淺談如何在鐵路路基填筑中使用風(fēng)積砂

肖宏宇

摘 要：本文結(jié)合包西鐵路陜西段施工實(shí)踐，對(duì)如何設(shè)計(jì)使用風(fēng)積砂作為路基施工的填料，進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：風(fēng)積砂；鐵路路基；應(yīng)用

1.工程概況

包西鐵路通道陜西段工程某工區(qū)所屬的路基位于陜西省神木縣錦界鎮(zhèn)至大保當(dāng)鎮(zhèn)內(nèi)。該地區(qū)的風(fēng)速大、溫差大、冷熱變化劇烈，氣候干燥、年降雨量少，一般不足30mm；周圍毛烏素沙漠的流沙隨風(fēng)吹揚(yáng)在境內(nèi)堆積，且面積—直蔓延，分布有流動(dòng)沙丘、半固定沙丘和固定沙丘等，給鐵路施工造成困難和危害。

根據(jù)路基沿線93個(gè)風(fēng)積砂樣的篩析，粒徑為0.25～0.1mm的細(xì)砂平均占66.28%，粒徑0.5～0.25mm的中砂和粒徑0.1～0.05mm的極細(xì)砂平均占16.27%和12.69%，粒徑小于0.05ma的粉砂和粒徑1.0～0.5mm的粗砂含量很少。由于風(fēng)積砂的物理性質(zhì)所決定，應(yīng)用這種材料難以形成穩(wěn)定的路基。

2.路基試驗(yàn)段的施工

某工區(qū)把風(fēng)積砂路基試驗(yàn)段選在DK241+120-DK241+336.81位置處，長(zhǎng)度為216.81米，地勢(shì)較平坦，填筑高度在8.68-14.51m之間，共計(jì)填方74645m3。試驗(yàn)段選在這里的考慮因素為：該段的風(fēng)積砂填料為均勻、級(jí)配不良風(fēng)積砂，屬于C組填料。其不均勻系數(shù)Cu為1.85，曲率系數(shù)Cc為0.90。

2.1 試驗(yàn)范圍

基床底層填筑施工工藝；基床以下部分路堤本體填筑工藝和路基基底沉降觀測(cè)和路基面沉降觀測(cè)

2.2 路基試驗(yàn)段的施工工藝

施工全部采用機(jī)械化施工。通過試驗(yàn)來確定不同機(jī)具壓實(shí)不同填料的最佳含水量，適宜的松鋪厚度和相應(yīng)的碾壓遍數(shù)，最佳的機(jī)械配套和施工組織。

2.2.1測(cè)量工作

根據(jù)設(shè)計(jì)提供的導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行路中線和兩側(cè)邊線的放樣，10米一個(gè)樁。

2.2.3填料選擇和室內(nèi)試驗(yàn)

2.2.3.1取土

經(jīng)詳細(xì)調(diào)查，本段可利用土源為風(fēng)積砂，試驗(yàn)段土源定在204橋西側(cè)進(jìn)行取土，對(duì)填方土進(jìn)行取樣后，分別進(jìn)行顆粒篩分、土壤液限、塑限、自由膨脹率、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)等試驗(yàn)以鑒定填料類別并確定指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工的相關(guān)指標(biāo)。經(jīng)試驗(yàn)室檢測(cè)為C組填料-風(fēng)積砂，作為本試驗(yàn)段的填料。

2.2.3.2風(fēng)積砂的擊實(shí)特性

試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)重型擊實(shí)，分別配制含水量為4%、6%、8%、10%、12%的土試樣共五組，試驗(yàn)結(jié)論

2.2.4高程控制

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，以原地面壓實(shí)后的高程作為原始高程。一般情況下，風(fēng)積砂路基每填筑4層進(jìn)行高程檢測(cè)和核實(shí)每層的填筑厚度。同時(shí)進(jìn)行中線偏位的檢測(cè)，以便在施工的過程中隨時(shí)糾正中線偏差。

2.2.5上土數(shù)量控制

根據(jù)每層的虛鋪厚度、平均寬度和長(zhǎng)度，計(jì)算每個(gè)斷面計(jì)劃所需的材料用量。再根據(jù)拉料車的每車?yán)\(yùn)量，計(jì)算每個(gè)斷面所需的計(jì)劃車數(shù)。在每個(gè)斷面內(nèi)，確定卸車間距和車數(shù)。

2.2.6上土

采用大噸位自卸汽車進(jìn)行風(fēng)積砂的運(yùn)輸，自卸車盡量采用同一種型號(hào)的汽車。自卸車將風(fēng)積砂拉運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，按照確定后的卸車間距和車數(shù)進(jìn)行卸車。在卸車過程中，特別是第二層以后的卸車，必須做到風(fēng)積砂的及時(shí)澆水。

2.2.7檢測(cè)方法

檢測(cè)要求采用雙指標(biāo)控制，即環(huán)刀法及K30法。壓實(shí)度檢測(cè)用K30測(cè)試檢測(cè)地基承載力；用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)系數(shù)、含水量，作為驗(yàn)證補(bǔ)充。

每層路基填筑施工嚴(yán)格按照總結(jié)出的施工工藝進(jìn)行施工，每層采用環(huán)刀法檢測(cè)壓實(shí)度，K30采用階段性檢驗(yàn)法，每四層為一個(gè)K30檢驗(yàn)層，即挖除第四層擾動(dòng)土體檢測(cè)前三層的K30數(shù)值。

在每一層碾壓八遍后用K30平板荷載儀檢測(cè)地基系數(shù)，用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)系數(shù)、含水量，作為驗(yàn)證補(bǔ)充。若合格就采用此碾壓參數(shù)、填筑厚度和該種土質(zhì)此時(shí)的含水量。若不合格，增加碾壓遍數(shù)，若碾壓遍數(shù)超過10遍，考慮該種土含水量及填筑厚度，經(jīng)過幾次改變作業(yè)參數(shù)，直到密實(shí)度合格?？偨Y(jié)出壓實(shí)該種土的碾壓遍數(shù)和壓實(shí)度的最佳曲線。

壓實(shí)度

碾壓遍數(shù)

碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度曲線

當(dāng)填土土質(zhì)改變時(shí)，重新確定碾壓該種土的最佳參數(shù)。確定出碾壓參數(shù)后，用于指導(dǎo)全線填土路基的施工。

2.2.8原地面處理

2.2.8.1基底處理

基底按照施工規(guī)范進(jìn)行處理、平整、碾壓，使基底土層的強(qiáng)度和密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。上料前，必須將基底面灑水潤(rùn)濕、以利于增加風(fēng)積砂與地面的粘結(jié)度。地面橫坡在1：10至1：5之間時(shí)，地基土層經(jīng)檢驗(yàn)符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求，可在壓實(shí)后直接填筑。當(dāng)?shù)孛嫫露仍?：5至1：2.5之間時(shí)，應(yīng)將坡面做成臺(tái)階形，寬度做不小于2米向內(nèi)傾斜4%-6%的橫坡。

2.2.8.2原地面壓實(shí)

將原地面整平后，用18T振動(dòng)壓路機(jī)靜壓2～3遍，從路兩邊向路中線進(jìn)行。當(dāng)個(gè)別位置有翻砂現(xiàn)象時(shí)，進(jìn)行局部開挖灑水，最后碾壓至無(wú)明顯輪跡。進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，達(dá)到90%后可進(jìn)行正式路堤填筑。

2.2.9路基填筑

挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車運(yùn)輸，按放樣寬度及松鋪厚度控制卸土量，檢查含水量，含水量適宜時(shí)用推土機(jī)整平，平整度及松鋪厚度符合要求后用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓后三遍后進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，以后每增加一次碾壓后，檢測(cè)一次壓實(shí)度。

路基填挖結(jié)合部位較多，這些部位的壓實(shí)度控制就顯得尤為重要。在具體施工中，確定填挖分界線并予以標(biāo)識(shí)，從下向上逐層做出臺(tái)階，并嚴(yán)格遵循“先做填方后做挖方”的總原則。

2.2.10攤鋪整平

2.2.10.1攤鋪填料時(shí)采用推土機(jī)、裝載機(jī)粗平，刮平機(jī)進(jìn)行精平，人工配合修補(bǔ)保證攤鋪面在縱向和橫向平順、厚度一致。

2.2.10.2路堤本體與基床底層均為同種填料，填筑前先檢查填料的含水量，當(dāng)填料的含水量與最佳含水量不超過2%時(shí)立即攤鋪整平，本次試驗(yàn)段按松鋪厚度45cm、55cm、66cm分別進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2.10.3根據(jù)松鋪厚度標(biāo)記的中樁、邊樁高度，重新對(duì)填料頂標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核。

2.2.10.4按相同的松鋪厚度分別進(jìn)行填筑，具體填筑順序?yàn)椋合冗M(jìn)行松鋪45cm進(jìn)行試驗(yàn)，然后進(jìn)行松鋪66cm進(jìn)行試驗(yàn)，最后再進(jìn)行松鋪55cm進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)過試驗(yàn)室再場(chǎng)取樣，填料最大干密度1.70 g /㎝3，最佳含水量8.1%；，然后分區(qū)段進(jìn)行流水作業(yè)。

2.2.10.5填料的攤鋪采用推土機(jī)，精平采用平地機(jī)，保證每層的填筑厚度及平整度的均勻。攤平過程中用鐵鍬挖洞檢查松鋪厚度，路基橫坡設(shè)計(jì)為2%-4%，考慮土方運(yùn)送車輛的正常運(yùn)行，路基橫坡在基床底層逐步形成。在相鄰兩區(qū)段上下兩層填筑接頭處錯(cuò)開不小開3m的距離。

2.2.11含水量控制

此處風(fēng)積沙的天然含水量在4.5%-5.5%之間，最佳含水量一般為11.5%左右；按規(guī)定含水量誤差應(yīng)控制在±2%內(nèi)，要達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，施工時(shí)風(fēng)積沙含水量相對(duì)要大一些，當(dāng)風(fēng)積砂填筑時(shí)，一部分水分滲透到底部，另一部分水分蒸發(fā)掉。通過試驗(yàn)確定含水量控制在9.5%-13.5%之間效果較好，這時(shí)可以保證在最佳含水量狀態(tài)下進(jìn)行壓實(shí)。

為確定灑水量，先測(cè)定風(fēng)積砂的天然含水量W、最佳含水量W0及達(dá)到佳含水量時(shí)風(fēng)積砂的質(zhì)量Q，通過公式V。V=（W0-W）×Q/（1+W）計(jì)算出風(fēng)積砂所需加入的水量。跟據(jù)每一網(wǎng)格填料方量，計(jì)算出相應(yīng)的用水量。采用人工配合灑水車灑水，當(dāng)灑水車作業(yè)出現(xiàn)問題時(shí)，備100m水管采取人工灑水的方式進(jìn)行灑水。

含水量控制：含水量應(yīng)控制在8.1%左右即不大于最佳含水量2%時(shí)開始碾壓效果最好。

2.2.12碾壓及壓實(shí)控制

風(fēng)積砂先采用推土機(jī)碾壓四遍后，再用裝載機(jī)碾壓四遍的施工方法。經(jīng)推土機(jī)攤鋪，平地機(jī)整平，灑水車灑水后，當(dāng)含水量達(dá)到最佳含水量時(shí)，即可進(jìn)行壓實(shí)。

2.2.12.1壓實(shí)厚度的控制

碾壓前對(duì)填土層的松鋪厚度，平整度和含水量進(jìn)行檢查，記錄數(shù)值。

2.2.12.2壓實(shí)工藝

碾壓前檢測(cè)含水量，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)含水量8.5%、8.7%；碾壓設(shè)備采用推土機(jī)及裝載機(jī)結(jié)合的方式，即推土機(jī)往返碾壓四遍后，用裝載機(jī)碾壓，并且采用縱橫交錯(cuò)的方式碾壓。

2.2.12.3碾壓開始后，推土機(jī)碾壓一遍后，裝載機(jī)每碾壓一遍檢測(cè)一次壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)，用環(huán)刀法檢測(cè)壓實(shí)度、K30平板荷載儀檢測(cè)地基系數(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用推土機(jī)碾壓四遍后，再用裝載機(jī)碾壓四遍的施工方法證明對(duì)風(fēng)積砂的壓實(shí)度有明顯的作用。本文對(duì)風(fēng)積砂在鐵路路基填筑中壓實(shí)參數(shù)、施工工藝等方面進(jìn)行了分析，據(jù)此提出了施工方法，對(duì)實(shí)際施工有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。