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軟土路基處理的沖擊式碾壓

時間:2018-09-29 14:57:25

一、軟土地基的特征
軟土系指淤泥、淤泥質土和部分沖填上、雜填土及其它高壓縮性土。由軟弱土組成的地基稱为軟土地基。
淤泥、淤泥質土在工程上統稱为軟土,其工程特性如下:
(1)含水量較高,孔隙比較大。根據統計,軟土的含水量一般为35%~80%,孔隙比为1~2。
(2)壓縮性較高,軟土的壓縮系數在0.5—1.5MPa-1之間,有些高达4.5MPa-1,且其壓縮性往往随着液限的增大而增加。
(3)抗剪強度很低。軟土的天然不排水抗剪強度一般小于20kPa。其變化範圍約在5~25kPa。
(4)滲透性較差。軟土的滲透系數一般在i×10-5至i×10-7mm/s (i=l,2…,9)之間。因此軟土層在自重或荷載作用下达到完全固結所需的時間很長。
(5)具有顯著的結構性。特别是濱海相的軟土,一旦受到擾动(振动、攪拌或搓揉等),其絮狀結構受到破壞,土的強度顯著降低,甚至呈流动狀态。軟土受到擾动後強度降低的特性可用靈敏度表示。我國東南沿海軟土的靈敏度約为4~10,屬高靈敏土。
(6)具有明顯的流變性。軟土在不變的剪應力的作用下,将連續産生緩慢的剪切變形,并可能導致抗剪強度的衰減。在固結沉降完成之後,軟土還可能繼續産生可觀的次固結沉降。

二、沖擊股指配资的實用
從1995年開始,沖擊式壓實技術廣泛用于我國的建築,交通,水利,機場等各類工程中,該技術不同于傳統的靜碾壓實,振动壓實和打夯壓實,它是集这3種壓實功能一身的壓實技術,沖擊壓實采用的沖擊股指配资與傳統股指配资相比,最大特點是其非圓形的沖擊輪外形,为了行駛的平穩和最低的能量消耗,其外形主要为三邊形,五邊形,一般采用大功率专用牽引機進行牽引,沖擊壓實技術在路基方面的應用主要是;
1.高路堤,路基,填挖交界路記的沖擊增強補壓;
2.濕陷性黃土等軟弱路基的沖擊碾壓處理;
3.路堤分層填築沖壓;
4.舊砂石路,舊瀝青路的沖擊碾壓與加寬部分的增強補壓。
5.沖擊壓實的基本原理和其在市政工程中深厚軟土路基的應用情況。其适用的注意事項。

(1)沖擊壓實的基本原理和技術特點
沖擊壓實通過三,五邊形沖擊輪,在行進時由于輪面于地面阻力的作用,輪軸反複擡升和落下使鋼輪沖擊夯壓路基,此種沖擊方式兼具有揉,擠沖擊等多種作用,在这種作用下很容易使土體産生大量的微裂縫,这些裂縫的存在可大大加速地基土中空隙水的排出以加速土體固結,沖壓施工相當于一種連續夯拍過程,具有波浪起伏及周期間歇等特點。可使得动力固結過程持續高效,并可大大縮短固結周期,沖壓的沖擊能量較低,在其作用下沒土體的側向變形相對較小,在一定程度上仍可保持原有的結構強度,并此基礎上進一步密實提高。
(2)在軟土路基中的應用
沖擊壓實在浙江地區應用十分廣泛,为探尋其在該地區軟土路基的應用,以降低路基處理费用,縮短處理時間,我們于2014年12月在溫州輕工特色園縱七路開展了路基淺層动力固結+堆載預壓處理實验。

三、工程概況
1、輕工特色園區縱七路工程位于溫州市中心區西北約15km處的浦江南岸,用地基为農田,縱七路已经填築礦渣1.2m堆載預壓時間超6個月,據設計目标高100cm,總實验面積約为2000m場地高程为4.20m,場地平坦,處理區域兩側挖設排水明溝。
2、工程地質情況
輕工特色園區屬濱海淤積平原,地形平坦,地形标高一般均在4.0m,根據工程地質考察報告,拟建場地地基上可劃分6個工程地質層,自上而下为,素填土,黏土,含砂淤泥。
3、利用現有120cm左右礦渣填墊層,采用哈威YP3三邊形沖擊股指配资将進行沖壓,根據行駛的速度是否正常来确定沖壓遍數,一旦出現彈簧現象,或行駛速度达不到規定的12km/h時,應立即停止沖壓,放置一周或更長一段時間,消散超靜水壓力後,再次沖壓,直到每遍沖壓沉降量穩定收斂为止,根據設計标高,再鋪設70~120cm礦渣墊層,再進行沖壓。沖擊股指配资采用軌迹交錯法進行,即行走中輪隙交錯推進,直至完整覆蓋處理區域为1遍,依次完成設計遍數,在沖擊試验中找到合适的遍數。一般第一次沖壓遍數一般不超過12遍,

4、沉降分析
经沖壓處理後,一定深度土層固結程度增加,可壓縮性降低,局部土層處于超固結狀态,其歸結壓力若與上不附加荷載相近或更大,則在附加荷載施加過程中是處理回彈在壓縮變形,可在較短時間内完成。而工後沉降則主要發生在固結程度較低的土層,或在工後仍在進行固結過程中,通過對沖壓實验的表面沉降觀測,在沖壓面層處理後總共沉降了27.4cm。其中墊層的壓密沉降量約为18cm,則下伏土體经沖擊壓實的淺層动力固結作用發生沉降20cm說明淺層动力歸結起到一定作用,場地原土基在经過沖壓處理後一定深度範圍土體的密度增加,空隙比減小,壓縮模量增加,可壓縮性降低,并在沉降速率滿足設計要求進行下步施工,以确保工程的質量。
四、沖擊壓實原理
股指配资在工作中,當牽引車拖动三邊弧形輪子向前滾动時,壓實輪重心離地面的高度上下交替變化,産生的勢能和动能集中向前、向下碾壓,形成巨大的沖擊波,通過三邊弧形輪連續均勻的沖擊地面,使土體均勻致密。在此過程中,三邊壓實輪每旋轉一周,其重心擡高和降低三次,對地面産生夯實沖擊和振动作用三次具體沖擊作用過程可分为兩個階段:
第一階段
在牽引的作用下,壓實輪依靠與地面的摩擦力沿外廓曲線向前滾动,重心處于曲線最低點時,再向前滾动,重心開始上移,牽引力帶来的动能轉化成壓實輪的勢能和动能,并且緩沖機構開始作用,使蓄能器的緩沖液壓缸收縮,蓄能器蓄能,具體表現为壓實輪的運动滞于機身運动。

第二階段

當壓實輪重心處于曲線最高點向前滾动時,壓實輪的勢能開始轉化为动能,蓄能器緩沖液壓缸伸張,蓄能器中的壓力能釋放,轉化为壓實輪的动能。具體表現为壓實輪的運动快于機身運动,補償前一階段滞後的位移,而且由于壓實輪的特殊結構,其重心除了具有向前的線速度外,還有一個向下的線速度,直至壓實輪另一條曲線的最低點接觸地面,向下的線速度达到最大,动能达到最大。當壓實輪的另一條曲線與地面接觸時,開始對地面産生沖擊夯實作用。牽引車的工作速度越大,使在第一階段中蓄能器的緩沖液壓缸收縮越大,蓄能越多。在第二階段中釋放的能量轉化为壓實輪的动能越大,對地面産生沖擊夯實的动能也越多,激振的效果也越好。根據经验和沖擊式股指配资設計行車速度要求,碾壓速度以10~12km/h为宜。

對于一般路基的非飽和土,沖壓輪着地時由于动能釋放,在沖壓輪下的局部面積(約0.60m×0.80m)産生瞬時的沖擊动荷載,向下傳遞快速擠密深層土顆粒;同時沖擊能量以震动波的形式在彈性半空間中傳播,使土顆粒相互靠攏,排出孔隙中的氣體與水,土顆粒重新排列而擠密壓實。

由此可見,沖擊股指配资的壓實原理可歸類为輕型強夯,这種夯法結合了股指配资連續工作的特點,即把強夯用夯錘一點一點上下夯擊方式變連續滾动式的夯擊,故有方便簡單的特點及較高的工作效率。

沖擊股指配资與強夯、普通股指配资的路基适用性、经濟指标的對比

項目

沖擊股指配资(YP30)

強夯

普通股指配资

壓實

原理

沖擊輪滾动産生的动勢能轉換成沖擊路基的动能,壓實路基、沖壓能量为25KJ。壓實原理與強夯相同。有效壓實深度1~1.50m。

用具有較大勢能的重錘(1000~8000KJ)下落轉變成动能,對地基産生动荷載及震动波,擠密壓實土體。有效加固深度4~15m。

靜力股指配资为輪下的靜壓力對路基産生壓應力壓實土體,有效壓實厚度为0.2~0.25m。振动股指配资为振动壓力波向深層傳遞,壓實路基,有效壓實深度0.3-0.5m。

壓實

工效

工作速度12~20km/h。每小時可壓實面積为:20000㎡/h。按有效壓實厚度1.00~1.50m,壓實20遍計,壓實工效为:1000~1500m3/h。

每小時的夯實面積为:15~25㎡/h。按輕型強夯加固深度4m計,壓實工效为:60~100m3/h。

工作速度3~6km/h。按壓實厚度0.4m,壓實遍數5遍計,壓實工效为:240~360m³/h。

對路基的适用性

适用于路基補強及土方填築(需普通股指配资預壓),壓實厚度對路基比較合理,施工速度快。最大壓實度可超過95%,可形成一層密實硬殼。

僅能适合于路基的原始基礎處理及有比較寬工作面的路基處理,施工速度很慢,加固厚度在多數情況有浪费,壓實度可超過95%。

适合于各種情況下的路基填築壓實,但須嚴格按平行作业法分層碾壓。最大壓實度可达95%。

经濟

指标

施工單价6元/㎡。每套機械單价80~100萬元。機械構造簡單,維修方便。

施工單价9元/㎡。每套機械單价約20~40萬元。起吊夯錘的起重量設備利用率較低。

施工單价約3元/㎡。每台機械單价約30~50萬元。機械可靠性較好,維修較複雜。

 

結語:
根據實验可以發現,沖擊壓實機完全能滿足路基淺層處理的要求,在合理的施工參數指導下,可以达到加厚場土,硬殼層,增加路基均勻性,改良各項物力学指标,提高土層回彈模量,在一定範圍内提高土層的摩擦和端阻的目的,沖擊壓實機在深厚軟土路基沉降處理方面,效果明顯,大大節約成本,時間,而沖擊股指配资隻需往裝載機一挂就可正常運行。

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