浅谈如何在铁路路基填筑中使用风积砂

肖宏宇

摘 要：本文结合包西铁路陕西段施工实践，对如何设计使用风积砂作为路基施工的填料，进行了详细阐述。

关键词：风积砂；铁路路基；应用

1.工程概况

包西铁路通道陕西段工程某工区所属的路基位于陕西省神木县锦界镇至大保当镇内。该地区的风速大、温差大、冷热变化剧烈，气候干燥、年降雨量少，一般不足30mm；周围毛乌素沙漠的流沙随风吹扬在境内堆积，且面积—直蔓延，分布有流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘等，给铁路施工造成困难和危害。

根據路基沿线93个风积砂样的筛析，粒径为0.25～0.1mm的细砂平均占66.28%，粒径0.5～0.25mm的中砂和粒径0.1～0.05mm的极细砂平均占16.27%和12.69%，粒径小于0.05ma的粉砂和粒径1.0～0.5mm的粗砂含量很少。由于风积砂的物理性质所决定，应用这种材料难以形成稳定的路基。

2.路基试验段的施工

某工区把风积砂路基试验段选在DK241+120-DK241+336.81位置处，长度为216.81米，地势较平坦，填筑高度在8.68-14.51m之间，共计填方74645m3。试验段选在这里的考虑因素为：该段的风积砂填料为均匀、级配不良风积砂，属于C组填料。其不均匀系数Cu为1.85，曲率系数Cc为0.90。

2.1 试验范围

基床底层填筑施工工艺；基床以下部分路堤本体填筑工艺和路基基底沉降观测和路基面沉降观测

2.2 路基试验段的施工工艺

施工全部采用机械化施工。通过试验来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量，适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数，最佳的机械配套和施工组织。

2.2.1测量工作

根据设计提供的导线点进行路中线和两侧边线的放样，10米一个桩。

2.2.3填料选择和室内试验

2.2.3.1取土

经详细调查，本段可利用土源为风积砂，试验段土源定在204桥西侧进行取土，对填方土进行取样后，分别进行颗粒筛分、土壤液限、塑限、自由膨胀率、标准击实等试验以鉴定填料类别并确定指导现场施工的相关指标。经试验室检测为C组填料-风积砂，作为本试验段的填料。

2.2.3.2风积砂的击实特性

试验采用标准重型击实，分别配制含水量为4%、6%、8%、10%、12%的土试样共五组，试验结论

2.2.4高程控制

现场施工时，以原地面压实后的高程作为原始高程。一般情况下，风积砂路基每填筑4层进行高程检测和核实每层的填筑厚度。同时进行中线偏位的检测，以便在施工的过程中随时纠正中线偏差。

2.2.5上土数量控制

根据每层的虚铺厚度、平均宽度和长度，计算每个断面计划所需的材料用量。再根据拉料车的每车拉运量，计算每个断面所需的计划车数。在每个断面内，确定卸车间距和车数。

2.2.6上土

采用大吨位自卸汽车进行风积砂的运输，自卸车尽量采用同一种型号的汽车。自卸车将风积砂拉运至现场后，按照确定后的卸车间距和车数进行卸车。在卸车过程中，特别是第二层以后的卸车，必须做到风积砂的及时浇水。

2.2.7检测方法

检测要求采用双指标控制，即环刀法及K30法。压实度检测用K30测试检测地基承载力；用灌砂法检测压实系数、含水量，作为验证补充。

每层路基填筑施工严格按照总结出的施工工艺进行施工，每层采用环刀法检测压实度，K30采用阶段性检验法，每四层为一个K30检验层，即挖除第四层扰动土体检测前三层的K30数值。

在每一层碾压八遍后用K30平板荷载仪检测地基系数，用灌砂法检测压实系数、含水量，作为验证补充。若合格就采用此碾压参数、填筑厚度和该种土质此时的含水量。若不合格，增加碾压遍数，若碾压遍数超过10遍，考虑该种土含水量及填筑厚度，经过几次改变作业参数，直到密实度合格。总结出压实该种土的碾压遍数和压实度的最佳曲线。

压实度

碾压遍数

碾压遍数与压实度曲线

当填土土质改变时，重新确定碾压该种土的最佳参数。确定出碾压参数后，用于指导全线填土路基的施工。

2.2.8原地面处理

2.2.8.1基底处理

基底按照施工规范进行处理、平整、碾压，使基底土层的强度和密实度达到设计标准。上料前，必须将基底面洒水润湿、以利于增加风积砂与地面的粘结度。地面横坡在1：10至1：5之间时，地基土层经检验符合规范设计要求，可在压实后直接填筑。当地面坡度在1：5至1：2.5之间时，应将坡面做成台阶形，宽度做不小于2米向内倾斜4%-6%的横坡。

2.2.8.2原地面压实

将原地面整平后，用18T振动压路机静压2～3遍，从路两边向路中线进行。当个别位置有翻砂现象时，进行局部开挖洒水，最后碾压至无明显轮迹。进行压实度检测，达到90%后可进行正式路堤填筑。

2.2.9路基填筑

挖掘机挖装，自卸汽车运输，按放样宽度及松铺厚度控制卸土量，检查含水量，含水量适宜时用推土机整平，平整度及松铺厚度符合要求后用压路机进行碾压，碾压后三遍后进行压实度检测，以后每增加一次碾压后，检测一次压实度。

路基填挖结合部位较多，这些部位的压实度控制就显得尤为重要。在具体施工中，确定填挖分界线并予以标识，从下向上逐层做出台阶，并严格遵循“先做填方后做挖方”的总原则。

2.2.10摊铺整平

2.2.10.1摊铺填料时采用推土机、装载机粗平，刮平机进行精平，人工配合修补保证摊铺面在纵向和横向平顺、厚度一致。

2.2.10.2路堤本体与基床底层均为同种填料，填筑前先检查填料的含水量，当填料的含水量与最佳含水量不超过2%时立即摊铺整平，本次试验段按松铺厚度45cm、55cm、66cm分别进行试验。

2.2.10.3根据松铺厚度标记的中桩、边桩高度，重新对填料顶标高进行复核。

2.2.10.4按相同的松铺厚度分别进行填筑，具体填筑顺序为：先进行松铺45cm进行试验，然后进行松铺66cm进行试验，最后再進行松铺55cm进行试验。经过试验室再场取样，填料最大干密度1.70 g /㎝3，最佳含水量8.1%；，然后分区段进行流水作业。

2.2.10.5填料的摊铺采用推土机，精平采用平地机，保证每层的填筑厚度及平整度的均匀。摊平过程中用铁锹挖洞检查松铺厚度，路基横坡设计为2%-4%，考虑土方运送车辆的正常运行，路基横坡在基床底层逐步形成。在相邻两区段上下两层填筑接头处错开不小开3m的距离。

2.2.11含水量控制

此处风积沙的天然含水量在4.5%-5.5%之间，最佳含水量一般为11.5%左右；按规定含水量误差应控制在±2%内，要达到这个标准，施工时风积沙含水量相对要大一些，当风积砂填筑时，一部分水分渗透到底部，另一部分水分蒸发掉。通过试验确定含水量控制在9.5%-13.5%之间效果较好，这时可以保证在最佳含水量状态下进行压实。

为确定洒水量，先测定风积砂的天然含水量W、最佳含水量W0及达到佳含水量时风积砂的质量Q，通过公式V。V=（W0-W）×Q/（1+W）计算出风积砂所需加入的水量。跟据每一网格填料方量，计算出相应的用水量。采用人工配合洒水车洒水，当洒水车作业出现问题时，备100m水管采取人工洒水的方式进行洒水。

含水量控制：含水量应控制在8.1%左右即不大于最佳含水量2%时开始碾压效果最好。

2.2.12碾压及压实控制

风积砂先采用推土机碾压四遍后，再用装载机碾压四遍的施工方法。经推土机摊铺，平地机整平，洒水车洒水后，当含水量达到最佳含水量时，即可进行压实。

2.2.12.1压实厚度的控制

碾压前对填土层的松铺厚度，平整度和含水量进行检查，记录数值。

2.2.12.2压实工艺

碾压前检测含水量，经现场检测含水量8.5%、8.7%；碾压设备采用推土机及装载机结合的方式，即推土机往返碾压四遍后，用装载机碾压，并且采用纵横交错的方式碾压。

2.2.12.3碾压开始后，推土机碾压一遍后，装载机每碾压一遍检测一次压实系数和地基系数，用环刀法检测压实度、K30平板荷载仪检测地基系数。

3 结束语

采用推土机碾压四遍后，再用装载机碾压四遍的施工方法证明对风积砂的压实度有明显的作用。本文对风积砂在铁路路基填筑中压实参数、施工工艺等方面进行了分析，据此提出了施工方法，对实际施工有现实的指导意义。