徐玉良 刘伟
中交一航局第五工程有限公司 河北秦皇岛 066002
摘要：为了解和掌握风积砂路基施工的工艺和参数，蒙华铁路在施工中从多个方面对风积砂路基填筑施工进行了研究与试验，并对相关试验参数和填筑工艺进行了总结，风积砂水坠法和湿压法施工的可实施性可为类似工程施工提供一定借鉴经验。
关键词：风积砂;路基;填筑;水坠法;湿压法
1工程概况
1.1工程项目概况
蒙华铁路本施工段位于鄂尔多斯境内，铁路路基采用风积砂作为路基本体填料。路基由基床表层、基床底层、基床以下路堤及路基两侧防护边坡组成，设计对基床以下路堤C组土的要求为地基系数K30不小于80MPa/m，相对密度Dr不小于0.70。
1.2工程地质水文情况
本区段地处毛乌素砂地的边缘，区段多分布流动砂丘和半固定砂丘，风砂对拟建铁路的危害程度由中等至严重。地质情况由上至下为细砂，砂岩。局部地区存在浸水软弱表层。
2风积砂路基填筑难点
风积砂颗粒属于细粉砂，砂粒级配不连续，在天然条件下呈完全松散状态，抗剪性能差。填料摊铺后由于其颗粒间缝隙较大，渗水较快，基本没有保水性。如果碾压遍数不足，其相对密度及地基承载力将达不到设计要求；如果碾压遍数过多，将会使密实的砂粒再次重新分布，也不达不到设计要求，并出现表层越压越松情况。
3风积砂密实原理及工艺选择
风积砂密实目前一般有水坠密实法，湿压法，干压法三种方法。水坠法是利用水在重力的作用下向下渗流将填料中的空气挤出的同时将砂颗粒吸附在一起，并使用机械设备辅助压实，达到设计的密实度指标；湿压法主要为采用碾压设备将风积砂填料在最优含水率状态下挤压密实。干压在采用碾压设备将风积砂填料在天然含水率状态下挤压密实。
密实就是把砂粒之间的水分和空气挤压出来，从作用机理考虑，水坠法和湿法原理基本相同，步骤一样，区别在于渗流导向这一步，水坠密实法施工时因为砂颗粒达到饱和水状态，碾压时多余的水分可以充分帮助砂粒微观结构重新组合。结合本地区其他铁路的施工来看，干压法基本没有成功案例，所以本工程只对水坠密实法和湿压法这两种工艺进行重点研究。
4试验段典型施工及参数确定
试验段采用水坠密实法和湿压法分别进行施工，从填料物理性能，松铺系数，分层厚度，压实机械的选择和组合，压实的顺序和遍数，耗水量，每种机械的施工功效等方面进行了对比研究，并确定了其各自工艺适用范围及要求。
5施工工艺方法
按“上料区”、“碾压区”“平整区”“检测区”划分四区段，每区段长50m，以200m作为一个报验检验区段，形成流水作业。
5.1水坠法施工
（1）施工准备
采用挖掘机配合装载机进行线路清表，清表厚度30cm，清除杂草、树根等；根据计算的需水量进行水坑或水井打设（间距100m左右）。
（2）地基处理
根据设计要求，地基处理采用自重22t的YZ22D压路机进行重型碾压，路堤处理范围为无排水沟时路堤坡脚线外4.0m。
（3）测量放样
按线路路基超填0.5m放出施工坡脚线，设置该层工程控制桩，间距10m。现场白灰绘制7m×8m方格网。
（4）上料摊铺、粗平
运距小于100m段落，采用装载机上料，推土机推料，运距大于100米段落，采取自卸车上料效率较高，间距100m～150m在路基坡面修筑3.5m宽红砂岩马道，，车辆直接在路基上倒退后卸料。每层虚铺厚度34～35cm。
（5）施做挡水围堰
挡水围堰尺寸为7m×8m，下底宽40cm，高度20～25㎝，由人工修筑。
（6）水坠施工
每个土埂围堰内的蓄水高度为20cm，在土埂达到蓄水高度的情况下持续浇水2min，平均每格浇水时间为12min。停止浇水10min后方格内水下渗结束未见大面积积水，可以进行粗平，进行下一工序施工。
（7）装载机碾压密实
水坠结束后，由装载机初步粗平，装载机碾压，按照装载机装料碾压3遍（2纵1横，第一遍与第二遍错位1/2轮迹），碾压设备速度7km/h。碾压顺序按照“先两侧、后中间”的方式进行。
（8）平地机精平
装载机碾压完毕后使用平地机精平，修路拱。
（9）压路机碾压收面
平地机精平完毕后使用压路机静压1遍。
（10）试验检测
路基顶面碾压结束后取样检测干密度，计算相对密度。并对相对密度及地基系数K30等进行检测，不合格时应重新碾压，直至合格。由于风积砂表面失水较快，一般路基碾压完成后立即进行试验检测。
5.2湿压法施工
（1）施工准备
湿压法用水量相对较少，每施工300m3土方需要洒水32m3，现场打设水井1口，水井布设间距为200m，现场配备洒水车进行辅助洒水作业。
（2）地基处理、测量放样、上料摊铺（每层虚铺厚度34～35cm）、粗平的施工均与水坠法相同。
（3）洒水
按照计算的用水量用人工喷洒的方式进行浇水湿润，浇水要均匀，可采取多管道小管径小流量的方式浇水，不得直接集中冲刷。
（4）碾压密实
浇水后由装载机碾压，按照装载机装料碾压6遍（2纵2横，第一遍与第二遍错位1/2轮迹），碾压设备速度7km/h。碾压顺序按照“先两侧、后中间”的方式进行。
（5）平地机精平，压路机碾压收面及试验检测等工序与水坠法相同。
6经验与总结
6.1施工效果
本区段共计完成380万方的路基填筑，采用湿压法填筑21万方，采用水坠法填筑359万方，共验收4860批次，一次合格率100%。其相对密度及K30试验数据分布如下：
表1 路基相对密度及K30试验数据统计表
通过现场的施工检验了典型施工所确定的各项参数是合理的，施工工艺是可以行的。
6.2水坠法与湿压法对比分析
经施工对比路基采用水坠密实法施工效果比较好，施工适应性最强，对所有风积沙路基基本都适用。但水坠法需水量特别大，且填筑层数越高水下渗量越大，需水量也越大，所以水坠法适合富水区域填筑高度较低的路基。湿压法单位面积需水量较水坠法少，不受路基填筑高度影响，施工适应性较强，效率及质量稳定，具有较大的推广价值，适用大部分风积沙路基。
6.3时间与检测数据的关系
现场对碾压完成后的路基在不同的时间区段的进行分别试验检测。
通过试验得知在压实结束4h后，实测相对密度指标开始下降，搁置时间超过12h后相对密度指标达到设计要求的点位不足50%；在压实结束2h后，实测K30指标开始下降，搁置时间超过10h后K30指标指标达到设计要求的点位不足50%。故完成碾压施工并试验合格后应在2h之内进行下道工序的施工，隔日施工则需对表层再次进行补水重复碾压。现场施工时当施工层尽量做到当天施工当天检测当天覆盖。
7结语
通过对风砂路基填筑压实工艺的试验研究，了解了风积砂的基本特性及各种参数，确定了最为有效的施工机械设备及最经济的施工设备组合，总结出了风积砂路基填筑的标准施工方法及合理的技术参数，为类似工程施工提供一定借鉴。
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论文作者:徐玉良,刘伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/23
标签：路基论文; 密实论文; 平地机论文; 区段论文; 密度论文; 装载机论文; 填料论文; 《防护工程》2018年第12期论文;