淺談“干振法”在路基施工中的應(yīng)用

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-925X（2010）12-0137-03

摘要：筆者結(jié)合國家重點公路定武高速公路寧夏過境段（鹽池-中寧段）第六合同段施工和運(yùn)營情況及寧夏地處毛烏素、騰格里兩大沙漠邊緣，風(fēng)積沙資源分布十分廣泛的情況，借鑒先進(jìn)的筑路技術(shù)和\"干振法\"的壓實工藝，因地制宜變廢為寶，合理的將其利用于路基填筑，既可以滿足路基填料的需要，又可以極大程度的治理沙害，保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境，還可以大大的降低工程造價。

關(guān)鍵詞：干振法 路基 施工

寧夏回族自治區(qū)地處毛烏素、騰格里兩大沙漠邊緣，風(fēng)積沙資源分布十分廣泛。風(fēng)積沙作為一種覆蓋面積極廣，沉積層極厚的地面覆蓋物，給我區(qū)在此地段的公路建設(shè)帶來了極大的不便。如果能在道路工程實踐中采用合適的施工工藝，得到堅實穩(wěn)定的路基，在干旱少雨，缺乏常規(guī)筑路材料的沙漠地區(qū)具有特別重要的意義，利用風(fēng)積沙筑路既可治理沙害，又可造地還田，且風(fēng)積沙筑路對于隔斷毛細(xì)水，提高路基穩(wěn)定性起到好的效果，避免了風(fēng)沙的沙埋、積沙等危害，而且經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。目前，我們可以借鑒先進(jìn)的筑路技術(shù)和“干振法”的壓實工藝，因地制宜變廢為寶，合理的將其利用填筑路基，既可以滿足路基用土的需要，又可以極大程度的治理沙害，保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境，降低工程成本。本人2006年在定武高速公路寧夏過境段（鹽池—中寧段）第六合同段的路基施工中成功地進(jìn)行了應(yīng)用。在此淺談風(fēng)積沙路基施工方法，同大家探討。

風(fēng)積沙填筑路基時，無論施工機(jī)械在天然含水量或灑水狀態(tài)下分層碾壓，均可以采用“干振法”所確定的最大干密度計算壓實度，這主要是因為風(fēng)積沙在最佳含水量狀態(tài)下和干振法所確立的最大干密度十分接近，可以忽略不計。因此如何確定風(fēng)積沙最大干密度非常重要。

1、風(fēng)積沙最大干密度測定

利用風(fēng)積沙填筑路基，首先需要解決的是如何測定風(fēng)積沙最大干密度。為滿足路基壓實質(zhì)量控制的要求，通過“干振法”確定風(fēng)積沙在干燥條件下的最大干密度，此最大干密度作為風(fēng)積沙在天然含水量或灑水狀態(tài)下控制路基分層壓實的依據(jù)。風(fēng)積沙最大干密度的確定方法與常規(guī)素土的最大干密度確定方法不同，而且確定最大干密度采用的風(fēng)積沙試樣必須與施工路段的風(fēng)積沙相適應(yīng)，一般情況最大干密度每公里不少于一組，如發(fā)現(xiàn)風(fēng)積沙顆粒粒徑、級配有變化，應(yīng)及時補(bǔ)做最大干密度室內(nèi)試驗。

“干振法”確定風(fēng)積沙最大干密度的試驗方法：

1.1儀器設(shè)備：

（1）小型砼振動臺。外型尺寸50×50cm，振動頻率2860次/min，振幅0.3~0.6mm，最大載重75kg，固定于砼基礎(chǔ)上，且具有足夠剛度。

（2）試模。試模采用《公路土工試驗規(guī)程》中粗粒料標(biāo)準(zhǔn)擊實筒。主要包括試筒、套筒、底板等。試筒內(nèi)直徑15.2cm，高度17cm。套筒內(nèi)徑與試筒相同，高5cm，套筒與試筒應(yīng)配套一致，且與試筒緊密固定后內(nèi)壁成直線連接。底板為標(biāo)準(zhǔn)擊實筒所配置的底板。

（3）秒表。秒表的精度達(dá)到0.1秒。

（4）烘箱。烘箱功率應(yīng)大于3千瓦。

（5）天平。感量0.01g，最好使用電子天平。

（6）臺秤。稱量10kg～15kg，感量不大于5.0g。

（7）試樣盤。可將篩過的風(fēng)積沙用試樣盤存放，一般用30×50×4cm的搪瓷盤。

（8）盛沙的容器：塑料桶等。

（9）其它：改錐、鐵錘、毛刷、長把勺、刮刀、鋁盒、平直尺等。

（10）篩：小粒徑的方孔篩，將工地取樣進(jìn)行篩分，棄掉雜質(zhì)。

1.2方法與步驟：

（1）備料

①在工地現(xiàn)場根據(jù)地形、風(fēng)積沙粒徑情況選取具有代表性的風(fēng)積沙樣，取樣時應(yīng)在原地表1米下取樣。

②對所取試樣進(jìn)行篩分，棄掉雜質(zhì)。

③將所有試樣全部烘干，烘干時將盛有風(fēng)積沙的試樣盤放入烘箱中恒溫在105℃狀態(tài)下6小時以上。

④烘干的試樣重量不小于10kg，含水量0%。

（2）試驗儀器的準(zhǔn)備

①砼振動臺：試驗所用的砼振動臺應(yīng)是計量認(rèn)證合格的砼振動臺，振動頻率、振幅等應(yīng)符合上述對砼振動臺的規(guī)定。

②試模標(biāo)定：對所使用的粗粒料標(biāo)準(zhǔn)擊實筒應(yīng)進(jìn)行體積、高度的測定，計算出不加墊塊情況下的標(biāo)準(zhǔn)體積。

③其它工具：電子天平、臺秤、長把勺等。

（3）試驗步驟：

①將試模放置于砼振動臺上。將干凈的試筒、套筒與試模底板緊固好，去掉原標(biāo)準(zhǔn)擊實筒中高度約5cm的墊塊，將固定好的試模放置于砼振動臺上。

②填料。填料時一次將烘干的風(fēng)積沙填滿試筒并高出試筒約2～3cm。

③振動。試模在振動臺上不固定，連續(xù)振動一定的時間，振動時間分為1、2、4、6、8分鐘等。振動過程中試模隨振動臺的振動產(chǎn)生橫向、縱向移動，應(yīng)注意觀察，人工隨時將試模移至振動臺中部，防止試模滑出振動臺。

④刮平。按擬定的不同時間振動結(jié)束后，去掉5cm高的活動套筒，采用刮刀、平直尺沿試筒上沿口刮平。刮平時刮平刀方向應(yīng)相互垂直。

⑤稱重。用毛刷將試模外緣及底板周圍風(fēng)積沙刷干凈，用臺秤稱取試筒風(fēng)積沙及底板重量，并稱取試筒和底板自重計算出風(fēng)積沙干重，或?qū)L(fēng)積沙倒出后直接稱取重量。

⑥干密度計算。干密度計算時按下列公式：

干密度（g/cm3）=風(fēng)積沙重量（g）/體積（cm3）

⑦振動曲線的繪制。以干密度為縱坐標(biāo)，以振動時間為橫坐標(biāo)繪制出干密度與振動時間關(guān)系曲線。曲線上的峰值點為最大干密度和最佳振動時間。如果曲線不能繪出明顯的峰值點時應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)點或重做。

⑧一般情況下該試驗應(yīng)以三次平行試驗結(jié)果的平均值作為風(fēng)積沙在干振條件下的最大干密度值。若三次平行試驗所得最大干密度值相差大于0.03g/cm3，應(yīng)補(bǔ)充做或重做，以便能夠正確地指導(dǎo)施工。

⑨該試驗記錄格式與土工標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗記錄表格相似，可據(jù)此自行設(shè)計記錄表格。

⑩試驗報告。采用此種方法確定風(fēng)積沙在干振條件下的最大干密度值的試驗報告應(yīng)包括下列內(nèi)容：

a.風(fēng)積沙的顆粒分析試驗結(jié)果。

b.風(fēng)積沙視比重試驗結(jié)果。

c.三次平行試驗的干密度與振動時間關(guān)系曲線（三個曲線圖）。

d.最大干密度值和最佳振動時間。

e.振動臺的振動頻率、振幅、型號等。

2、風(fēng)積沙路基填筑施工工藝—干振法

在施工前，將具有代表性的風(fēng)積沙取樣進(jìn)行試驗，確定出風(fēng)積沙在干振狀態(tài)下的最大干密度值。施工中如發(fā)現(xiàn)沙顆粒粒徑、級配有變化，應(yīng)及時補(bǔ)做風(fēng)積沙全部試驗項目。

風(fēng)積沙的最大干密度確立了，下面最主要的就是如何對風(fēng)積沙進(jìn)行壓實，它直接關(guān)系到路基填筑的質(zhì)量。由于風(fēng)積沙流動性大，普通施工機(jī)械無法行走，需采用雙驅(qū)震動壓路機(jī)（自重應(yīng)不小于18噸）配合推土機(jī)（不小于160馬力）碾壓，以達(dá)到壓實效果。

“干振法”的壓實工藝是采用在天然含水量狀態(tài)下分層碾壓。

2.1 施工工藝如下：

振動壓路機(jī)在天然含水量狀態(tài)下分層碾壓壓實工藝。此種施工工藝適用于振動壓路機(jī)在天然含水量狀態(tài)下分層碾壓或灑水狀態(tài)下分層碾壓，也適用于雨后風(fēng)積沙的壓實。

（1）施工前準(zhǔn)備工作。包括放樣、清除填方路段原地表雜草、樹根及借方位置原地表面雜草、樹根等。

（2）原地面處理。對填方路段填前原地表雜草、樹根清除后應(yīng)對原地表進(jìn)行填筑前壓實，采用振動壓路機(jī)碾壓不小于6遍，碾壓時輪跡重疊不應(yīng)小于1／3，輪跡布滿一個作業(yè)面為一遍。碾壓后取樣檢測應(yīng)達(dá)到規(guī)定的壓實標(biāo)準(zhǔn)，不合格時應(yīng)補(bǔ)壓直到合格為止。

（3）推送填料。推土機(jī)從路基兩側(cè)或短距離內(nèi)縱向調(diào)配風(fēng)積沙推運(yùn)至填方路段。

（4）攤鋪填料。對推運(yùn)至填方路段內(nèi)的填料采用推土機(jī)攤鋪并整平。推土機(jī)攤鋪后每層厚度不得超過30cm。可采用填料前后定點測量高程控制松鋪厚度。

（5）推土機(jī)穩(wěn)壓。推土機(jī)穩(wěn)壓時按照一般土方路基的壓實工藝，從路基邊緣向內(nèi)側(cè)逐輪碾壓，碾壓時輪跡重疊寬度不小于1／2單輪寬度，單側(cè)輪跡布滿一個作業(yè)面為一遍，穩(wěn)壓2遍，穩(wěn)壓時也可采用縱向、橫向交錯的碾壓方式。

（6）振動壓路機(jī)碾壓。壓路機(jī)碾壓時應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行：

a、壓實應(yīng)根據(jù)試驗段確定的壓實遍數(shù)進(jìn)行控制。若控制壓實遍數(shù)超過10遍，應(yīng)考慮減少填料層厚，經(jīng)壓實度檢驗合格方可轉(zhuǎn)入下道工序，不合格時應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)壓再作檢查，直到合格為止，振動壓路機(jī)一般碾壓6遍以上。碾壓時輪跡重疊寬度不應(yīng)小于1／3，輪跡布滿一個作業(yè)面為一遍。

b、采用15T以上雙驅(qū)動振動壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。碾壓時先慢后快，采用強(qiáng)振進(jìn)行振動碾壓。

c、壓路機(jī)的碾壓行駛速度開始時不超過4km／h，碾壓時直線段由兩邊向中間，小半徑曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，縱向進(jìn)退式進(jìn)行。前后相鄰兩區(qū)段（碾壓區(qū)段之前的平整預(yù)壓區(qū)段與其后的檢驗區(qū)段）應(yīng)縱向重疊2.0m以上，達(dá)到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。

（7）推土機(jī)終壓。推土機(jī)終壓壓實工藝與推土機(jī)穩(wěn)壓相同，輪跡重疊寬度不小于1／2單輪寬度，終壓2遍。

（8）檢測。壓實度檢測采用環(huán)刀法測定風(fēng)積沙干密度，計算壓實度，壓實質(zhì)量以壓實度控制。壓實度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，若不符合要求時應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)壓，直到合格為止，方可進(jìn)行下一道工序的作業(yè)。

推土機(jī)在天然含水量狀態(tài)下分層碾壓壓實工藝：

（1）施工前準(zhǔn)備工作，同上。

（2）原地表處理。對填方路段填前處理后，采用140馬力以上的推土機(jī)碾壓，碾壓時直線段應(yīng)從路基邊緣向內(nèi)側(cè)逐輪碾壓，半徑較小的曲線段應(yīng)從內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐輪碾壓，碾壓時輪跡應(yīng)重疊，重疊寬度不小于單輪寬度的1／2。可采用縱向、橫向交錯的方式碾壓，輪跡布滿整個作業(yè)面為一遍，一般碾壓8遍以上，檢測壓實度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的壓實度標(biāo)準(zhǔn)。否則，應(yīng)補(bǔ)壓直到合格。

（3）推送填料，同上。

（4）攤鋪、整平。采用推土機(jī)或平地機(jī)配合推土機(jī)將推送到路基范圍內(nèi)的風(fēng)積沙攤鋪、整平，攤鋪厚度應(yīng)根據(jù)試驗路試驗結(jié)果確定，但不得超過25cm，施工時可在填料前后定點測定高程以控制松鋪厚度。

（5）推土機(jī)碾壓。推土機(jī)碾壓時單側(cè)輪跡重疊寬度不小于1／2單輪寬度，在直線段碾壓時應(yīng)從路基邊緣向內(nèi)側(cè)逐輪碾壓，在半徑較小的曲線段上碾壓時從內(nèi)側(cè)向外側(cè)逐輪碾壓。碾壓遍數(shù)也應(yīng)根據(jù)試驗路試驗結(jié)果確定，一般不得低于6遍。

（6）檢測，同上。

路基壓實度的檢測：風(fēng)積沙路基壓實度現(xiàn)場取樣方法與土路基壓實度檢測方法基本相同，采用普通環(huán)刀法取樣。但環(huán)刀需做特殊處理，將三個環(huán)刀豎向連接，中間的環(huán)刀不得有任何的損傷，在環(huán)刀與環(huán)刀間留0.023cm的間隙，并備兩個0.02cm厚鋼板，當(dāng)環(huán)刀打入沙層時，從環(huán)刀四周將風(fēng)積沙挖開，但不得低于最底層環(huán)刀下口以上3cm，以防環(huán)刀內(nèi)沙子漏出影響精度，再將鋼板從環(huán)刀間插入，取出試樣。測定試樣含水量時不能用酒精法（風(fēng)積沙爆裂影響實驗精度），應(yīng)將試樣全部放入烘箱烘干。取樣位置在每層距頂面20cm（為擾動層）以下。

風(fēng)積沙路基填筑僅適用于路基的上路床以下部分即路面底面30cm以下部分，可采用風(fēng)積沙填筑。

填筑路堤應(yīng)采用水平分層填筑法施工，按照橫斷面全寬分成水平層次逐層向上填筑。采用風(fēng)積沙填筑路堤時，各分層中不得夾雜粘土、植物及樹根等雜質(zhì)，必須是純風(fēng)積沙，如原地面不平，應(yīng)從最低處分層填起，每填一層，監(jiān)測壓實度符合規(guī)定后，再填上一層。若填方為分段施工，兩段交接處，不在同一時間填筑的，應(yīng)將先填地段挖成寬度不小于2m的臺階；同一時間填筑的則應(yīng)在分層相互交疊銜接，其搭接長度不得小于2m。符合壓實度規(guī)定的風(fēng)積沙路基施工完成后，并對路基邊坡平鋪1×1m格狀礫卵石。

在大面積的風(fēng)積沙路基施工前應(yīng)通過試驗路段來確定不同機(jī)具壓實碾壓遍數(shù)、最佳的機(jī)械配套和施工組織。試驗路段長度不宜小于100m，松鋪厚度按30cm進(jìn)行試驗，以確保壓實層的均質(zhì)性。

上路床施工：風(fēng)積沙路基碾壓成型后，其頂面以下20cm深度內(nèi)處于較松散狀態(tài)，為確保路基整體穩(wěn)定和強(qiáng)度，在路面底面以下30cm處全斷面鋪設(shè)一層土工布后，方可再填筑上路床。土工布采用300g/m2的兩布一膜復(fù)合土工布，其縱向按每隔50m搭接50cm，橫向按每隔4m搭接50cm設(shè)置。上路床采用級配良好的砂礫填筑，填筑時從單側(cè)逐步推進(jìn)，最好采用推土機(jī)均勻推送，防止由于將土工布碾壓成不均勻的溝槽影響路基整體質(zhì)量。

通過以上處理，風(fēng)積沙填筑成型的路基穩(wěn)定，可以在風(fēng)積沙區(qū)域使用。

3、工程施工成本分析

在寧夏地區(qū)，有風(fēng)積沙的地方大多均缺乏水、電等資源，我們以一個10萬方風(fēng)積沙路基施工（取土場可開挖3米深，需50畝地）為例，計算各自的施工成本并進(jìn)行比較：

3.1、采用清除換填的辦法的施工工序為：

(1)征用棄土場（2000元/畝）--挖裝風(fēng)積沙（2.5元/方）--汽車?yán)\(yùn)棄方(起步3.5元+1元/方*公里*2公里)--裝載機(jī)整理棄土場(3元/方)

（2）征用取土場（2000元/畝）--裝載機(jī)挖裝料（2.5元/方）--汽車?yán)\(yùn)借方(起步3.5元+1元/方*公里*2公里)--整平（1.5元/方）--灑水（1元/方）--碾壓成型（2.8元/方）

3.2采用“干振法”施工工序為：

(1)推土機(jī)整平（2.0元/方）-裝載機(jī)挖運(yùn)風(fēng)積沙（3.5元/方）-推土機(jī)碾壓成型(2.5元/方)

3.3比較兩種施工方法的施工成本

(1)第一種方法的成本：2000*50（棄土場面積）/100000+2.5+3.5+1*2+3+2000*50(取土場面積)/100000+2.5+3.5+1*2+1.5+1+2.8=25.3元/方

(2)第二種方法的成本： 2.0+3.5+2.5=8.5元/方

(3)施工10萬方風(fēng)積沙路基可節(jié)約成本：100000*（25.3-8.5）=1680000元，同時還可以節(jié)約50畝棄土場和50畝取土場.

通過以上比較，我們可以看出“干振法”施工可以有效的降低施工難度和施工成本，也可走出過去經(jīng)常采用的水沉靜法和清除換填的方法，可以大幅的降低工程造價、施工難度、縮短施工工期。

4、結(jié)束語

4.1風(fēng)積沙在西部公路建設(shè)中的應(yīng)用前景將是十分的廣闊，采用風(fēng)積沙作為主要的筑路材料將成為一種非常必要的要求；

4.2因地制宜變廢為寶，合理的將風(fēng)積沙利用于路基填筑，既可以滿足路基填料的需要，又可以極大程度的治理沙害，保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境。

4.3由于定武高速公路寧夏過境段（鹽池—中寧段）第六合同段采取“干振法”路基壓實施工工藝得當(dāng)，施工控制嚴(yán)格，大幅的降低了施工難度和施工成本、縮短施工工期，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

［1］定武高速公路寧夏過境段鹽池至中寧段第六合同段設(shè)計文件。

［2］《JTJ033-95公路路基施工技術(shù)規(guī)范》

［3］《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01—2003)

［4］《公路土工試驗規(guī)程》