沖擊碾壓法處理強風戈壁區客專地基工法前言在客運專線路基施工中，地基作為路基本體的載體，發揮著重要的作用。也是決定路基工后沉降的關鍵技術之一。針對不同的地質條件，采用相應的地基處理方法，嚴格控制路基工后沉降，滿足設計剛度，改善基地承載力。新建xx鐵路第二雙線（新疆段）7標為強風戈壁地區，該段位于三十里風區，地質條件復雜，土質主要為戈壁土（圓礫土、卵石土為主）。部分地段分布有膨脹巖、鹽漬土、巖鹽、石膏巖等。因風蝕、干旱造成原地面承載力無法滿足設計要求。本工法結合地質條件采用沖擊碾壓法，改善土體質量，滿足地基承載力和沉降要求。2.工法特點2.1將碾壓面進行平整，夯實，滿足沖擊壓路機械的工作速度。2.2通過沖擊碾壓有效改善戈壁土的物理性能和碾壓面以下1.5米壓實度。。2.3施工過程中測定碾壓前后沉降量，合理掌握機械碾壓路線、速度和遍數。2.4這種施工方法將地形分段處理，機動靈活，極大提高工作效率。2.5沖擊碾壓施工時充分保證構筑物與機械水平安全距離。3.適用范圍3.1本工法適于處理碎石土、砂土、低飽和的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基的填前碾壓。3.2適于填方達到標高后的追密壓實、土石混填路堤分層夯實等。4.工藝原理沖擊壓路機以非圓形輪進行原位靜壓、搓揉、沖擊的周期性連續作業，產生強烈的沖擊波，對地基土進行沖擊碾壓。沖擊輪形式為三邊形凸輪、最大瞬間沖擊力大于250t、最佳工作速度為12-15km/h、沖擊能量25Kj、壓實寬度2×900mm、牽引車功率不小于225KW、沖擊頻率60-110次/min。當牽引機拖動壓路機工作時，多邊非圓滾輪沿弧形輪廓曲線向前滾動，重心離地面的高度上下交替變化，產生的勢能和動能向前、向下碾壓，形成巨大的低頻大振幅沖擊力，通過多邊弧形論連續均勻地沖擊傳向地面，使土體均勻致密，達到壓實基礎的目的，從而提高路基的密實度和強度均勻性，減少工后沉降。沖擊輪每進行1次沖擊，其質心上下擺動，完成蓄能、釋放、沖擊3個過程，以產生的勢能和動能聯合作用于地面，有效影響深度可達到2.4米以上，影響深度達到5米以上。根據經驗碾壓速度要保持在12km/h～15km/h之間。5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程5.2施工工藝要點人工配合機械清除地表范圍內的植被、浮土等，清除地表厚度一般為30cm，保證清后地面縱、橫坡度不陡于1:5。檢測地基土各項指標是否滿足設計要求，然后按照試驗確定的施工工藝和方法施工。按工藝試驗確定的碾壓遍數結束后，測量地基沖擊碾壓前后沉降量級表層壓實度，其指標滿足設計要求。對地基土處置范圍、高程進行測量，不能滿足設計要求則需進行修整，滿足要求則采用光輪壓路機，對表層進行碾壓。沖擊碾壓面上鋪設一層30cm厚褥墊層，壓實標準同基床底層。5.3沖擊碾壓施工要點施工前做好技術準備：技術、安全交底、崗前培訓。工藝試驗參數：最終沖擊碾壓遍數為20遍，沖擊壓路機行駛速度為12km/h以上，壓實系數為≥0.92，地基系數K30≥110（Mpa/m），重型動力觸探：N63.5＞10cm/10擊，褥墊層碾壓參數：一靜+兩弱+兩強+兩靜，22噸壓路機，K30≥130，Evd≥40沖擊碾壓工作面長度為200米為宜，相鄰兩短沖擊碾壓搭接長度不小于15m。沖擊碾壓施工.1原地面土質為粗粒土中細角粒土，地基系數K30為120Mpa/m，干容重rd=12KN/m3。.2(見圖5.3.4.2沖擊碾壓環形示意圖)沖碾時壓路機先從路基一側邊緣行駛，行至終點時轉彎反向沿線路中心向起點行駛，行至起點再轉向路基邊側行駛，牽引車行駛應使壓實輪的輪跡應重疊三分之一以上，以保證弧形輪中間的部分能被沖碾到位。當壓路機輪跡到達另一側邊緣時完成沖碾一遍。由于壓實輪弧形的構造特點，沖碾一遍結束時仍有部分路基未被沖碾到，此時應重復上述沖碾，當沖碾完成五遍時整個路基基本被沖碾到位，此時停止沖碾，進行高程檢測（見圖5.3.4.2高程檢測）。沖擊碾壓最后5遍的沉降量不得大于1cm。.3沖擊碾壓寬度不宜小于6.0m，自行式沖擊壓路機單塊最小沖壓施工面積不小于1000m2,牽引式沖擊壓路機單塊最小沖壓施工面積不小于1500m2。工作面較窄時，需設置轉彎車道，沖壓最短直線距離不宜少于100m。沖擊碾壓行駛速度≥12km/h，沖壓時錯峰沖壓，沖壓5遍即改變沖壓方向，結合本段地質資料，碾壓遍數20遍。為保證起跑速度地基處理碾壓范圍可適當放寬，目的是為了保證≥12km/h的速度要求。地基處理實際寬度也比設計放寬m以上。.4本段施工范圍內土質（本段土質為細角礫土）含水率極低，且日照時間長、蒸發速度快，為保證碾壓質量，施工前灑水燜濕。最優含水率最低控制在W0pt-5%≤W，為使水分不被迅速蒸發，灑水后2小時即可進行碾壓施工（施工平均氣溫為25）。褥墊層施工.1（見圖5.3.5.1褥墊層處理橫斷面圖）采用沖擊碾壓處理后的地基，于碾壓面上填筑厚度30cm的水泥卵礫石，水泥卵礫石采用P.O42.5水泥與卵礫石的混合料（水泥質量與卵礫石質量的比不小于5%），水泥卵礫石內鋪設一層土工格柵（標稱伸長率≤10%，拉伸強度不小于120KN/m），土工格柵鋪設時拉伸強度方向與橫斷面方向一致，即：土工格柵的受力、彎卷方向平行于線路橫向。水泥卵礫石壓實標準與基床底層相同，水泥卵礫石要求在施工過程中灑水養生，并采用塑料薄膜進行覆蓋。圖.2沖擊碾壓環形示意圖.2土工格柵鋪設范圍不小于設計值，搭接寬度允許偏差為0～50mm，甲方要求搭接寬度為30cm（根據《鐵路路基土工合成材料應用設計規范》8.3.1.1規定：土工格柵可不搭接），回折長度設計為2m，允許偏差為±50mm。在鋪設10cm水泥卵礫石并攤平壓實后鋪設土工格柵，再攤鋪壓實10cm后，縱向回折2m，并再次進行攤鋪壓實10cm厚的水泥卵礫石。土工格柵之間的搭接、土工格柵與水泥卵礫石墊層之間的固接采用22#鉛絲綁扎固定。6.材料與設備表6主要機具設備表序號設備名稱設備型號單位數量用途1挖掘機PC300臺2地基處理2推土機TY230臺2地基處理3平地機PY185臺2地基處理4振動壓路機22T臺2地基處理5沖擊式壓路機VCT25臺1地基處理6小型沖擊夯BT60臺3地基處理6灑水車臺1地基處理7測量儀器套1地基處理8土工試驗儀器套1地基處理9灌砂筒套1地基處理10K30檢測設備套1地基處理11Evd檢測設備備套1地基處理12動力觸探儀套1地基處理13集料拌和站WB600處1地基處理7.試驗工藝7.1、重型動力觸探7.1.1、試驗一般規定及設備簡介一般情況下輕型動力觸探可確定一般粘性土的地基承載力。本方案乃至本工區施工段均為細角礫土，必須施工重型動力觸探。動力觸探孔數在同一場地不應小于3孔。重型動力觸探設備類型和規格見下表：類型及代號重錘質量（kg）重錘落距(cm）探頭截面積（cmm2）探桿外徑（mm）動力觸探擊數符號單位重型DPH63.5±0.5576±24342、50N63.5擊/10cm重型動力觸探設備探頭材質應選用45號碳素鋼或優于45號碳素鋼，表面淬火后硬度為HRC=45～50；探桿每米質量不應大于7.5kg，探桿接頭外徑應與探桿外徑相同，探桿和接頭材料應選用耐疲勞高強度的鋼材；錘座直徑應小于錘徑1/2，并大于100mm，導桿長度應滿足重錘落距的要求，錘座和導桿總質量為20～25kg；重錘應采用圓柱形，高徑比為1～2，重錘中心的通孔直徑應比導桿外徑大3～4mm。7.1.2、試驗要點動力觸探前必須對機具設備進行檢查，部件磨損或變形超出以下規定者，要予以更換或修復：（1）、探頭允許磨損量：直徑磨損不得大于2mm，錐尖高度磨損不得大于5mm；（2）、每節探桿非直線偏差不得大于0.6%；（3）、所有部件連接處絲扣要完好，連接牢固。動力觸探機具必須穩固，作業過程中支架不得偏移。動力觸探時，應始終保持重錘沿導桿鉛直下落，錘擊頻率應控制在15～30擊/min。在預鉆孔內進行重型動力觸探時，鉆孔孔徑大于90mm、孔深大于3m、實測擊數大于8擊/10cm時，可用小于或等于90mm的孔壁管下放至孔底或用松土回填鉆孔，以減小探桿徑向晃動。動力觸探的錘座距孔口高度不宜超過1.5m，探桿保持豎直。重型動力觸探每貫入10cm要記錄其相應擊數，可采用每陣擊（一般為1～5擊）的貫入度，并按下式換算成相當于同類型動力觸探貫入10cm時的擊數：N63.5=10n/△S，其中N63.5為動力觸探實測擊數，n為每陣擊的擊數，△S為每陣擊時相應的貫入度。實驗記錄必須清晰完整。7.1.3、試驗參數的修正及各類參考系數重型動力觸探實測擊數N63.5，應按照下式進行修正，修正后的擊數（擊/10cm）N，63.5=aN63.5，a為桿長擊數修正系數。a值可參考下表：N63.5桿長510152025303540≥50≤2m1.01.01.01.01.01.01.01.0—4m0.960.950.930.920.900.890.870.860.84根據修正后的動力觸探擊數，應繪制動力觸探擊數與貫入深度曲線圖。重型動力觸探擊數平均值N63.5p=∑N，63.5/n，n為參加統計的測點數。沖積、洪積成因的中砂～礫砂土地基和碎石類土地基的基本承載力б0，當貫入深度小于20m時，可根據場地土層的N63.5p按下表確定。N63.5p（擊擊/10cm）345678910121416182022中砂～礫砂土120150180220260300340380------碎石類土1401702002402803203604004805406006607207807.2最優含水率填料的最優含水率通過擊實試驗確定，此項試驗由于一線試驗員長期操作，已經較為熟練，此處不再贅述。7.3平板荷載試驗7.3.1、一般規定及設備簡介該實驗主要測定在其影響范圍內巖土體的承載能力和變形特征。當該承壓板影響深度范圍內（2倍承壓板直徑或寬度）底層有變化時，應進行分層實驗。平板荷載試驗設備包括剛性承壓板、加卸荷載裝置、量測荷載及沉降的儀器。加卸荷載的千斤頂的額定量程不應小于預計極限荷載的1.4倍。觀測沉降用的百分表或位移傳感器，全量程不應小于50mm，檢測誤差不得大于0.01mm。當百分表或位移傳感器不能居中置于承壓板形心時，所用百分表或位移傳感器不得少于2只。7.3.2、試驗要點實驗過程中避免試坑暴曬或雨淋。試驗前承壓板下鋪設2～3cm厚中粗砂墊層，輕輕拍實找平，使承壓板與試坑面平整接觸。一次安裝傳力主、千斤頂、荷載臺架及反力裝置時，應逐一檢查、調整對承壓板中心的垂直度和同心度，并應避免對承壓板施加沖擊力和預應力。試驗方法可采用快法(沉降非穩定法)，該法適用于砂類土或碎石類土中。每施加一級荷載，隔15min觀測一次沉降，累積觀測大2h?，F場試驗過程中，應及時記錄觀測數據，繪制曲線草圖。試驗數據處理時，按外推法推算出各級荷載下沉降速率達到慢法（該法請參考相關資料，《鐵路工程地質原位測試規程》）相對穩定標準時所需的時間和相應的沉降。7.3.3、基本承載力б0的確定（1）、在繪制的lgp(荷載)-lgs（沉降）或p-△s/△p曲線上，取第一轉折點所對應的荷載強度為б0；（2）、取相對沉降s/b值對應的荷載強度為б0，可按下表取值。土名黏性土粉土砂類土狀態流塑軟塑硬塑堅硬稍密中密密實松散稍密中密密實s/b0.0200.0160.0120.0100，0200.0150.0100.0200.0160.0120.008土的變形模量E0可按下式確定:E0=ω(1-μ2)bpa/sa其中，ω為承壓板形狀系數，圓形為0.79；μ為泊松比，碎石類土取0.25，砂類土和粉土取0.30；pa為比例界限壓力，即p-s曲線上第一拐點壓力，p-s曲線無直線段時，按0.5pu（地基極限承載力）取值；sa為與pa相對應的沉降；b為承壓板直徑（或寬度）。8．質量控制7.1遵守現行《鐵路客運專線路基施工規范》、《鐵路客運專線路基工程質量驗收標準》及設計文件要求。7.2嚴把材料進場關，杜絕不合格材料進場。增大材料的檢測頻度，確保材料質量符合要求。7.3明確質量標準、操作規程和工藝流程。7.4嚴格按照選定的沖擊壓實遍數進行壓實作業。7.5駕駛員在拖車每次轉彎時，應調整轉彎路線，使沖擊凸輪落點不與前次落點重復，以減少波浪現象。若工作面起伏過大，應停止沖壓，用平地機平整后再施工。7.6選派責任心強的施工人員操作，以確保達到各工藝的技術要求，加強質量監督檢查工作。7.7對沖碾過程中的每一道工序必須按施工要求做好記錄。7.8加強施工過程中對地質的檢測，出現沖碾達不到不合格的地質或區段，要采取換填等應對措施。7.9褥墊層拌和施工時，應選派經培訓合格的機械工操作攪拌機，并選派專人負責各種材料的計量。9．安全措施8.1該區段屬于三里強風區，所有施工機械必須經過強風檢算，確保風天施工安全。各種設備必須按性能說明書使用，按操作規程進行操作，不得違章指揮、操作、不得超負荷工作，加強設備的維修和保養工作。8.2經常檢查牽引車與沖擊式壓路機的聯結銷是否插好，液壓油路的聯結有無異常，蓄能器壓力是否正常，輪胎氣壓是否正常，緩沖系統壓力是否正常，作業前還必須檢查并確保舉升油缸能縮到最短位置；確認一切正常后才能開始進行作業。8.3作業按施工工藝進行，但車輛的轉彎半徑不應過小，并使順時針、逆時針轉彎的次數相等。8.4沖擊式壓路機工作前方如有結構物應及時掉頭，安全距離不小于5米。8.5沖碾完成后必須恢復路基面的橫坡和平整度，采取相應的排水措施。8.6沖碾范圍內的出入口應有醒目的安全標識，禁止無關車輛和人員出入。在不斷絕交通的情況下應采取交通安全設施，設置交通標識。8.7夜間施工時，場地必須設置符合操作要求的照明設備與夜間警示標志。10．環保措施9.1嚴格執行國家及自治區政府有關環境保護、水土保持的規