沖擊壓實和強夯加固地基效果分析

潘忱成

摘要：本文主要是結合黃土地區高速公路段原地基的強夯以及沖擊碾壓處理進行了分析和探討，并通過室內試驗以及現場的原位測試來對不同深度條件下的土體狀況進行了對比分析，這樣一種研究和處理主要是希望能夠弄清楚采用強夯和沖擊碾壓處理后的黃土地基強度的形成機理以及承載力變化狀況。希望這樣一種分析和研究能夠對相關方面的工作人員有一定的作用。

關鍵詞：路基工程，黃土地區，沖擊壓實，強夯，原位測試

中圖分類號：U213.1文獻標識碼： A 文章編號：

一 研究背景分析

隨著我們國家經濟技術的不斷進步和發展，基礎建設也在這樣一個進步的過程當中良好的進行，而黃土地區高速公路的快速發展則使得地基承載力嚴重不足而導致路基路面病害的問題得到了人們的廣泛關注，本文也正是在這樣一種狀況之下對黃土地區沖擊壓實和強夯加固地基效果展開了說明和分析。黃土典型的特征之一就是具有濕陷性，針對于黃土這樣一種顯著的特點對其進行強夯和沖擊碾壓就是最好的處理方法，相關方面的工作人員也就這樣一些方面做了較多的研究并取得了一定的成果，但發展到目前為止，對于黃土加固層強度的形成機理以及承載力的變化狀況卻有著不盡統一的認識和看法。本文則是在結合工程實例的基礎上，在實驗區內進行了相關方面的試驗和對比，系統的分析和研究了上文中所提出的問題。

二 處理方法

2.1 沖擊壓實

在沖擊壓實的過程當中，沖擊壓路機利用拖車牽引三邊形或者是五邊形的雙輪在瞬間產生較大的集中沖擊能量，以此來達到壓實地基的目的。由此就可以看到，沖擊壓實與傳統的碾壓方式還是有著較大的不同的，其在工作的過程當中一角立于地面之上，在向前碾壓的時候就會產生巨大的沖擊波來保證所碾壓過的土體均勻密實，且碾壓的過程本身也會遵循一定的順序，這樣就更加有立于人員對其進行必要的管理。在現代的公路壓實過程當中較多采用的沖擊壓路機就是南非藍派公司所研制開發的15T5-15kJ五邊形壓路機和25T 3-25kJ三邊形壓路機。一般情況下，15kJ壓路機主要是用于一些層厚在50-75cm之間的填料碾壓，且由于其為五邊形，因此在予以應用的過程當中往往較少的遍數就能夠取得我們所需要的密實度，其應用效果非常理想；25kJ壓路機則較多的應用于原位碾壓和層厚在1m以下的填料碾壓。

2.2 強夯壓實

強夯壓實在工程上也被稱作為動力固結，其作用的機理與靜力固結有著較大的區別，其工作的基本原理實際上就是利用夯錘在自由下落的過程當中動能轉化為沖擊能而使得基土在巨大的沖擊能作用下相應的產生動應力和沖擊波，以這樣一種形式使得地基土空隙實現較大程度的壓縮，并在夯實點周邊產生一定深度的裂縫來形成良好的排水和排氣通道，這樣一種方式的應用一方面是能夠使得土體實現固結，另一方面就是能夠在有效的影響深度范圍內保證土體的密實，從而真正達到消除黃土濕陷性和提高涂層均勻度的目的。在進行強夯壓實的過程當中強夯的影響深度則是通過錘的質量、落距以及錘底的面積等因素來進行控制的，除此之外與夯擊土本身的含水量也有一定的關系。

三 實體工程研究

3.1 工程概況說明

本文所結合研究的公路路段地基就是濕陷性黃土，其主要的組成成分就是粉質粘土，其結構較為疏松、空隙發育，且土基本身具有較高的壓縮性，經過相關方面數據的獲取與研究，我們最終確定強夯處理采用單點夯擊能為2400kN.m，沖擊壓實過程則是采用25kJ的沖擊壓路機碾壓40遍。

3.2 試驗過程

在進行試驗的過程當中，主要是在三個具體的實驗區來進行試驗場點的布置并按照相關方面的要求來進行試驗，下文中將就起具體的步驟進行說明和分析。首先進行的就是靜力觸探試驗、重型動力觸探試驗和旁壓試驗，在這樣一個試驗的過程將試驗的深度控制在10m左右，強夯以及沖擊壓實處理區域內的探井深度則可以根據這樣一些試驗的結果來進行確定。其次就是根據上文中靜力觸探試驗和動力觸探試驗的結果來對載荷試驗土層以及探井的挖掘深度進行確定。在上述工作均完成以后就可以開始進行不同尺寸載荷板在現場的載荷試驗。最后進行的就是對所采集來的土試樣進行必要的室內土工試驗。

3.3 研究的內容及方法

本文的研究主要是對所選取的工程所處位置的原狀土進行必要的研究和分析，在這其中具體包括強夯區以及沖擊碾壓區內土質的研究，具體研究的項目就包括土工測試、土基的工程力學性質以及靜力觸探試驗、旁壓試驗以及現場載荷試驗等等。在各個實驗區內所取得的土樣都需要利用顯微鏡或者是電子顯微鏡來進行顯微結構分析和巖石的安全性分析，這樣一系列的分析和研究都是希望能夠找出黃土地基強夯以及沖擊碾壓以后強度的具體形成機理和承載力變化的具體規律。

四 室內試驗結果分析

4.1 土工試驗結果分析

在進行試驗的過程當中主要是對試驗區內的土樣進行探井取樣，并在此基礎上進行室內的土工試驗，在土工試驗過程當中所測得的干密度、壓縮模量以及濕陷性系數都是隨著深度的變化而呈現出一定的變化規律的。首先，沖擊壓實以及強夯處理之后的地基在干密度這樣一項指標上是有著較大的提高的，且這樣一個提高的幅度強夯壓實要比沖擊壓實來的明顯的多，但是需要注意的是在土層的深度超過5m以后其干密度的變化就會變的不明顯。其次就是壓縮模量的變化，壓縮模量的變化具有較為明顯區間性，通常情況下，在1m的深度以內，沖擊壓實的壓縮模量相比于強夯壓實其增長速度要快的多；但是當深度達到2m的時候，兩者的壓縮模量基本上就達到了大致相同的水平；但深度達到2m以下的時候，沖擊壓實的壓縮模量降低的速度就開始快于強夯壓實；一旦達到3m以下，沖擊壓實的壓縮模量基本上都已經達到了原地基的水平，而強夯壓實的壓縮模量則依然是高于原地基的。

我們在對黃土地基進行處理的時候很重要的一個目的就是希望能夠消除其濕陷性，通過上文中的說明和分析我們就可以看到，通過沖擊壓實和強夯壓實對黃土地基濕陷性的降低程度的有所不同的，且強夯壓實的消除效果明顯優于沖擊壓實的消除效果，尤其是在條件較好的時候強夯壓實甚至能夠消除黃土的全部濕陷性，這樣一種處理結果無疑就是非常之理想的。但需要注意的一點就是，在深度過于深的時候濕陷性系數沿著深度的變化就將逐漸變的不那么明顯。

4.2 顯微結構分析

通過對試驗區內土樣的顯微結構分析發現，黃土本身的結構特征對于其工程力學性質是有著非常直接的影響的，在這樣一種狀況之下對黃土的結構性質進行研究就是非常有意義的。在研究區內，黃土具有鑲嵌結構的粉砂土強度是最大的，其次就是一些具有雜基顆粒支撐的粉砂土，而一些依靠于雜基進行支撐且顆粒之間主要是實現點接觸的砂粒土強度就是最低的。

結語：本文主要是針對于強夯以及沖擊壓實技術對黃土地基處理效果進行了說明和分析，在進行研究的過程當中又主要是以黃土地區內的具體工程以及室內土工試驗作為依托來進行，這樣一種分析結果才更加的具有科學性和可行性。經過一系列的分析和研究最終發現，沖擊壓實的有效影響深度主要是在1.0m-2.0m的深度以內，可以形成1.5m左右的連續均勻密實加固層，這對于黃土地基濕陷性的處理與控制是有著重要作用和意義的；而強夯的加固深度則控制4.0m左右，且土基的承載力明顯增加，由此就可以看到，強夯壓實的整體效果是要明顯優于沖擊壓實的。

參考文獻：

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