風積砂填料填筑路基工藝淺析

田雨

摘 要：本文結合在沙漠地區(qū)采用風積作為路基填料填筑路基的實際情況，依托新建陶利廟至鄂托克前旗鐵路工程，系統(tǒng)掌握了作為路基填筑材料的風積砂力學及工程特性，為沙漠地區(qū)就地取材修筑鐵路，提供一個可供借鑒的樣本。

關鍵詞：風積砂;材料;特性

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0125-02

0 引言

我國是一個多沙漠的國家，在沙漠地區(qū)修建鐵路，各類筑路材料極為缺乏，為了研究和認識沙漠的力學特性，積極探索沙漠地區(qū)的路基施工技術，依托新建陶利廟至鄂托克前旗鐵路工程，針對沙漠地區(qū)豐富的風積砂進行研究，旨在為沙漠鐵路的施工提供可靠的理論根據，為沙漠地區(qū)就地取材修筑鐵路，提供一個可供借鑒參考的樣本。

1 工程概況及風積砂物理特性

1.1 工程概況

內蒙古新建陶利廟至鄂托克前旗鐵路工程主要位于毛烏素沙漠邊緣地帶，以固定砂丘（地）和半固定砂丘（地）為主，少量流動砂丘，多里新月形，局部呈砂丘鏈和砂壟狀分布。該段主導風向為北西向，迎風坡積砂范圍較大，厚度相對較薄，背風坡積砂范圍小，局部厚度較大，以粉、細為主，目前砂丘植被覆蓋率多在40%～70%。

毛烏素沙漠地勢西北高，東南低.風砂地區(qū)土地荒蕪，據氣象資料，當地大風出現機會多，風力強，瞬時最大風速達28.6m/s，風力不低于8級，主導風向具有隨季節(jié)變化的特征，多以西北風為主。以往植被稀疏，小風不見人，大風砂流滾，大風促使砂丘移動，埋沒農田、侵占公路，這些對鐵路路基工程均有很大的破壞作用。近年來，當地政府采取了禁牧圈養(yǎng)和機播人種的生態(tài)恢復措施，地面大部分植被覆蓋率達40%以上，原來的砂丘及砂地大部分己固定、半固定，少量地段為流動砂丘，零星地段還有風砂現象。

本施工地段沿線土質以風積砂為主，風積砂質地均勻，在全線無明顯差異，其粘度組成為粉土質細或極細。風積砂強度高且穩(wěn)定水穩(wěn)性好。

試驗結果表明風積砂塑性指數為0，可以作為路基壓實材料。

1.2 風積砂物理特性

風積砂類同于細砂，塑性低、飽水性差、顆粒間的粘結力小、滲水性好、易流失水分。自然狀態(tài)下的風積砂松散，含水量小，易受風蝕，施工較困難，不易控制施工質量。為保證路基填筑的施工質量，在正式施工開始前必須對各項指標進行試驗和分析，以便確定針對性的技術措施。

風積砂力學特性的分析：

（1）風積砂的組成顆粒很細，風積砂的顆粒粒徑均在2mm以下。一般情況下，在風力分選作用下，沙漠邊緣的顆粒粒徑大于沙漠腹地，砂丘迎風面的顆粒大于背風面。天然狀態(tài)下不同地層的基本相近，各項物理、力學性指標變化不大。

根據工程實際需要，對取土料場原材料進行篩分試驗，風積砂顆粒的粒徑均在2mm以下，級配不良，如表1所示。

由篩分結果可以看出，風積砂顆粒粒徑較均勻，組成類似于細砂土，試驗檢測出顆粒平均粒徑在0.05～1.25mm左右，級配不良。根據規(guī)范及設計要求，風積砂填料的可作為C組填料。

（2）風積砂工程特性的分析。本段填料的采用相對密度試驗取得數據。根據多次試驗數據表明，風積砂填料的最大干密度為1.70g/cm3，最小干密度為1.70g/cm3，由三次平行的試驗得出得出最優(yōu)含水率為6.5%。

研究資料表明，風積砂的振動壓實頻率與的密實度、含水量和厚度有關，一般在25～55Hz之間。風積砂的壓縮特性表明其密度變化范圍不大，幅度為0.38g/cm3，變化率為22%，說明由松散狀態(tài)到態(tài)度狀態(tài)壓實過程較短。

風積砂具有沉降量?。?1.5%），壓縮快，徐變小的特性，采用振動壓實振壓功能的深度可達到60cm以下，因此在條件允許時可采用全厚度填筑的壓實工藝。

2 工藝性試驗情況

新建陶利廟至鄂托克前旗鐵路工程TESG-1標段在DK16+700～DK16+900段進行風積砂填筑試驗，該試驗段長200米，填筑土方（C組土）12018m3。該段平均填高3.56m，地勢起伏不大，可全斷面施工，該段在設計上無任何結構物，縱斷面坡率為0。DK16+700～DK16+900邊坡高度≥4m時鋪設土工格柵，自基床表層以下每0.6m鋪設一層寬度為2.5m的土工格柵。路基基床以下為風積砂填料，如表2所示。

技術人員、現場監(jiān)理對每一層填筑跟蹤及檢測、采集數據，各項檢測數據符合設計規(guī)范要求，獲取了路基施工指導性數據，為全標段大面積的路基填筑施工提供了依據。

3 路基試驗段的實施過程

3.1 碾壓施工

測量放樣，用全站儀測量出路基中線，準確定位路基基底處理范圍，并用白灰灑出路基基底處理邊線。施工前將地基處理范圍內原地面雜草等全部清理干凈，然后用22t重型壓路機進行碾壓。壓路機的行進速度應控制在4km/h內，碾壓時自坡腳一側開始，順（逆）時針行駛。碾壓順序應符合“先兩邊、后中間”的次序，以輪跡搭接但不重疊鋪蓋整個路基表面為碾壓一遍。連續(xù)碾壓2遍（靜壓）以后，進行地面標高值的測定及其他相關設計要求的檢測項目。碾壓前后動力觸探數據，如表3所示。碾壓前后高差統(tǒng)計，如表4所示。

3.2 采取的施工工藝

測量放線→打方格線→裝載機卸土→裝載機初平→平地機精平→恢復測點→壓路機碾壓→每遍進行壓實度檢測→總結。

3.3 試驗前的準備

3.3.1 取土場情況

該段填土取自DK16+700取土場，取其土樣進行土工試驗，土的定名為風積砂，主要數據如表5所示。

3.3.2 測量放樣

施工前由測量工程師對DK16+700～DK16+900段進行測量放樣，主要內容包括該段路基中線、邊線、標高，并插上標有刻度的標桿以控制填筑厚度。

3.4 試驗層填筑

3.4.1 填筑區(qū)劃分

每個填筑區(qū)，填筑前選取3個固定點，測出其高程，用石灰打標記，采用裝載機進行填筑。DK16+700--DK16 +770虛鋪30cm，DK16+770--DK16+840虛鋪35cm，DK16+840--DK16+900虛鋪40cm。每層填筑前撒好白灰線，施工現場由專人指揮車輛按照灰線卸土，路基外側超填60cm，以確保路基外側碾壓密實。

3.4.2 標高及平整度控制

（1）攤鋪填料時采用裝載機攤平，人工配合。每一層攤鋪用水準儀控制標高，每100m測定1個點。確保路基表面的平整度、縱橫坡度。（2）根據松鋪厚度標記的中樁、邊樁高度，重新對填料頂標高進行復核。

3.4.3 由測量工程師放出對應點的標高，按照虛鋪厚度進行掛線控制

3.4.4 碾壓及壓實度控制

（1）該段取土場土樣最優(yōu)含水率為7%，初次檢測天然填料的含水率為3.8%。（2）碾壓時，采用壓路機碾壓，相對密度數值見下表。碾壓時先慢后快、由兩側至中間、輪跡重疊不小于40cm、最大速度不超過4km/h，碾壓時確保均勻，無漏壓、無死角、無明顯輪跡。（3）每一次碾壓完成后，試驗工程師進行檢測壓實度，地基系數。（4）根據現場檢測，松鋪35cm碾壓三遍后，檢測點的壓實系數滿足設計要求。（5）根據現場檢測，K30檢測采用隔層檢驗方法才能滿足設計要求。（6）碾壓程序：采用自重22t振動壓路機低速靜壓1遍→低速振壓（弱振1遍）→低速靜壓1遍。

3.4.5 標高、橫坡檢測

（1）壓實合格后重新對填料頂的標高和平整度進行復測。（2）根據填筑前后高程差計算壓實厚度，推算松鋪系數。

4 結語

通過本試驗段的施工以及所使用的機械設備和各試驗的檢測方法和采集的試驗數據同設計要求的數據對比。（1）碾壓遍數及方式建議按三遍考慮每次碾壓搭接50cm、碾壓速度為3-5km/h。（2）C類土填料基床以下路堤最佳松鋪厚度為35cm。（3）在鋪設上層土方前必須對下表碾壓合格的表面充分灑水濕潤。（4）K30檢測時，下挖30cm檢測。（5）路基填筑時邊坡需加寬，施工規(guī)范為30-50cm粉類土需加寬50cm。（6）每一個填筑段人員機械最佳組合：1）管理人員+技術人員4名，（總指揮一人，測量一人，試驗一人，機械調度一人）;2）15臺自卸車+2臺裝載機+1臺22噸壓路機+一輛灑水車。（7）環(huán)保方面：沙漠地區(qū)風砂較大，為抑制揚塵影響施工道路正常生產使用、取土場要經常灑水，防止污染環(huán)境;沙漠地區(qū)生態(tài)脆弱，一旦破壞很難恢復，建議施工便道與后期檢修便道相結合。

參考文獻

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