淺析水墜法和濕法工藝在風(fēng)沙路基施工中的應(yīng)用

周志華 孫 強

(中交一航局第二工程有限公司,山東 青島 266071)

1 工程概況

新建蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道MHTJ-1標(biāo)起訖里程DK9+600～恩陶DK175+250，其中路基工程除部分路塹外均為風(fēng)積沙填方路基，最大填筑高度約12.8 m。項目位于內(nèi)蒙古自治區(qū)最南端鄂爾多斯市烏審旗境內(nèi)，地處毛烏素沙漠腹地，以流動沙丘及半固定沙丘為主，局部分布固定沙丘、小型的海子湖泊及古海子形成的洼地。地形波狀平緩起伏，高差一般5.0 m左右，局部流動沙丘高差可達10 m以上。

2 工程水文氣象情況

本線路通過地段地表水主要以內(nèi)陸湖及低洼地區(qū)降水積水，水深0.2 m～0.5 m，水位隨季節(jié)變幅較大。地表水主要來源為大氣降水補給。

該地區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。每年的4月～5月份為大風(fēng)季節(jié)，5級～6級大風(fēng)較為常見，一年中的降雨大部分集中在8月，9月份，降雨以小雨為主，降雨量不大。線路通過地區(qū)冬天溫度低，夏天溫度高，紫外線照射強，晝夜溫差大。本線路段最大凍結(jié)深度為1.82 m。

3 項目實施背景

本項目地處毛烏素沙漠，且地下水豐富，設(shè)計利用風(fēng)積沙作為填料填筑風(fēng)沙路基，既可治理沙害，又能解決路基填料缺乏的問題，具有料源廣，成本低的獨特優(yōu)勢。風(fēng)積沙路基施工有別于傳統(tǒng)填料路基施工，因此需要采用特殊的施工工藝和壓實方法。

4 施工工藝選用

用風(fēng)積沙填筑路基的壓實工藝、施工方法、質(zhì)量檢測和邊坡控制防護等各方面技術(shù)問題，尚無成熟的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。結(jié)合本項目的工程實踐，進行濕法和水墜法施工的驗證，對風(fēng)沙路基的施工工藝、壓實質(zhì)量控制方法做簡要介紹。濕法主要為采用機械設(shè)備將風(fēng)積沙填料在自然含水率或最佳含水率狀態(tài)下采用機械壓實，水墜法為使用機械設(shè)備將風(fēng)積沙填料攤鋪后灌水將填料密實，并輔助機械設(shè)備壓實。

按照常規(guī)路基施工流程，路基施工前做好復(fù)查和試驗工作，對填料風(fēng)積沙進行顆粒分析試驗、天然含水量試驗及最大干密度試驗。本項目涉及特殊地基主要為鹽漬土和浸水鹽漬土地基處理，按照設(shè)計要求進行換填，重型碾壓方式，壓實度控制不小于94%。路堤填筑，按照“三階段、四區(qū)段、八流程”的工藝流程組織施工。

5 工藝簡述及對比

路基填筑時,要測定填料的含水量,由于風(fēng)沙地段降雨量小,蒸發(fā)量大,所以填料的含水量一般都小于最佳含水量,施工時,要監(jiān)控填料的含水量及時對填料灑水,使填料的含水量在最佳含水量的范圍內(nèi)。分層填筑時，填料的最大粒徑不得超過松鋪厚度的1/3，嚴(yán)禁出現(xiàn)鹽漬土塊狀物。必須在料場將鹽漬土塊清除，集中堆放，在恢復(fù)料坑時掩埋。考慮本項目路基施工用水量大，沿線路150 m左右打設(shè)梅花井一處，以滿足現(xiàn)場施工需要。

5.1 水墜法工藝

5.1.1施工程序

測量放線→地基處理→試驗檢測→推送填料→攤鋪填料→施作圍堰→灌水水墜→整平填料→碾壓密實→試驗檢測(合格)→下一層填筑。

5.1.2施工方法

1)測量放線、地基處理、試驗檢測、推送填料與常規(guī)路基施工相同。

2)填料攤鋪。

采用自卸車運輸至填方段一側(cè)或兩端，用推土機和鏟車進行攤鋪。根據(jù)試驗確定虛鋪厚度控制在40 cm，用邊樁掛線方法控制虛鋪厚度。

3)攤鋪初平后施作四周圍埝，中間采用人工修筑擋水埝，將風(fēng)積沙填料進行分格，每格大小約5 m×5 m,然后對每個格進行灑水。灑水要保證均勻，防止漏灑，水頭控制高于基面15 cm，確保水墜質(zhì)量。因用水量大，此過程要保證水井出水量。水井的間距、數(shù)量根據(jù)地下水位情況合理設(shè)置，本項目每150 m左右設(shè)置一處(見圖1)。

4)碾壓密實。

水墜過后，采用壓路機碾壓，碾壓時輪跡應(yīng)重疊，壓路機重疊輪跡寬度的1/3以上。當(dāng)輪跡布滿整個作業(yè)面時稱為一遍。碾壓2遍～3遍基本能達到設(shè)計要求，壓路機碾壓時應(yīng)及時檢測，如過度碾壓反而容易導(dǎo)致風(fēng)積沙表面松散，壓實度下降。

5)壓實度檢測。

壓實度以灌砂法測相對密度和K30地基系數(shù)來判定壓實質(zhì)量。相對密度達到0.7以上，K30達到80以上方合格，不合格時應(yīng)進行灑水碾壓，直至合格。

6)下一層上料。

采用自卸車進行風(fēng)積沙的運輸，自卸車將風(fēng)積沙運輸至指定卸料端，采用鏟車配合推土機進行攤鋪上料，在此過程必須做好風(fēng)積沙的及時灑水，防止陷車和破壞下層填料的壓實狀態(tài)。

7)封閉。

為防止表面失水導(dǎo)致風(fēng)積沙表面松散，路堤填至設(shè)計標(biāo)高后，要及時進行頂面和邊坡的封閉。

5.2 濕法工藝

5.2.1工藝流程

施工準(zhǔn)備→測量放樣→地基處理→試驗檢測→推送填料→整平灑水→碾壓密實→試驗檢測(合格)→下一層施工。

5.2.2施工方法

1)施工準(zhǔn)備及測量放樣按照常規(guī)路基施工流程完成，地基處理本文前段已描述，本節(jié)也不進行詳述。填料攤鋪與水墜法一致。

2)粗平灑水。

填料運輸至路基卸料端后，利用推土機與平地機或鏟車配合進行風(fēng)積沙的攤鋪及粗平，虛鋪厚度按照試驗確定厚度40 cm進行，利用掛線進行高程控制，直至達到設(shè)計標(biāo)高。粗平過程中利用現(xiàn)場打設(shè)水井，利用水泵和管段灑水，灑水要均勻，根據(jù)試驗情況，掌握灑水量。

3)碾壓密實。

利用鏟車重載進行碾壓，碾壓3遍，對局部不平整處進行整平，并結(jié)合表面含水量及時補充灑水，用壓路機靜壓2遍進行收面(見圖2)。

4)壓實度檢測。

壓實度以灌砂法測相對密度和K30地基系數(shù)來判定壓實質(zhì)量。相對密度達到0.7以上，K30達到80以上方合格，不合格時應(yīng)繼續(xù)進行灑水碾壓，直至合格。

5.3 工藝對比

5.3.1工藝共同點

1)風(fēng)積沙上陷車問題。

進行第二層以上風(fēng)積沙施工時，由于風(fēng)積沙本身屬于不穩(wěn)定性材料，表面失水后大型自卸車無法直接卸料至路基上，本項目采用自卸車運輸至填方段一側(cè)或兩端，用推土機和鏟車進行攤鋪，攤鋪前須對上一層進行充分灑水濕潤。對于送料上坡段，根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧霞俺杀厩闆r，填筑一層風(fēng)化砂巖進行封閉，確保上料通道不陷車。

2)及時封閉。

本項目風(fēng)積沙填筑壓實度檢測主要通過灌沙法測定相對密度和K30地基系數(shù)來確定。而K30及相對密度也是隨含水率降低而呈下降趨勢。實踐驗證，4 h以后K30地基系數(shù)和相對密度均快速下降。因此，本層碾壓密實后，立即鋪設(shè)土工格柵(設(shè)計位置有時)并進入下一層填筑，當(dāng)日不能完成碾壓的可隔日補水完成工序施工。

3)碾壓密實。

兩種工藝均需機械進行碾壓密實，碾壓步驟基本相同。本工程濕法施工使用鏟車重載碾壓3遍，后用壓路機靜壓收面2遍能達到壓實度要求；水墜法工藝，在水沉精平后用壓路機碾壓2遍基本能達到壓實度要求。實踐證明碾壓過程含水率比最佳含水率略高2個百分點左右，更能保證壓實度。

5.3.2工藝不同點

濕法施工可以直接采用裝載機上料，灑水同時進行碾壓密實。水墜法和濕法區(qū)別在于滲流導(dǎo)向這一步，利用多余的水分充分幫助砂粒微觀結(jié)構(gòu)重新組合，增大粘聚性，后輔以設(shè)備碾壓密實。

6 結(jié)語

本項目對濕法和水墜法兩種工藝進行了施工實踐，驗證兩種工藝用風(fēng)積沙進行風(fēng)沙路基施工，工后各項指標(biāo)均達標(biāo)，性能較為穩(wěn)定。采用風(fēng)積沙作為路基填料，施工簡單、檢測方便，不需要特殊的機械設(shè)備和檢測儀器。既充分利用了豐富的風(fēng)積沙材料，又間接治理沙害。水墜法施工灌水及水墜的時間較長，相比之下，濕法工藝的應(yīng)用更為高效，成本更低。本文為今后沙漠地區(qū)路基施工提供了借鑒經(jīng)驗，也驗證了利用風(fēng)積沙作為路基填料，具有可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。

參考文獻：

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