韋羅高速沖積平原區(qū)風(fēng)積沙路基壓實工藝

邊艷妮，薛 方

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安 710065)

韋羅高速沖積平原區(qū)風(fēng)積沙路基壓實工藝

邊艷妮，薛 方

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安 710065)

以省級高速榆商線韋莊至羅敷公路為依托工程，總結(jié)以往沙漠地區(qū)風(fēng)積沙路基的設(shè)計與施工經(jīng)驗，針對該地區(qū)風(fēng)積沙中含水量的大小，進行風(fēng)積沙材料的工程特性試驗，根據(jù)試驗結(jié)果采用兩種不同的壓實方法進行試驗路的鋪筑并進行路基質(zhì)量檢測，根據(jù)路基檢測結(jié)果選擇合理的路基壓實方法。

風(fēng)積沙；含水量；壓實工藝；施工

1 引 言

韋羅高速公路LJ4標(biāo)穿越渭洛河流域風(fēng)積沙地區(qū)，該區(qū)以固定、半固定沙丘和沙壟為主，屬平原微丘地形，沙漠地貌。路基全長13.7 km，路基兩側(cè)植被覆蓋較好，地下水埋深較淺，水源豐富。具有較為豐富的風(fēng)積沙資源，本著節(jié)約投資，就地取材的原則，特將此段路基設(shè)計為風(fēng)積沙路基。

為了使風(fēng)積沙路基達到最佳壓實效果，以確保路基強度，提高路基的抗變形能力，本文在分析該地區(qū)風(fēng)積沙工程特性基礎(chǔ)上，總結(jié)目前國內(nèi)外施工單位現(xiàn)有的施工機械，選擇適合該地區(qū)風(fēng)積沙路基施工的機械，通過采用不同的施工工藝進行路基試驗路驗證。對試驗結(jié)果進行分析對比，得出適合該地區(qū)風(fēng)積沙路基的施工工藝，同時指導(dǎo)其他類似工程地區(qū)風(fēng)積沙路基施工。

2 風(fēng)積沙的特性

本文選取該路段不同樁號及不同位置的風(fēng)積沙進行高密度取樣，分別對沿線風(fēng)積沙開展物理化學(xué)特性試驗、加州承載比、回彈模量等力學(xué)特性試驗及最大干密度等室內(nèi)及室外試驗。部分試驗結(jié)果，見表1～表8。

表1 風(fēng)積沙相對密度試驗結(jié)果

表2 風(fēng)積沙顆粒組成

表3 天然密度及天然含水量試驗結(jié)果

表4 最佳含水量時不同干密度

表5 不同狀態(tài)下的CBR值

表6 試驗路路基CBR計算結(jié)果

表7 不同干密度下的風(fēng)積沙土基回彈模量值

表8 不同壓實方法的最大干密度

通過試驗結(jié)果可知：該地區(qū)風(fēng)積沙中細粒組含量基本上在5%～15%，屬于沙類土中含細粒土沙；風(fēng)積沙天然含水量及天然密實度較沙漠地區(qū)風(fēng)積沙稍大；風(fēng)積沙由松散狀態(tài)到密實狀態(tài)的壓實過程較短；風(fēng)積沙顆粒的硬度和強度均較大，其風(fēng)化程度較低，具有較高的機械穩(wěn)定性。該地區(qū)風(fēng)積沙的各項技術(shù)指標(biāo)均符合相關(guān)要求，由此可知：該風(fēng)積沙從顆粒特征、壓實性及耐久性考慮均可用于路基填筑，其作為路基填料在技術(shù)上是完全可行的。

3 風(fēng)積沙壓實工藝

3.1 壓實工藝選擇

眾所周知，路基壓實工藝的選取取決于路基填料室內(nèi)最大干密度確定方法的選取，而室內(nèi)最大干密度的確定方法與路基填料的含泥量及含水量密切相關(guān)。一般情況下，沙漠地區(qū)風(fēng)積沙天然含水量很低幾乎為零，且水資源匱乏，故采用干法進行室內(nèi)最大干密度試驗及室外壓實。表1～表3可知：項目沿線風(fēng)積沙天然密度基本在1.60～1.70 g/cm3之間，天然含水量在4%～9%之間，含泥量約為 5%～13%，在一定程度上有利于解決風(fēng)積沙松散易失水，抗剪能力差，不易檢測等問題。且風(fēng)積沙天然密度及天然含水量較一般干旱及半干旱沙漠地區(qū)相對要高，且含泥量較低，若采用干法進行試驗，須將風(fēng)積沙烘干至干燥狀態(tài)，這顯然不經(jīng)濟。故采用濕法確定其最大干密度并進行風(fēng)積沙振動壓實試驗。

根據(jù)該依托工程風(fēng)積沙填料的工程特性，并結(jié)合施工單位現(xiàn)有路基壓實機械設(shè)備的使用情況，本文選用灑水后的振動壓路機濕壓法及水墜碾壓法兩種施工工藝進行對比，求取達到規(guī)范要求壓實度的機械碾壓遍數(shù)，確定適合本合同段風(fēng)積沙路基的施工工藝，以指導(dǎo)風(fēng)積沙路基的全線施工，確保路基施工質(zhì)量。

3.2 試驗路鋪筑

(1)機械選型

本文在風(fēng)積沙路基壓實施工中，選用推土機及21 t振動壓路機作為主要的壓實機械。通過計算壓實功等效計算，不同壓實機械有效碾壓厚度如下：中型推土機：20～30 cm；大型推土機：30～50 cm；21 t振動壓路機：30～50 cm。本試驗選用的主要機械設(shè)備及其主要技術(shù)參數(shù)見表9和表10。

表9 振動壓路機技術(shù)性能表

表10 攤鋪機械技術(shù)性能表

(2)濕壓法施工

濕壓法施工是指風(fēng)積沙填料進行灑水達到最佳含水量后進行振動壓路機碾壓。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗及施工機械壓實功等效，濕壓法施工時風(fēng)積沙虛鋪厚度H控制在30 cm，最大干密度采用最佳含水量下的表面振動法確定。在K64+580～K64+640段進行濕壓法試驗路鋪筑，試驗每碾壓1遍進行一次壓實度檢測，由此得出符合規(guī)范要求壓實度標(biāo)準(zhǔn)的機械碾壓遍數(shù)。通過試驗準(zhǔn)備、原地表處理、填料鋪設(shè)及碾壓及封層施工等工藝完成試驗路的鋪筑。

(3)水墜法施工

濕壓法施工是指風(fēng)積沙填料進行灑水達到最佳含水量后進行振動壓路機碾壓。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗及施工機械壓實功等效，濕壓法施工時風(fēng)積沙虛鋪厚度H控制在30 cm，最大干密度采用最佳含水量下的表面振動法確定。在K64+580～K64+640段進行濕壓法試驗路鋪筑，試驗每碾壓1遍進行一次壓實度檢測，由此得出符合規(guī)范要求壓實度標(biāo)準(zhǔn)的機械碾壓遍數(shù)。通過試驗準(zhǔn)備、原地表處理、上土數(shù)量控制、推送填料與攤鋪、圍堰、灌水及碾壓和封層施工等工藝完成試驗路的鋪設(shè)。

3.3 試驗路檢測

(1)路基質(zhì)量檢測根據(jù)相關(guān)規(guī)范，風(fēng)積沙路基施工完畢后，應(yīng)進行相關(guān)檢測，其中，路基壓實度檢測尤為重要。試驗路施工時，每碾壓一遍需要對路基壓實度進行檢測。在測定斷面路基施工中線上左右各間隔一定距離位置處，將表面10 cm松散層鏟除后，測定其干密度及含水量，并由此計算其平均壓實度。為了減少壓實度檢測的誤差，當(dāng)路基含水量較小時，采用套筒灌沙法或灑水環(huán)刀法進行檢測。當(dāng)路基含水量較大時，可用普通環(huán)刀法或灌沙法進行檢測。

根據(jù)壓實度檢測結(jié)果，可以得出不同碾壓遍數(shù)對應(yīng)的壓實度。濕壓法的檢測結(jié)果為：振動壓路機碾壓1遍后，平均壓實度為89.4%；碾壓2遍后，平均壓實度為91.2%；碾壓3遍后平均壓實度為92.1%；碾壓4遍后平均壓實度為92.7%；碾壓5遍后平均壓實度為91%，碾壓6遍后平均壓實度為88.3%。

水墜碾壓法的檢測結(jié)果為：壓路機碾壓1遍后，平均壓實度為92.1%，松鋪系數(shù)1.24；碾壓2遍后，平均壓實度為93.3%，松鋪系數(shù)1.244；碾壓3遍后平均壓實度大于94%，松鋪系數(shù)1.25；碾壓4遍后平均壓實度為96.5%；碾壓5遍后平均壓實度為91.4%；碾壓6遍后平均壓實度為88%。

(2)封層質(zhì)量檢測

封層是風(fēng)積沙路基工程的最后一道工序，其完工標(biāo)志著路基工程的全部完成。所以封層的驗收至關(guān)重要。封層的檢測內(nèi)容主要有：壓實度、寬度、中線偏位、縱斷面高程、平整度、橫坡、厚度及彎沉，其中厚度及彎沉至關(guān)重要。根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTJ 059—95)中有關(guān)規(guī)定，彎沉檢測時，測試用車符合BZZ—100標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)檢測，路基封層彎沉值及其他檢測項目均符合規(guī)范及設(shè)計要求。

4 施工總結(jié)

根據(jù)檢測結(jié)果可見：風(fēng)積沙路基振動壓實時，應(yīng)嚴(yán)格控制其碾壓遍數(shù)。因為風(fēng)積沙路基并不是碾壓遍數(shù)越多越好，風(fēng)積沙路基碾壓有“疏松到密實再到疏松”的過程。碾壓遍數(shù)越多，風(fēng)積沙路基存在過振現(xiàn)象，壓實度反而降低。相對于濕壓法施工，碾壓遍數(shù)達到一定要求后，風(fēng)積沙路基采用水墜法施工能夠滿足壓實度要求。采用水墜碾壓法施工時，碾壓4遍能達到最佳壓實效果。該段路基地下水埋深較淺，水源豐富，利用既有機井和補充打井即可滿足路基施工用水要求。所以，風(fēng)積沙路基采用水墜碾壓法施工。此外，施工完畢后進行封層施工，經(jīng)檢測表明路基封層彎沉值及其他檢測項目均符合規(guī)范及設(shè)計要求，路基施工質(zhì)量合格。

[1] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路土工試驗規(guī)程(JTG E40-2007)[S].北京:人民交通出版社，2007.

[2] 范紅英.陜蒙沙漠公路不良地質(zhì)路段路基施工技術(shù)研究[D].西安:長安大學(xué)，2005.

[3] 安建林.新疆風(fēng)積沙力學(xué)性質(zhì)與動力性能研究[D].西安:長安大學(xué)，2003.

2017-03-02

U416.1

C

1008-3383(2017)03-0028-02