冲击压实浅层软基处理施工方法及工艺探讨

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1、冲击压实浅层软基处理施工方法及工艺探讨冲击压实浅层软基处理施工方法及工艺探讨摘要：本文通过某道路工程实例，简单介绍了利用冲击压实进行浅层软基处理的技术特点、 施工方法、施工工艺及其在实际应用中需要注意的一些问题。结果表明：该工程采用冲击 压实进行浅层软基处理后，所发生的工后沉降与不均匀沉降较小，满足设计使用要求，由 此说明采用动力固结结合超载预压的软基处理方法取得了预期的效果。 关键词：冲击压实；浅层软基处理；施工工艺 1 工程概况工程概况及地质条件及地质条件 1.1 工程概况 本道路工程属于城市快速路，主线双向 8 车道，中间分隔带 68m，主线实际宽度 40m。 长度约 4000m，土基的

2、底部宽度 20.6m2，上部宽度 18m2。本次施工主要针对道路工程 进行软土地基处理和土基施工。 1.2 工程地质条件 工程所在区域属滨海淤积平原，地形平坦，地形标高一般 2.603.20m，地基土为深厚软土 地基，主要可划分为 3 个工程地质层。分述如下：（1）粘土俗称硬壳层，黄褐色，略呈灰 白色，饱和，可塑、中偏高压缩性，分布于平原上部，层厚 1.31.7m。 （2）淤泥质粉质粘 土，青灰色，饱和，流塑，高压缩性，夹粉细砂薄层，土质不均匀，层厚 8.610.0m。 （3） 淤泥，青灰色，饱和，流塑，高压缩性，局部夹粉细砂薄层与贝壳，层厚 15.218.2m。 2 设计要求 2.1 容许工

3、后沉降 本区段路面采用沥青混凝土路面，其路面的设计使用年限为 15 年。在路面的设计使用年限 内所发生的工后沉降，对于一般路段工后沉降小于 30cm，因此对于一般路段采用冲击压实 浅层软基处理。 2.2 路基的压实度与强度要求 通常，土基应具有一定的强度、刚度和密实度，路面的使用性能与土基的强度、刚度和密 实度密切相关的。根据“公路路基设计规范 JTJ01395”和“公路路基施工技术规范 JTJ03395”要求，具体要求数据列于下表中。 路基最小强度与压实度要求 高速、一级公路 填挖类型路面底面以 下(cm)CBR (%)压实度 (%) 上路床030895 下路床3080595 上路堤8015

4、0493路 堤下路堤150390 零填及路堑路床030895注： 压实度是指重型击实方法； 特殊干旱或特殊潮湿地区，压实度标准可较表列数值降低 2-3%。 3 冲击压实试验段施工方案及结论 由于软土地基复杂性，为了保证地基处理的针对性，所以在施工区进行冲击压实地基处理 试验。然后根据试验成果展开大面积施工。 本次施工通过首先在清理植物土后，填筑 50-90cm 块碎石，采用冲击压实方法处理软土地 基，软土地基处理机理“动力固结加厚硬壳层方法” 。其次采用碾压方法处理填筑层，压实 度达到设计要求。最后采用冲击压实进行增强补压。 根据软基处理工艺的区别，即是否铺设土工布或是否加铺保护层，地基处理试

5、验划分了两 段三个试验区，第一段不铺设土工布，矿碴总填厚度为 1.5m，报告中将其称为试验 I 区。 第二段分为铺垫保护层的试验 II-1 区（总填厚度为 1.5m）及无保护层直接铺垫矿碴的试验1II-2 区（总填厚度为 1.5m） 。 3.1 冲击压实试验段施工方案 3.1.1 方案一：铺设土工布试验区（试验 II-1 区） 场地清理(清除 30cm 植物土)测量场地标高按给定的孔隙水压力测点位置埋设 1、3、5m 深的传感器和沉降观测标管铺设土工布（滤水土工布，重量 300g）铺设 20cm 砂砾垫层保护层采用小于 30cm 粒径的矿渣填筑至设计标高（虚铺厚度 20cm，包 括砂砾石保护层

6、 20cm，总厚度 40cm）场地平整并测量填筑后的层面标高采用激振力 大于 30T 压路机进行碾压密实采用小于 30cm 粒径的矿渣填筑至设计标高（虚铺厚度 40cm）场地平整并测量填筑后的层面标高采用激振力大于 30T 压路机进行碾压采用 小于 50cm 粒径的矿渣填筑至设计标高（虚铺厚度 70cm）采用 25KJ 三边形冲击式进行 冲压密实测量冲压后标高地基检测堆载预压沉降观测施工质量验收进入下一 道施工工序。 注：填料要求含泥量小于 15%。采用 30T 振动压路机碾压，并进行压实度检测，压实度大于 90%。 3.1.2 方案二：不铺设土工布试验区(试验 II-2 区) 场地清理(清除

7、 30cm 植物土)测量场地标高按给定的孔隙水压力测点位置埋设 1、3、5m 深的传感器和沉降观测标管采用小于 30cm 粒径的矿渣填筑至设计标高（虚铺 厚度 40cm）场地平整并测量填筑后的层面标高采用激振力大于 30T 压路机进行碾压密 实采用小于 30cm 粒径的矿渣填筑至设计标高（虚铺厚度 40cm）场地平整并测量填筑 后的层面标高采用激振力大于 30T 压路机进行碾压密实采用小于 50cm 粒径的矿渣填 筑至设计标高（虚铺厚度 70cm）采用 25KJ 三边形冲击式进行冲压密实测量冲压后标 高地基检测堆载预压沉降观测施工质量验收进入下一道施工工序。 注：填料要求含泥量小于 10%。采

8、用 30T 振动压路机碾压，并进行压实度检测，压实度大于 90%。 3.1.3 方案三：直接冲击压实试验区（试验 I 区） 场地清理(清除 30cm 植物土)测量场地标高按给定的孔隙水压力测点位置埋设 1、3、5m 深的传感器和沉降观测标管采用小于 50cm 粒径的矿渣填筑至设计标高（虚铺 厚度 80cm）场地平整并测量填筑后的层面标高采用激振力大于 30T 压路机进行碾压 采用 25KJ 三边形冲击式进行冲压密实测量冲压后标高地基检测堆载预压沉降观 测施工质量验收进入下一道施工工序。 注：填料要求含泥量小于 10%。采用 25kJ 冲击式压路机冲压，并进行压实度检测，压实度大于 90%。 3

9、.2 试验成果分析 根据试验段施工工艺，具体的施工参数、处理效果检测等，采用如下测试手段和试验方法： 密度试验，回弹模量、CBR、弯沉试验，孔隙水压力测试，沉降测试；土基垫层上的回弹 模量、CBR、弯沉、密实度等均满足设计要求，这里主要对孔隙水压力、沉降和地基承载 力测试进行分析。 3.2.1 孔隙水压力测试资料分析 根据检测报告的成果，其结论如下： 冲压的影响深度可达冲压面层以下 6.5m； 三个试验区施工工艺对孔压峰值的影响变化不大，铺设土工布区孔压峰值会略高于另外两 个试验区，即铺设土工布后的固结效果较好； 三个试验区施工工艺处理土基的最佳超孔压值变化不大，均在冲压第 12 遍时达到极限

10、孔压 的 8090%； 铺设土工布有利于孔压消散，其消散周期可较未铺土工布区缩短 12 天； 孔压消散至 30%后，消散效率很低，即可进行第二次冲压施工。 第一次冲压施工遍数不宜大于 12 遍，第二次冲压一次性冲压遍数不宜大于 8 遍； 第一次冲压完成后孔压消散时间不宜少于 5 天（若铺设土工布后可适当减少 12 天） ； 在不铺设土工布而直接回填矿碴进行冲压时，与土面接触部位的填料骨料粒径不宜过小2（采用粒径小于 50cm 的矿碴填料） ； 加强施工过程中的排水问题，排水状况对固结效果影响很大。 3.2.2 沉降测试资料分析 根据试验方案，测试在冲击压实过程中的沉降量，第一次冲压施工遍数在

11、12 遍时，出现 “弹簧”现象，此时平均下沉量达到 7.8cm，盲沟出水十分迅速，停止冲击压实，7 天后超 孔隙水压力消散，沉降继续发生，直到 12.04cm。第二次冲击压实为 4 遍，7 天后最终沉降 量达到 20cm。最终至土基设计标高冲压 8 遍，通过一个月后沉降观测表明，沉降已经趋于 稳定。 由此说明：孔隙水压力测试表明冲击压实处理软土地基的有效影响深度达到 6.5 米，经过 25kj 的冲击压实可大幅度地提高孔隙水压力有利于土体的快速固结，加速了路基的沉降， 相应的减少了施工工期；采用冲击压实处理软土地基，沉降首先发生在冲击压实过程中， 然后超孔隙压力消散，继续发生沉降。重复上述过程

12、，以达到软土地基沉降量在较短时间 内完成。 3.2.3 承载力测试资料分析 根据检测报告：施工前第 1 层（硬壳层）的地基的承载力为 90Kpa，第 2-1 和 2-2 淤泥层的 地基承载力为 4055Kpa，经过冲击压实结合超载预压处理方法进行地基处理后的承载力 明显提高，第 1 层的地基承载力达到 120Kpa，第 2-1 和 2-2 淤泥层的地基承载力达到了 80Kpa，并且含水量大大降低，减少了沉降与不均匀沉降。 3.2.4 结论 通过孔隙水压力测试、沉降观测和地基承载力测试，我们认为： 冲击压实处理软土地基，其处理深度为 6.5m； 采取在原地面设置盲沟（排水通道） ，纵向按两侧设置

13、加中间设置盲沟，横向按每个 20 米 设置一道盲沟，盲沟的断面为高 40cm，宽 40cm； 填料宜采用颗粒较大石料，其排水与骨架作用； 冲击压实施工工艺参数为：三遍冲击压实，第一遍为 12 遍，间隔 1 周，第二遍为 4 遍，间 隔 1 周，重新填筑至设计标高，进行第三遍冲击压实为 8 遍。 通过试验表明：地基承载力有较大提高，沉降施工结束后一个月趋于稳定，由此说明采用 冲击压实方法进行软土地基处理是成功的，可推广使用。 4 冲击压实施工总结 根据试验段成果，进行大面积施工，具体施工方法如下： 场地清理，清除 30cm 植物土； 在原地面设置盲沟，纵向按两侧设置两道盲沟，中间设置一道盲沟，横

14、向按每个 20 米设置 一道盲沟，盲沟的断面为高 40cm，宽 40cm；盲沟的填料采用颗粒较大石料，起排水作用；采用小于 50cm 粒径的矿渣填筑至设计标高，虚铺厚度为 80cm； 采用 25KJ 三边形冲击式压路机冲压处理软土地基。由于软土特殊性，过度冲击压实导致 填筑层的翻浆，因此根据试验结果，其冲击压实分两次进行。第一次为 12 遍，间隔 1 周， 第二次为 4 遍； 采用 50T 振动压路机施工路堤至设计标高； 采用 25KJ 三边形冲击式压路机增强补压，冲压遍数为 8 遍； 堆载预压，并进行沉降监测； 根据沉降曲线，推算沉降与不均匀沉降，满足设计要求（工后沉降小于 30cm）后，进

15、行路 基路面施工。 综上所述，本工程路段采用动力固结结合超载预压的软基处理方法效果明显，达到了设计 要求，并满足了使用要求。 但是在施工过程中发生的实测沉降量较小，未达到预期的沉降，分析原因如下： 由于施工期正值旱季，雨水较少，清表后未及时回填矿渣，因此表面的软土水分蒸发，在 水分蒸发过程中，已经发生了沉降，同时表层软土已经超固结，硬壳层变厚。其直接结果 就是：提高土基的强度与刚度，减少了侧向位移，同时减少了沉降与不均匀沉降；3路提填料部分粒径偏大，颗粒之间是骨架结构，通过冲击压实，一方面压实填料，另一方 面处理软土地基，进一步加厚了硬壳层，提高了土基的强度与刚度，因此原土基表面的受 力均匀，减少了施工过程中的沉降与不均匀沉降； 总之，本路段已经交付使用，外观功能较好，所发生的工后沉降与不均匀沉降较小，路面 正常运营，满足了设计使用要求。由此说明采用动力固结结合超载预压的软基处理方法效 果明显而且是有效的。