冲击压实和强夯加固地基效果分析

潘忱成

摘要：本文主要是结合黄土地区高速公路段原地基的强夯以及冲击碾压处理进行了分析和探讨，并通过室内试验以及现场的原位测试来对不同深度条件下的土体状况进行了对比分析，这样一种研究和处理主要是希望能够弄清楚采用强夯和冲击碾压处理后的黄土地基强度的形成机理以及承载力变化状况。希望这样一种分析和研究能够对相关方面的工作人员有一定的作用。

关键词：路基工程，黄土地区，冲击压实，强夯，原位测试

中图分类号：U213.1文献标识码： A 文章编号：

一 研究背景分析

随着我们国家经济技术的不断进步和发展，基础建设也在这样一个进步的过程当中良好的进行，而黄土地区高速公路的快速发展则使得地基承载力严重不足而导致路基路面病害的问题得到了人们的广泛关注，本文也正是在这样一种状况之下对黄土地区冲击压实和强夯加固地基效果展开了说明和分析。黄土典型的特征之一就是具有湿陷性，针对于黄土这样一种显著的特点对其进行强夯和冲击碾压就是最好的处理方法，相关方面的工作人员也就这样一些方面做了较多的研究并取得了一定的成果，但发展到目前为止，对于黄土加固层强度的形成机理以及承载力的变化状况却有着不尽统一的认识和看法。本文则是在结合工程实例的基础上，在实验区内进行了相关方面的试验和对比，系统的分析和研究了上文中所提出的问题。

二 处理方法

2.1 冲击压实

在冲击压实的过程当中，冲击压路机利用拖车牵引三边形或者是五边形的双轮在瞬间产生较大的集中冲击能量，以此来达到压实地基的目的。由此就可以看到，冲击压实与传统的碾压方式还是有着较大的不同的，其在工作的过程当中一角立于地面之上，在向前碾压的时候就会产生巨大的冲击波来保证所碾压过的土体均匀密实，且碾压的过程本身也会遵循一定的顺序，这样就更加有立于人员对其进行必要的管理。在现代的公路压实过程当中较多采用的冲击压路机就是南非蓝派公司所研制开发的15T5-15kJ五边形压路机和25T 3-25kJ三边形压路机。一般情况下，15kJ压路机主要是用于一些层厚在50-75cm之间的填料碾压，且由于其为五边形，因此在予以应用的过程当中往往较少的遍数就能够取得我们所需要的密实度，其应用效果非常理想；25kJ压路机则较多的应用于原位碾压和层厚在1m以下的填料碾压。

2.2 强夯压实

强夯压实在工程上也被称作为动力固结，其作用的机理与静力固结有着较大的区别，其工作的基本原理实际上就是利用夯锤在自由下落的过程当中动能转化为冲击能而使得基土在巨大的冲击能作用下相应的产生动应力和冲击波，以这样一种形式使得地基土空隙实现较大程度的压缩，并在夯实点周边产生一定深度的裂缝来形成良好的排水和排气通道，这样一种方式的应用一方面是能够使得土体实现固结，另一方面就是能够在有效的影响深度范围内保证土体的密实，从而真正达到消除黄土湿陷性和提高涂层均匀度的目的。在进行强夯压实的过程当中强夯的影响深度则是通过锤的质量、落距以及锤底的面积等因素来进行控制的，除此之外与夯击土本身的含水量也有一定的关系。

三 实体工程研究

3.1 工程概况说明

本文所结合研究的公路路段地基就是湿陷性黄土，其主要的组成成分就是粉质粘土，其结构较为疏松、空隙发育，且土基本身具有较高的压缩性，经过相关方面数据的获取与研究，我们最终确定强夯处理采用单点夯击能为2400kN.m，冲击压实过程则是采用25kJ的冲击压路机碾压40遍。

3.2 试验过程

在进行试验的过程当中，主要是在三个具体的实验区来进行试验场点的布置并按照相关方面的要求来进行试验，下文中将就起具体的步骤进行说明和分析。首先进行的就是静力触探试验、重型动力触探试验和旁压试验，在这样一个试验的过程将试验的深度控制在10m左右，强夯以及冲击压实处理区域内的探井深度则可以根据这样一些试验的结果来进行确定。其次就是根据上文中静力触探试验和动力触探试验的结果来对载荷试验土层以及探井的挖掘深度进行确定。在上述工作均完成以后就可以开始进行不同尺寸载荷板在现场的载荷试验。最后进行的就是对所采集来的土试样进行必要的室内土工试验。

3.3 研究的内容及方法

本文的研究主要是对所选取的工程所处位置的原状土进行必要的研究和分析，在这其中具体包括强夯区以及冲击碾压区内土质的研究，具体研究的项目就包括土工测试、土基的工程力学性质以及静力触探试验、旁压试验以及现场载荷试验等等。在各个实验区内所取得的土样都需要利用显微镜或者是电子显微镜来进行显微结构分析和岩石的安全性分析，这样一系列的分析和研究都是希望能够找出黄土地基强夯以及冲击碾压以后强度的具体形成机理和承载力变化的具体规律。

四 室内试验结果分析

4.1 土工试验结果分析

在进行试验的过程当中主要是对试验区内的土样进行探井取样，并在此基础上进行室内的土工试验，在土工试验过程当中所测得的干密度、压缩模量以及湿陷性系数都是随着深度的变化而呈现出一定的变化规律的。首先，冲击压实以及强夯处理之后的地基在干密度这样一项指标上是有着较大的提高的，且这样一个提高的幅度强夯压实要比冲击压实来的明显的多，但是需要注意的是在土层的深度超过5m以后其干密度的变化就会变的不明显。其次就是压缩模量的变化，压缩模量的变化具有较为明显区间性，通常情况下，在1m的深度以内，冲击压实的压缩模量相比于强夯压实其增长速度要快的多；但是当深度达到2m的时候，两者的压缩模量基本上就达到了大致相同的水平；但深度达到2m以下的时候，冲击压实的压缩模量降低的速度就开始快于强夯压实；一旦达到3m以下，冲击压实的压缩模量基本上都已经达到了原地基的水平，而强夯压实的压缩模量则依然是高于原地基的。

我们在对黄土地基进行处理的时候很重要的一个目的就是希望能够消除其湿陷性，通过上文中的说明和分析我们就可以看到，通过冲击压实和强夯压实对黄土地基湿陷性的降低程度的有所不同的，且强夯压实的消除效果明显优于冲击压实的消除效果，尤其是在条件较好的时候强夯压实甚至能够消除黄土的全部湿陷性，这样一种处理结果无疑就是非常之理想的。但需要注意的一点就是，在深度过于深的时候湿陷性系数沿着深度的变化就将逐渐变的不那么明显。

4.2 显微结构分析

通过对试验区内土样的显微结构分析发现，黄土本身的结构特征对于其工程力学性质是有着非常直接的影响的，在这样一种状况之下对黄土的结构性质进行研究就是非常有意义的。在研究区内，黄土具有镶嵌结构的粉砂土强度是最大的，其次就是一些具有杂基颗粒支撑的粉砂土，而一些依靠于杂基进行支撑且颗粒之间主要是实现点接触的砂粒土强度就是最低的。

结语：本文主要是针对于强夯以及冲击压实技术对黄土地基处理效果进行了说明和分析，在进行研究的过程当中又主要是以黄土地区内的具体工程以及室内土工试验作为依托来进行，这样一种分析结果才更加的具有科学性和可行性。经过一系列的分析和研究最终发现，冲击压实的有效影响深度主要是在1.0m-2.0m的深度以内，可以形成1.5m左右的连续均匀密实加固层，这对于黄土地基湿陷性的处理与控制是有着重要作用和意义的；而强夯的加固深度则控制4.0m左右，且土基的承载力明显增加，由此就可以看到，强夯压实的整体效果是要明显优于冲击压实的。

参考文献：

[1] 张洪亮等.压实石灰黄土力学特性试验[J].交通运输工程学报，2003（4）

[2] 景宏君，张斌.黄土路基强度规律[J].交通运输工程学报，2004（4）