風(fēng)沙路基填筑工藝研究

胡 波

錦州鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 錦州 121000

1 概述

隨著我國鐵路建設(shè)高潮的不斷興起，沙漠、戈壁鐵路的修建技術(shù)方面需要進(jìn)一步展開深入研究，目前風(fēng)沙路基段的路基設(shè)計(jì)，在基床表層以下多采用風(fēng)積沙填筑，路基填層中間每隔0.5m兩側(cè)各設(shè)2.5m土工格柵加筋防護(hù)，然后用0.2m厚卵石包坡；路基兩側(cè)設(shè)防護(hù)林及沙障等防沙固沙措施以防止風(fēng)蝕作用對(duì)路基的破壞。風(fēng)沙路基施工是一項(xiàng)環(huán)境保護(hù)與工程建設(shè)并重的工程，特別是風(fēng)沙路基在自然條件與施工條件惡劣的情況下，既要保證沿線沙荒的防風(fēng)固沙和環(huán)境保護(hù)，又要保證工程施工順利進(jìn)行。

2 風(fēng)沙路基填筑施工工藝

應(yīng)選擇少風(fēng)和有雨季節(jié)施工，避開夏季，并在大風(fēng)來臨前配套完成。如必須在有風(fēng)季節(jié)施工，考慮在停風(fēng)時(shí)段，且配足臨時(shí)防護(hù)材料。應(yīng)集中力量分段施工，沙方工程與防護(hù)工程同時(shí)進(jìn)行，施工一段完成一段。

沿線路縱向把相鄰區(qū)段劃分為“填筑區(qū)、平整區(qū)、碾壓區(qū)、檢測區(qū)”四個(gè)循環(huán)作業(yè)區(qū)。一般風(fēng)沙路基采取機(jī)械化平行流水作業(yè)的方法進(jìn)行，輔以人工，合理選配推土機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)、自卸汽車、灑水車、壓路機(jī)等，形成配套作業(yè)能力。根據(jù)填料類別、土方調(diào)配、施工場地等條件，確定所采用的機(jī)械。采用挖掘機(jī)挖裝土、自卸汽車運(yùn)輸、壓實(shí)采用重型振動(dòng)壓路機(jī)。橫斷面全寬縱向水平分層填筑。路基填筑按“三階段、四區(qū)段、八流程”的施工工藝。檢測采用K30荷載儀和灌水法。

結(jié)合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，以沿線占主要數(shù)量的風(fēng)沙積沙為填料。經(jīng)路基試驗(yàn)，確定經(jīng)濟(jì)合理的施工方法，確定填筑碾壓機(jī)械的選配，確定最佳含水量的控制范圍和控制方法，確定最佳鋪土厚度、壓實(shí)方法、壓實(shí)遍數(shù)及防護(hù)措施等。獲得技術(shù)參數(shù)：填土厚度、碾壓遍數(shù)等。路基本體采用大型機(jī)械施工，嚴(yán)格按照三階段、四區(qū)段、八流程施工。

三階段：準(zhǔn)備階段→施工階段→竣工階段。

四區(qū)段：填筑區(qū)→平整區(qū)→碾壓區(qū)→檢驗(yàn)區(qū)。

八流程：施工準(zhǔn)備→基底處理→粉碎拌和→分層填筑→攤鋪整平→機(jī)械碾壓→路基檢測→路基面整修。

每層的施工工藝流程為“四區(qū)段、六流程”，“四區(qū)段”為驗(yàn)收基床底層階段、攪拌運(yùn)輸階段、攤鋪碾壓階段、檢測整修階段；“六流程”為拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、檢測和修整養(yǎng)護(hù)。

3 施工程序

風(fēng)沙路基的施工工序?yàn)椋夯浊謇頊y量放線→填料前基底清理碾壓→基底檢測→拉運(yùn)土方分層填筑→推土機(jī)攤土粗平→分格澆水→平地機(jī)整平→壓路機(jī)碾壓→質(zhì)量檢測→下步工序施工。

3.1 測量放線

首先放出路基的中心線，直線段每50m一樁、曲線段每25m一樁，然后在路基兩側(cè)適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行拴樁。再根據(jù)每填筑層頂面標(biāo)高放出每層風(fēng)積沙填筑的邊線。邊線采用竹竿控制，每50m一樁，樁上必須插紅色三角測量旗幟。竹竿長度一般為90cm左右，上面間隔30cm涂刷紅、白漆。風(fēng)沙地區(qū)筑路時(shí)，路線主要控制樁、護(hù)樁、水準(zhǔn)基點(diǎn)樁、路基邊樁等均應(yīng)設(shè)置明顯的標(biāo)志，并妥善保護(hù)，以防被沙埋沒。

3.2 基地處理

基底表層為松散土層時(shí)，根據(jù)土層厚度分別處理。施工前對(duì)滲水土進(jìn)行取樣篩分試驗(yàn)，選用級(jí)配良好的天然滲水土，其泥含量不大于5%，且不含有機(jī)質(zhì)、垃圾等雜質(zhì)。在穩(wěn)定斜坡上，當(dāng)?shù)孛鏅M坡為1:10～1:5時(shí)，清除草皮；1:5～1:2.5時(shí)，原地面自下而上挖成寬度不小于1m的臺(tái)階，隨開挖隨填筑壓實(shí)，保持臺(tái)階穩(wěn)定；大于1:2.5或地基有松軟地層時(shí)，按設(shè)計(jì)文件進(jìn)行處理。地基土密實(shí)、且地面橫坡緩于1:10，但路堤高度小于基床厚度的地段，清除基底范圍的地表草皮，用壓路機(jī)壓實(shí)。

3.3 鋪設(shè)土工格柵

土工格柵下的土層頂面整平、壓實(shí)后，人工鋪設(shè)土工格柵，土工格柵要拉直、拉平，無扭曲、褶皺和損壞，長孔方向和線路橫斷面方向一致，幅與幅之間的搭接不小于0.3m，上下層之間的接縫要錯(cuò)開0.5m以上。土工格柵上鋪設(shè)的填料用人工或輕型機(jī)械運(yùn)卸，推進(jìn)填筑，分層散鋪整平，采用輕型壓實(shí)機(jī)械碾壓達(dá)到規(guī)定部位的密實(shí)度要求。土工格柵上填料厚度大于0.6m后才能通行重型壓實(shí)機(jī)械。

3.4 分層填筑

風(fēng)積沙路堤，要根據(jù)設(shè)計(jì)斷面，分層填筑、分層壓實(shí)。分層的最大松鋪厚度要根據(jù)壓實(shí)機(jī)械的不同來定。如采用自重在15T以上前后輪驅(qū)動(dòng)的自行式振動(dòng)壓路機(jī)分層碾壓時(shí)，最大松鋪厚度不能超過40cm；如采用140馬力以上的推土機(jī)分層碾壓時(shí)，最大松鋪厚度不能超過50cm。由底部開始按橫斷面全寬縱向水平分層填筑，逐層壓實(shí)，盡量選用同類土填筑。當(dāng)采用不同的填料時(shí)，要按土類有規(guī)則的分層填筑，將透水性大的土層置于透水性較小的土層之上，不得混雜使用，以利水分排除和路基穩(wěn)定，避免形成水囊和產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象。填筑松鋪厚度按照試驗(yàn)段確定參數(shù)控制，一般不大于50cm，最小不小于15cm。在填筑區(qū)內(nèi)，依據(jù)車容量計(jì)算推土間距，以便平整時(shí)控制其厚度均勻，而不至于土方浪費(fèi)。填筑時(shí)應(yīng)由專人指揮卸料，水平分層填筑，先低后高，先兩側(cè)后中央。

3.5 碾壓

風(fēng)積沙的壓實(shí)工藝與傳統(tǒng)路基填料的壓實(shí)工藝有明顯的不同，風(fēng)積沙的壓實(shí)主要靠水沉法，傳統(tǒng)的壓路機(jī)碾壓方法對(duì)風(fēng)積沙壓實(shí)效果不太明顯。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要灑水均勻合適，壓路機(jī)碾壓（靜壓）2遍～3遍，風(fēng)積沙的壓實(shí)度就完全滿足規(guī)范要求。采用壓路機(jī)過度碾壓反而造成風(fēng)積沙表面松散，壓實(shí)度下降。風(fēng)積沙填筑的虛鋪厚度至今尚無具體明確的規(guī)定，但在實(shí)際施工過程中，一般虛鋪厚度控制在30cm～50cm。而第一層風(fēng)積沙的虛鋪厚度一般應(yīng)偏大，宜在50cm以上。虛鋪厚度的控制方法必須采用邊樁竹竿掛線的方式。

風(fēng)積沙碾壓時(shí)應(yīng)遵循以下原則：碾壓前，用灑水車補(bǔ)灑水，控制填筑層含水量比最佳含水量大2%～3%，以補(bǔ)償施工中水分的下滲和蒸發(fā)。振動(dòng)壓路機(jī)以50m～100m做為一個(gè)碾壓段，按先靜壓后振動(dòng)、先兩邊后中間、先慢后快的順序碾壓4遍～5遍，最大時(shí)速不超過4km/h。

由于風(fēng)積沙成型后的抗剪強(qiáng)度較差，振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)后表層5cm～10cm密實(shí)度較低呈松散狀，作為中間層，不會(huì)影響路基質(zhì)量。這是因?yàn)轱L(fēng)積沙透水性好，上層施工時(shí)，水在沙層中直接往下滲，該松散薄層的含水量增大，在壓路機(jī)的作用下，密實(shí)度將達(dá)到規(guī)定值。實(shí)踐證明，振動(dòng)壓路機(jī)的有效壓實(shí)范圍可達(dá)50cm，并且在有效壓實(shí)范圍內(nèi)越往下密度越大。

風(fēng)積沙含水量過大，碾壓時(shí)出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象不會(huì)對(duì)純風(fēng)積沙填筑的路基質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，由于風(fēng)積沙的濾水作用和水穩(wěn)性好的特點(diǎn)，出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象的路基填方不用翻挖，只要等待約1小時(shí)后碾壓即可達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度。

3.6 路堤基床填筑

基床填筑壓實(shí)工藝按基床以下路堤填筑壓實(shí)工藝進(jìn)行，填筑前將基床與基床以下路堤的分界面及基床底層與面層分界面壓實(shí)、整平，并經(jīng)檢查核對(duì)高程后再分別按基床構(gòu)造的規(guī)定填筑壓實(shí)；基床填筑松鋪厚度按照試驗(yàn)段確定參數(shù)控制，但不得大于30cm，填筑體積（在土樣沒有變化時(shí)）每10000m3時(shí)，必須重做土工試驗(yàn)，據(jù)此確定壓實(shí)質(zhì)量，壓實(shí)質(zhì)量必須滿足《規(guī)范》要求。

基床表層厚度為0.6m，施工時(shí)按照兩層施工，上層、下層施工厚度為0.3cm?；脖韺觾?yōu)先采用A組填料，其次采用B組填料，填料的顆粒粒徑不得大于150mm?；脖韺蛹盎驳讓拥膲簩?shí)標(biāo)準(zhǔn)符合規(guī)范規(guī)定。

3.7 路基密實(shí)度檢測

由于風(fēng)積沙是一種比較特殊的路基填料，采用傳統(tǒng)的重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)方法，對(duì)風(fēng)積沙不是特別適用。而且，試驗(yàn)原理與現(xiàn)場實(shí)際施工工藝差別較大。現(xiàn)在，對(duì)于風(fēng)積沙的標(biāo)準(zhǔn)干容重測試方法，還存在一定的分歧和爭議。一般認(rèn)為，采取相對(duì)密度法測定風(fēng)積沙的標(biāo)準(zhǔn)干容重，是比較科學(xué)并符合現(xiàn)場實(shí)際的一種方法。同樣，對(duì)風(fēng)積沙路基填筑壓實(shí)度的檢測方法也存在一定的分歧。傳統(tǒng)的灌沙法檢測程序復(fù)雜、時(shí)間長、而且標(biāo)準(zhǔn)砂浪費(fèi)太大。而環(huán)刀法相對(duì)比較簡單、而且檢測速度較快，但試驗(yàn)數(shù)據(jù)卻存在不準(zhǔn)確和偏差較大的情況。

建議路基填筑層壓實(shí)度用相對(duì)密實(shí)度和地基系數(shù)雙控檢測，用核子密度儀測路基填筑層的干密度，每層沿縱向每100m等間距檢查2個(gè)斷面6個(gè)點(diǎn)，每斷面左、中、右各1點(diǎn)，左、右點(diǎn)距路基邊緣1m處。測后求得壓實(shí)系數(shù)滿足各部位相應(yīng)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；用K30荷載板檢測路基填筑層得地基系數(shù)，每填高0.9m，縱向每100m檢查2個(gè)斷面4個(gè)點(diǎn)，距路基邊緣1m處2點(diǎn)、中間2點(diǎn)，不足0.9m亦檢查2個(gè)斷面4點(diǎn)；地基系數(shù)K30滿足各部位相應(yīng)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，方可進(jìn)行下道工序。

沉降觀測：對(duì)中心高度大于10m的路堤，施工期間選定代表性斷面進(jìn)行沉降觀測。觀測點(diǎn)分別埋設(shè)在路堤基床以下部分的1/3、2/3處和基床底面。

[1]鐵道部.鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 TB10202-2002[S].北京：中國鐵道出版社.

[2]鐵道部.鐵路路基施工規(guī)范 TB10202-2002[S].北京：中國鐵道出版社.

[3]鐵道部.鐵路鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范 TB10035-2002[S].北京：中國鐵道出版社.

[4]鐵道部.鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)TB10414-2003[S].北京：中國鐵道出版社.