滨海公路潮差侵蚀路段路基填筑压实及防护技术

锦州滨海公路潮差侵蚀路段路基填筑压实及防护技术研究

“滨海公路潮差侵蚀路段路基路面及防护工程技术研究”是交通部西部交通建设科技项目，项目研究内容有三项：地基处理与路基填筑技术；路基防护技术；路面结构与材料研究。本稿根据锦州市滨海公路工程特点，确定西海口至前三角段内K12+365－K13+000共635米填海路段为项目试验段，整个项目的研究由省局项目办主持，由锦州市公路处与哈尔滨工程大学组成课题组共同完成。下面，就前两个项目研究及应用情况汇报如下。锦州市滨海公路填海段效果图

第一部分：锦州滨海公路潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术第二部分：锦州滨海公路潮差侵蚀路段防护工程第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术一、试验路的自然状况二、地基处理与路基填筑三、路基压实方案的选择及压实工艺四、冲击压实工艺控制五、检测结果及分析六、试验的初步结论及注意事项

试验段选择在锦州滨海路K12+365－K13+000处，该处为填海段，距海岸线40～50米，路基顶面宽度43米，海底淤泥层厚0.6～1.0米，常潮位水深2.7米，最大潮位水深2.9米。在K12+700处设计有一座1孔10米小桥。1:1.51:2宽度43m平均填高2.9m临海侧背海侧水位2.7m(2.9m)第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术一、试验路的自然状况二、地基处理与路基填筑三、路基压实方案的选择及压实工艺四、冲击压实工艺控制五、检测结果及分析六、试验的初步结论及注意事项1、地基处理方案

根据地质资料，该段海床淤泥层只有0.6－1.0m，所以我们采取抛石挤淤的处理方案。2、路基填筑方案

a.填料选择及填筑过程

锦州填海路段，针对试验段路基的浸水部分和非浸水部分采用不同的填筑材料及填筑方法。

浸水部分路基考虑到海水对其冲击、腐蚀及路基的强度、稳定及耐久性要求，我们采用粒径较大的开山毛石，特别是迎海面，我们选用的毛石粒径更大一些。因为开山毛石的强度较高，单轴抗压强度都超过80MPa，足以支持上面部分的荷载；同时，石块之间相互嵌挤，纵横交错，侧向移动较难，保证填筑的路基相对较为稳定；并且石块之间存在着缝隙，有利于路基两侧的海水流通，减少海水对路基的冲击和路基两侧水力梯度，可以充分保证路基的耐久性。

b.浸水路基填筑后需要解决的问题

根据路基施工规范的要求，路基必须密实、均匀、稳定才能保证路面长年处于良好的服务水平，浸水填石路基由于条件限制，一般只能采取倾泻抛填的方式填筑且一次性填筑厚度要超过2.9m，所以我们将面临三个需要解决的问题：一是路基底部存在的淤泥质软弱地基不能得到有效加固引起的路基稳定性问题；二是因水面以下路基不能分层压实而引起的整个路基填筑体的强度问题；三是滨海公路工期紧张，而浸水填石路基填方工程量大，对压实的工作效率也提出了较高要求。

浸水部分路基施工时，填筑方式为倾泄式填筑，让填料按着自重方式自由下落，即沿着设计路线的中线向海中一步步填筑，然后再根据路基宽度的要求，由路线的中线向两边填筑，直到满足路基宽度的设计要求。其上填筑一层山皮土找平路基面。

在非浸水部分选用级配、透水性良好、强度较高的山皮土，采用传统的分层填筑、分层压实方式进行施工。第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术一、试验路的自然状况二、地基处理与路基填筑三、路基压实方案的选择及压实工艺四、冲击压实工艺控制五、检测结果及分析六、试验的初步结论及注意事项1、采用冲击压实技术

因为试验段为填筑高度在3m左右、且基底淤泥质软弱地基在1米左右的浸水填石路段，经过我们多次论证，该段适宜采用冲击压实技术进行碾压，利用冲击压实设备巨大的作用能量在提高填筑体本身整体强度的同时也有利于下层大粒径碎石嵌挤入淤泥质软弱地基中，加强排水挤淤的效果，从而提高路基的整体稳定性，试验证明这一技术的应用取得了良好的压实效果。2、冲击压实的作用原理

冲击压实技术主要是利用非圆形压实轮在高速滚动过程中产生的巨大作用能量来实现对土体的压实。对于土石填筑体的冲击压实，主要采用三边轮冲击压实机，施工过程中牵引机拖动三边形压实轮以12～15km/h左右的速度对地表施以揉压、碾压和冲击的综合作用，从而对土体产生大振幅冲击剪切，并以冲击波的形式向下传播，使一定深度范围内的土石颗粒产生振动响应，进而克服土石颗粒之间的吸附力、粘聚力，使土石填料得到压实。(见下图)冲击压实作用原理示意图

作用原理

作用原理冲击压实机作业现场实录第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术冲击压实技术优势

作用能量大影响深度大对填料的要求放宽施工效率高

3、冲击压实技术优势

由于冲击压实机的特殊作用机理，其压实是一个低频高幅的运动过程，其作用频率为1.5－2.0HZ，振幅为22cm，压实轮具有很大的势能；同时牵引机以12－15km/h左右的速度运行，压实轮具有极大的动能。两种能量之和远大于常规压实设备的作用能量，由于冲击式压实机的作用能量大，从而对基础能够产生更大的作用力，最大可达250T左右。

同样因为冲击式压实机的巨大作用能量，因此较常规压实设备有更大的作用影响深度，对于原基处理，影响深度可达3－4m左右。振动压路机基础强度在深度方向上发生阶梯状变化，而经冲击式压实机处理的基础，其强度沿深度方向逐渐递减，更加符合道路使用过程中的基础受力状态。（见下图）普通压路机呈锯齿分布的密度

冲击式压路机比较均匀的密度

第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术

冲击压实技术优势

作用能量大影响深度大对填料的要求放宽施工效率高

冲击压实设备产生的高能量，可以加大填层厚度，从而放宽对填料粒径级配的要求，同时对填料的含水量要求也可以适当放宽在最佳含水量的±3%左右。

冲击压实机运行速度达12－15km/h左右，是常规振动压路机的3－5倍，填筑厚度是常规振动压路机的3倍左右，每台班可以处理地基8,000－10,000m3左右（虚方），同时冲击式压实机调运灵活，不借助其它运输设备可在几十平方公里的场地范围内机动调运。

4、冲击压实技术优势第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术一、试验路的自然状况二、地基处理与路基填筑三、路基压实方案的选择及压实工艺四、冲击压实工艺控制五、检测结果及分析六、试验的初步结论及注意事项

冲压施工过程中应做好速度控制和遍数控制。1.速度控制：

为保证冲压质量，要严格控制压实机在冲压过程中的运行速度，速度过慢，则冲击力不足，难以对填筑体取得应有的压实效果；速度过快，则可能冲压轮轮瓣顶点作用于路基表面后迅速离开，冲击力没有足够的时间向下层路基传递，影响下层的作用效果。一般对于普通的土石路基，冲击压实机的运行速度应遵循先慢后快、先轻后重的原则，冲压初期速度控制在10～12km/h左右，待填筑体具有一定强度后速度提高到12～15km/h。工艺控制2、遍数控制：

应根据“沉降收敛”的控制原则确定合理的冲压遍数，避免过压，否则不仅造成经济上的浪费，还有可能导致表层扰动层厚度增加，影响压实质量。同时对于填筑厚度较小且下层为淤泥质软弱地基的路段，在冲击压实机的巨大冲击力的连续作用之下，软弱地基的孔隙水压力会迅速增大，当达到一定程度时，甚至会出现弹簧现象，为避免弹簧现象的发生，在冲碾过程中，要及时监控工作面的变化，同时控制每次连续冲碾的遍数，适时停止冲压或适当调整冲压速度，一般应待孔隙水压消散趋于平稳或者消散到最高孔隙水压力的30%时，方可重新开始冲碾。第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术一、试验路的自然状况二、地基处理与路基填筑三、路基压实方案的选择及压实工艺四、冲击压实工艺控制五、检测结果及分析六、试验的初步结论及注意事项

冲击压实施工过程中，以五遍为一个检测单元，进行沉降量、承载板以及弯沉检测，共冲压二十遍。

1、沉降监测

2、载荷试验

3、弯沉检测

结合现有施工规范的经验方法，冲击碾压采用“沉降收敛”的方式，即以若干遍数为一个检测单元，检测每个单元的沉降量小于某一规定的数值之后，认为冲击压实已经达到了其作用效果，再继续追加遍数意义不大。

随着冲压遍数的增加，总沉降量不断增大，但每个检测单元的沉降量逐渐减小，沉降趋于收敛，表明经冲压之后填筑材料的孔隙率不断减小，压实度不断提高。

冲击压实施工过程中，以五遍为一个检测单元，进行沉降量、承载板以及弯沉检测，共冲压二十遍。

1、沉降监测

2、载荷试验

采用直径为30cm的承载板共进行了9个点的现场载荷试验，共获得了16组数据，冲碾20遍后计算回弹模量平均值达到79.8MPa。

从图中曲线可以看出，冲压5遍时回弹模量不升反降，但随着冲碾遍数继续增加，回弹模量又不断提高，较冲碾之前提高达10%。初步分析是由于路堤顶层为40cm左右山皮土，冲碾之前，路基已经振动压路机碾压并静置了较长时间，路基表面以下几十公分厚度范围内的土石填筑体形成了一定结构强度，经冲压之后，这种结构强度被破坏，使得回弹模量降低，但随着冲碾遍数的增加，深层的填筑体被进一步压实，路基的整体强度又不断提高，从而回弹模量也逐步增大。

五、检测结果及分析第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术

冲击压实施工过程中，以五遍为一个检测单元，进行沉降量、承载板以及弯沉检测，共冲压二十遍。

2、载荷试验

3、弯沉检测

采用由于冲击压实机的作用特点，压实轮轮瓣会对冲压工作面表面产生水平剪切作用，造成表层材料的扰动，工作面起伏不平，因此经冲压后的工作面必须进行整平，并采用振动压路机碾压2~3遍后方可进行弯沉检测。

为了验证表层土石混填材料的结构强度对弯沉结果的影响，在冲压后3天和30天，分别采用5.4m贝克曼梁对整个冲碾试验段进行弯沉检测，测试车辆为后轴轴载100kN的载重车辆。

桩号冲压后3天弯沉（左幅）0.01mm冲压前3天弯沉（右幅）0.01mm冲压后30天弯沉（左幅）0.01mm冲压后30天弯沉（右幅）0.01mm左轮右轮左轮右轮左轮右轮左轮右轮K12+4751461661141461081008080K12+450130168110130748090100K12+42516426417216014011086100K12+40020617816415212813096104平均值160.6100.4标准差40.119.4代表弯沉值（0.01mm）240.8139.2K12+400—K12+500冲压后不同时间的弯沉测试结果

从弯沉检测结果可以看出，冲压之后在确保良好整平和振动压路机碾压之后，弯沉结果能够满足280（0.01mm）的弯沉设计要求，并且由于表层40cm左右的土石混填材料在经过较长时间的静置后，形成一定的结构强度，而这一层厚又对弯沉测试结果具有重要影响，因此30天后重新检测得到更好的弯沉测试结果，所有测点的弯沉测试结果均较之前的测试结果大幅度减小。

五、检测结果及分析第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术一、试验路的自然状况二、地基处理与路基填筑三、路基压实方案的选择及压实工艺四、冲击压实工艺控制五、检测结果及分析六、试验的初步结论及注意事项

1.从各项检测数据可以看出，使用冲击压实技术对填筑厚度在3m左右、淤泥深度1m左右的浸水填石路堤具有良好的压实效果，在技术上是可行的；而且冲击压实的造价与振动压实造价基本相当，不到强夯的二分之一，在经济上是合理的；同时在确保施工质量的前提下，采用冲击压实技术可以加快施工进度，其施工效率是常规振动压路机的3－5倍，是强夯的5－8倍。综上所述，冲击压实技术在技术、经济、效率等方面具有明显的优势，值得我们在今后的类似工程中进行推广应用。

2.由于填筑材料及工程地质的多样性，目前还不能建立压实厚度、压实遍数以及压实质量之间较为明确的相关关系，为保证施工质量，对于类似工程，应根据路基周边环境、淤泥厚度以及路基填筑材料及厚度，在进行冲击压实之前选取有代表性的路段做一试验段，通过试验段取得最佳遍数、工作速度、间隔时间等相关数据，由此确定合理的冲击压实施工参数。六、试验的初步结论及注意事项第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术3.由于路基在冲压结束后，表面会起伏不平，尤其是路基较薄弱的位置起伏更大，同时会存在一定厚度的扰动层，为了避免降雨而造成路基表面积水，影响路基质量，要对冲压完工后的路段及时整平并采用振动压路机进行碾压，此后方可进行弯沉、承载板等相关检测。六、试验的初步结论及注意事项第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术4.用承载板和弯沉检测来对冲击压实的作用效果进行评价存在一定的随机性，尤其是冲压之后马上测量的效果往往与静置一段时间后的效果相差很大，因此在采用这两种方法对压实效果进行评价时一定要结合其它的测试手段，对数据进行综合分析后方可做出结论。六、试验的初步结论及注意事项第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术

5.采用“沉降收敛”的方法对冲击压实的施工过程进行控制是一种方便有效的措施，为了达到最佳的压实效果，沉降收敛值应越小越好，但考虑到目前沉降观测的精度，将两个相邻单元的沉降量小于0.5－1cm作为收敛值是合适的。需要强调的是，采用沉降收敛控制的前提是冲击压实机的作业速度是合理的，速度过慢，则冲击力不足，很有可能冲压几遍就达到了所谓的“沉降收敛”，但实际上路基还远没有压实。六、试验的初步结论及注意事项第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术

6．填石路堤表面填筑一定厚度的细粒材料，不仅有利于为冲击压实机提供良好的工作面，使冲击压实机获得较大的速度，同时也可避免冲击压实轮直接作用在大粒径碎石上给设备造成损害，因此建议在具备条件的地方，填筑体表层尽可能铺筑30cm左右的细粒材料。六、试验的初步结论及注意事项第一部分：潮差侵蚀路段路基填筑与压实技术第二部分：潮差侵蚀路段防护工程为解决柔滨海公铲路迎海肃侧路基吗的消浪慨、防护拘及抗冰配破坏等画问题，粉我们多恶次邀请闹哈尔滨讽工程大萍学和大留连理工照大学专块家到现询场调研药，在反阿复论证炒的基础免上，结莫合实际清情况，互确定采胸用栅栏锈板防护沫和六角耍空心块馒防护二疑种技术花方案。高同时充资分考虑绢了防腐恢、防冻呆、海浪角冲刷等宗因素对脏砼预制批件的影面响，进圾行了施粘工图设月计及砼呼配合比宪设计，幼设计图猪如下：第二部分芳：潮差侵膛蚀路段防乌护工程第二部龟分：潮部差侵蚀夸路段防洽护工程甲型栅括栏板平召面图杜乙录型栅栏籍板平面全图六角空卵心块平疼面图第二部分呢：潮差侵滥蚀路段防唐护工程栅栏板之防护俯乐视图第二部咽分：潮援差侵蚀狮路段防渔护工程六角块与躲栅栏板防女护俯视图第二部柔分：潮蕉差侵蚀抹路段防鞠护工程防护横况断面图第二部怀分：潮声差侵蚀安路段防虫护工程截止目场前，哈报工大已户完成了穷两种防炒护方案鸽的相关贫验算和糖设计工援作，施载工单位源也完成益了部分巧防护板锡块的预畏制和铺采筑工作活（见下之图）。栅栏板防幻玉护实景图刷栅栏板符与六角块归防护效果沉图第二部第分：潮胃差侵蚀听路段防域护工程通过计算太分析及实堵际观测，冈我们总结泊出栅栏板甜、六角块潮防护具有厨以下特点置：1、在消浪瞧能力方释面：由于栅比栏板、六烘角块的粗隶糙率和渗升透率都比赔较大，通乱过计算它汇比一般的劲混凝土预跟制件的摩显擦系数大副得多，因阵此，在消运能方面作涨用明显。简另外，应咏用栅栏板校、六角块怒做护面体许可以极大株的降低波年浪的爬高挺值，从而晒可以降低背路堤填筑摄的高度。灰所以我们摸认为，这兄二种防护探形式均是暂消能作用退明显、外宵型美观的烦护面体。第二部分超：潮差侵姜蚀路段防蒜护工程2、在防护作摘用方面：由于许栅栏板双的体积扰都在3立方米意以上，奶其质量猎约7.5吨，厚度谜为0.5米；六吊角块体积昆在1立方米以弊上，质量脊约2.5吨，厚度穗为0.5米，从摇栅栏板半、六角储块的体抵积、质北量和厚霉度这几遣个指标摘上来看位都超过钟了根据活海洋水烫文资料切所计算亦的护面糊体的指字标要求修，满足镇了防护苏设计的这要求。第二部循分：潮凑差侵蚀究路段防蒙护工程3、抗冰破坏虏的能力：栅栏板、现六角块均喂采用标号杨为C35的混凝土窄预制，通受过计算，寻锦州地区狗冬季海洋糠中的冰块票对护面体取的作用力予小于护面益体所能承羞受的作用目力，即使无按最不利跑的情况计浊算，假设位所有的冰脉力均作用