风积砂填料填筑路基工艺浅析

田雨

摘 要：本文结合在沙漠地区采用风积作为路基填料填筑路基的实际情况，依托新建陶利庙至鄂托克前旗铁路工程，系统掌握了作为路基填筑材料的风积砂力学及工程特性，为沙漠地区就地取材修筑铁路，提供一个可供借鉴的样本。

关键词：风积砂;材料;特性

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）07-0125-02

0 引言

我国是一个多沙漠的国家，在沙漠地区修建铁路，各类筑路材料极为缺乏，为了研究和认识沙漠的力学特性，积极探索沙漠地区的路基施工技术，依托新建陶利庙至鄂托克前旗铁路工程，针对沙漠地区丰富的风积砂进行研究，旨在为沙漠铁路的施工提供可靠的理论根据，为沙漠地区就地取材修筑铁路，提供一个可供借鉴参考的样本。

1 工程概况及风积砂物理特性

1.1 工程概况

內蒙古新建陶利庙至鄂托克前旗铁路工程主要位于毛乌素沙漠边缘地带，以固定砂丘（地）和半固定砂丘（地）为主，少量流动砂丘，多里新月形，局部呈砂丘链和砂垄状分布。该段主导风向为北西向，迎风坡积砂范围较大，厚度相对较薄，背风坡积砂范围小，局部厚度较大，以粉、细为主，目前砂丘植被覆盖率多在40%～70%。

毛乌素沙漠地势西北高，东南低.风砂地区土地荒芜，据气象资料，当地大风出现机会多，风力强，瞬时最大风速达28.6m/s，风力不低于8级，主导风向具有随季节变化的特征，多以西北风为主。以往植被稀疏，小风不见人，大风砂流滚，大风促使砂丘移动，埋没农田、侵占公路，这些对铁路路基工程均有很大的破坏作用。近年来，当地政府采取了禁牧圈养和机播人种的生态恢复措施，地面大部分植被覆盖率达40%以上，原来的砂丘及砂地大部分己固定、半固定，少量地段为流动砂丘，零星地段还有风砂现象。

本施工地段沿线土质以风积砂为主，风积砂质地均匀，在全线无明显差异，其粘度组成为粉土质细或极细。风积砂强度高且稳定水稳性好。

试验结果表明风积砂塑性指数为0，可以作为路基压实材料。

1.2 风积砂物理特性

风积砂类同于细砂，塑性低、饱水性差、颗粒间的粘结力小、渗水性好、易流失水分。自然状态下的风积砂松散，含水量小，易受风蚀，施工较困难，不易控制施工质量。为保证路基填筑的施工质量，在正式施工开始前必须对各项指标进行试验和分析，以便确定针对性的技术措施。

风积砂力学特性的分析：

（1）风积砂的组成颗粒很细，风积砂的颗粒粒径均在2mm以下。一般情况下，在风力分选作用下，沙漠边缘的颗粒粒径大于沙漠腹地，砂丘迎风面的颗粒大于背风面。天然状态下不同地层的基本相近，各项物理、力学性指标变化不大。

根据工程实际需要，对取土料场原材料进行筛分试验，风积砂颗粒的粒径均在2mm以下，级配不良，如表1所示。

由筛分结果可以看出，风积砂颗粒粒径较均匀，组成类似于细砂土，试验检测出颗粒平均粒径在0.05～1.25mm左右，级配不良。根据规范及设计要求，风积砂填料的可作为C组填料。

（2）风积砂工程特性的分析。本段填料的采用相对密度试验取得数据。根据多次试验数据表明，风积砂填料的最大干密度为1.70g/cm3，最小干密度为1.70g/cm3，由三次平行的试验得出得出最优含水率为6.5%。

研究资料表明，风积砂的振动压实频率与的密实度、含水量和厚度有关，一般在25～55Hz之间。风积砂的压缩特性表明其密度变化范围不大，幅度为0.38g/cm3，变化率为22%，说明由松散状态到态度状态压实过程较短。

风积砂具有沉降量小（<1.5%），压缩快，徐变小的特性，采用振动压实振压功能的深度可达到60cm以下，因此在条件允许时可采用全厚度填筑的压实工艺。

2 工艺性试验情况

新建陶利庙至鄂托克前旗铁路工程TESG-1标段在DK16+700～DK16+900段进行风积砂填筑试验，该试验段长200米，填筑土方（C组土）12018m3。该段平均填高3.56m，地势起伏不大，可全断面施工，该段在设计上无任何结构物，纵断面坡率为0。DK16+700～DK16+900边坡高度≥4m时铺设土工格栅，自基床表层以下每0.6m铺设一层宽度为2.5m的土工格栅。路基基床以下为风积砂填料，如表2所示。

技术人员、现场监理对每一层填筑跟踪及检测、采集数据，各项检测数据符合设计规范要求，获取了路基施工指导性数据，为全标段大面积的路基填筑施工提供了依据。

3 路基试验段的实施过程

3.1 碾压施工

测量放样，用全站仪测量出路基中线，准确定位路基基底处理范围，并用白灰洒出路基基底处理边线。施工前将地基处理范围内原地面杂草等全部清理干净，然后用22t重型压路机进行碾压。压路机的行进速度应控制在4km/h内，碾压时自坡脚一侧开始，顺（逆）时针行驶。碾压顺序应符合“先两边、后中间”的次序，以轮迹搭接但不重叠铺盖整个路基表面为碾压一遍。连续碾压2遍（静压）以后，进行地面标高值的测定及其他相关设计要求的检测项目。碾压前后动力触探数据，如表3所示。碾压前后高差统计，如表4所示。

3.2 采取的施工工艺

测量放线→打方格线→装载机卸土→装载机初平→平地机精平→恢复测点→压路机碾压→每遍进行压实度检测→总结。

3.3 试验前的准备

3.3.1 取土场情况

该段填土取自DK16+700取土场，取其土样进行土工试验，土的定名为风积砂，主要数据如表5所示。

3.3.2 测量放样

施工前由测量工程师对DK16+700～DK16+900段进行测量放样，主要内容包括该段路基中线、边线、标高，并插上标有刻度的标杆以控制填筑厚度。

3.4 试验层填筑

3.4.1 填筑区划分

每个填筑区，填筑前选取3个固定点，测出其高程，用石灰打标记，采用装载机进行填筑。DK16+700--DK16 +770虚铺30cm，DK16+770--DK16+840虚铺35cm，DK16+840--DK16+900虚铺40cm。每层填筑前撒好白灰线，施工现场由专人指挥车辆按照灰线卸土，路基外侧超填60cm，以确保路基外侧碾压密实。

3.4.2 標高及平整度控制

（1）摊铺填料时采用装载机摊平，人工配合。每一层摊铺用水准仪控制标高，每100m测定1个点。确保路基表面的平整度、纵横坡度。（2）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。

3.4.3 由测量工程师放出对应点的标高，按照虚铺厚度进行挂线控制

3.4.4 碾压及压实度控制

（1）该段取土场土样最优含水率为7%，初次检测天然填料的含水率为3.8%。（2）碾压时，采用压路机碾压，相对密度数值见下表。碾压时先慢后快、由两侧至中间、轮迹重叠不小于40cm、最大速度不超过4km/h，碾压时确保均匀，无漏压、无死角、无明显轮迹。（3）每一次碾压完成后，试验工程师进行检测压实度，地基系数。（4）根据现场检测，松铺35cm碾压三遍后，检测点的压实系数满足设计要求。（5）根据现场检测，K30检测采用隔层检验方法才能满足设计要求。（6）碾压程序：采用自重22t振动压路机低速静压1遍→低速振压（弱振1遍）→低速静压1遍。

3.4.5 标高、横坡检测

（1）压实合格后重新对填料顶的标高和平整度进行复测。（2）根据填筑前后高程差计算压实厚度，推算松铺系数。

4 结语

通过本试验段的施工以及所使用的机械设备和各试验的检测方法和采集的试验数据同设计要求的数据对比。（1）碾压遍数及方式建议按三遍考虑每次碾压搭接50cm、碾压速度为3-5km/h。（2）C类土填料基床以下路堤最佳松铺厚度为35cm。（3）在铺设上层土方前必须对下表碾压合格的表面充分洒水湿润。（4）K30检测时，下挖30cm检测。（5）路基填筑时边坡需加宽，施工规范为30-50cm粉类土需加宽50cm。（6）每一个填筑段人员机械最佳组合：1）管理人员+技术人员4名，（总指挥一人，测量一人，试验一人，机械调度一人）;2）15台自卸车+2台装载机+1台22吨压路机+一辆洒水车。（7）环保方面：沙漠地区风砂较大，为抑制扬尘影响施工道路正常生产使用、取土场要经常洒水，防止污染环境;沙漠地区生态脆弱，一旦破坏很难恢复，建议施工便道与后期检修便道相结合。

参考文献

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