依据。在施工中如发现现场地质有变化时,应及时重新进行现场试验。在冲击段落上冲击前应取三个原状土样,测出天然含水量、天然密度(偏差为0.03g/cm3)等,以备在保证碾压速度、碾压遍数情况下压实度等指标不足时,测其湿陷系数。

3 试验检测

湿陷性黄土路基冲击碾压路段应预先做试验路段,从中选出最佳方案,指导全线施工。试验路段施工过程中,按要求进行试验检测。检测项目有:碾压遍数、碾压速度、下沉量、压实度。冲击碾压路段测点布设为每50m一个断面,每个断面按左、左中、中、右中、右5个测点布设。观测时利用护桩定位、人工挖开进行观测,沉降观测在施工期间一般每填筑一层应进行一次观测,采用精密水准仪进行Ⅱ等水准测量。对路基填筑每一层均由技术人员进行压实前后的高程、平整度的测量,并计算压实后的厚度,每层土每一次强振后,试验人员用灌砂法检测压实度,监理工程师现场监督检查。

4 冲击压实施工

施工机械采用冲击压路机,行驶速度保持在10~12km/h。每碾压4~6遍用平地机刮平一次击坑。压实方法为:(1)沿路基征地范围内两侧往中间冲击;(2)每走一圈,第二轮与第一轮应紧排不留缝隙,轮迹布满为一遍;(3)沿设计桩号每10m横向布7个灰点,每冲击6遍测一次各灰点的沉降量;(4)每冲击6遍测一下已布位置的压实度。

冲击碾压距路肩外缘宜保持1m的安全间距。若工作面起伏过大,应停止冲压,用平地机的平后再继续施工。扬尘情况严重时应洒水。当土的含水量较低时,宜于前一天洒水湿润。冲压时应注意冲击波峰,错峰压实,冲压5遍后应改变冲压方向。设置土工合成材料的路段必须于冲压完成之后再进行加铺土工合成材料。冲击碾压还应遵循先轻后重,先稳后振,先低后高,先漫后快以及轮变重叠等原则。

5 施工难点、要点控制

5.1 碾压速度控制

牵引设备和凸轮压路机选定后,对压实度影响较大的因素之一就是碾压速度,只有保证碾压速度,才能保证冲击的效果。

5.2 含水量控制

为防止含水量对压实度的影响,对拟开始冲击段落要提前测出原地面的天然含水量。如天然含水量较大,不宜马上冲击,需待含水量散发降低后方可冲击;含水量大于18%时,不做冲击,按软土另行处理;天然含水量较低时,应提前洒水闷料后冲击。

5.3 特殊情况下合格标准的判断

如按照要点冲击完成后,确因压实度不能满足要求时,需用预先取的原状土和碾压后的土样对照试验,测其相对下沉系数。当相对下沉系数小于0.01时,可认为达到消除湿陷性的目的,即可以判定为合格。

6 施工注意事项

(1)冲击碾压施工前要依据边线放样做好清表工作。

(2)冲击碾压前,记录好清表前的地面高程、水准点、中桩位置原始资料,以便用前后数据进行对比,以确定冲击压实后的沉降量。

(3)为防止振动及土体侧向变形对构筑物的挤压破坏,冲击压实时冲压机距涵洞边缘保持2m净距,与明涵台保持5m净距。两侧30m内有民房的路段,在施工段两侧挖深1.0m、宽0.5m的隔震沟。

(4)冲击碾压若干遍后,地面成波浪状,严重时会产生跳车现象,继而影响车速和冲击效果,应及时进行整平处理,并视土质含水量和扬尘状况适时洒水。

(5)湿陷性黄土挖方路段路床和填方地基80cm深度以内,湿陷等级Ⅱ级以上的用冲击压实机进行碾压40遍,湿陷等级Ⅱ级以下的用冲击压实机进行碾压20遍,经过检验,黄土湿陷性已基本消除或大幅减弱,其他各项指标都达到设计文件要求,并符合《公路冲击碾压应用技术指南》中的有关规定,征得现场监理工程师同意后再进行上部填筑。