淺談“干振法”在路基施工中的應用

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

摘要：筆者結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營情況及寧夏地處毛烏素、騰格里兩大沙漠邊緣，風積沙資源分布十分廣泛的情況，借鑒先進的筑路技術和\"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，保護周邊生態環境，還可以大大的降低工程造價。

關鍵詞：干振法 路基 施工

寧夏回族自治區地處毛烏素、騰格里兩大沙漠邊緣，風積沙資源分布十分廣泛。風積沙作為一種覆蓋面積極廣，沉積層極厚的地面覆蓋物，給我區在此地段的公路建設帶來了極大的不便。如果能在道路工程實踐中采用合適的施工工藝，得到堅實穩定的路基，在干旱少雨，缺乏常規筑路材料的沙漠地區具有特別重要的意義，利用風積沙筑路既可治理沙害，又可造地還田，且風積沙筑路對于隔斷毛細水，提高路基穩定性起到好的效果，避免了風沙的沙埋、積沙等危害，而且經濟效益十分顯著。目前，我們可以借鑒先進的筑路技術和“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，保護周邊生態環境，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行了應用。在此淺談風積沙路基施工方法，同大家探討。

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

1、風積沙最大干密度測定

利用風積沙填筑路基，首先需要解決的是如何測定風積沙最大干密度。為滿足路基壓實質量控制的要求，通過“干振法”確定風積沙在干燥條件下的最大干密度，此最大干密度作為風積沙在天然含水量或灑水狀態下控制路基分層壓實的依據。風積沙最大干密度的確定方法與常規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積沙試樣必須與施工路段的風積沙相適應，一般情況最大干密度每公里不少于一組，如發現風積沙顆粒粒徑、級配有變化，應及時補做最大干密度室內試驗。

“干振法”確定風積沙最大干密度的試驗方法：

1.1儀器設備：

（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，固定于砼基礎上，且具有足夠剛度。

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

（3）秒表。秒表的精度達到0.1秒。

（4）烘箱。烘箱功率應大于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，將工地取樣進行篩分，棄掉雜質。

1.2方法與步驟：

（1）備料

①在工地現場根據地形、風積沙粒徑情況選取具有代表性的風積沙樣，取樣時應在原地表1米下取樣。

②對所取試樣進行篩分，棄掉雜質。

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

④烘干的試樣重量不小于10kg，含水量0%。

（2）試驗儀器的準備

①砼振動臺：試驗所用的砼振動臺應是計量認證合格的砼振動臺，振動頻率、振幅等應符合上述對砼振動臺的規定。

②試模標定：對所使用的粗粒料標準擊實筒應進行體積、高度的測定，計算出不加墊塊情況下的標準體積。

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，去掉原標準擊實筒中高度約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生橫向、縱向移動，應注意觀察，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相互垂直。

⑤稱重。用毛刷將試模外緣及底板周圍風積沙刷干凈，用臺秤稱取試筒風積沙及底板重量，并稱取試筒和底板自重計算出風積沙干重，或將風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）=風積沙重量（g）/體積（cm3）

⑦振動曲線的繪制。以干密度為縱坐標，以振動時間為橫坐標繪制出干密度與振動時間關系曲線。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進行補點或重做。

⑧一般情況下該試驗應以三次平行試驗結果的平均值作為風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，應補充做或重做，以便能夠正確地指導施工。

⑨該試驗記錄格式與土工標準擊實試驗記錄表格相似，可據此自行設計記錄表格。

⑩試驗報告。采用此種方法確定風積沙在干振條件下的最大干密度值的試驗報告應包括下列內容：

a.風積沙的顆粒分析試驗結果。

b.風積沙視比重試驗結果。

c.三次平行試驗的干密度與振動時間關系曲線（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，將具有代表性的風積沙取樣進行試驗，確定出風積沙在干振狀態下的最大干密度值。施工中如發現沙顆粒粒徑、級配有變化，應及時補做風積沙全部試驗項目。

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

“干振法”的壓實工藝是采用在天然含水量狀態下分層碾壓。

2.1 施工工藝如下：

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

（1）施工前準備工作。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、樹根清除后應對原地表進行填筑前壓實，采用振動壓路機碾壓不小于6遍，碾壓時輪跡重疊不應小于1／3，輪跡布滿一個作業面為一遍。碾壓后取樣檢測應達到規定的壓實標準，不合格時應補壓直到合格為止。

（3）推送填料。推土機從路基兩側或短距離內縱向調配風積沙推運至填方路段。

（4）攤鋪填料。對推運至填方路段內的填料采用推土機攤鋪并整平。推土機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）推土機穩壓。推土機穩壓時按照一般土方路基的壓實工藝，從路基邊緣向內側逐輪碾壓，碾壓時輪跡重疊寬度不小于1／2單輪寬度，單側輪跡布滿一個作業面為一遍，穩壓2遍，穩壓時也可采用縱向、橫向交錯的碾壓方式。

（6）振動壓路機碾壓。壓路機碾壓時應按下列規定進行：

a、壓實應根據試驗段確定的壓實遍數進行控制。若控制壓實遍數超過10遍，應考慮減少填料層厚，經壓實度檢驗合格方可轉入下道工序，不合格時應進行補壓再作檢查，直到合格為止，振動壓路機一般碾壓6遍以上。碾壓時輪跡重疊寬度不應小于1／3，輪跡布滿一個作業面為一遍。

b、采用15T以上雙驅動振動壓路機進行碾壓。碾壓時先慢后快，采用強振進行振動碾壓。

c、壓路機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，小半徑曲線段由內側向外側，縱向進退式進行。前后相鄰兩區段（碾壓區段之前的平整預壓區段與其后的檢驗區段）應縱向重疊2.0m以上，達到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。

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

（8）檢測。壓實度檢測采用環刀法測定風積沙干密度，計算壓實度，壓實質量以壓實度控制。壓實度應達到規定的標準，若不符合要求時應進行補壓，直到合格為止，方可進行下一道工序的作業。

推土機在天然含水量狀態下分層碾壓壓實工藝：

（1）施工前準備工作，同上。

（2）原地表處理。對填方路段填前處理后，采用140馬力以上的推土機碾壓，碾壓時直線段應從路基邊緣向內側逐輪碾壓，半徑較小的曲線段應從內側向外側逐輪碾壓，碾壓時輪跡應重疊，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，輪跡布滿整個作業面為一遍，一般碾壓8遍以上，檢測壓實度應達到規定的壓實度標準。否則，應補壓直到合格。

（3）推送填料，同上。

（4）攤鋪、整平。采用推土機或平地機配合推土機將推送到路基范圍內的風積沙攤鋪、整平，攤鋪厚度應根據試驗路試驗結果確定，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）推土機碾壓。推土機碾壓時單側輪跡重疊寬度不小于1／2單輪寬度，在直線段碾壓時應從路基邊緣向內側逐輪碾壓，在半徑較小的曲線段上碾壓時從內側向外側逐輪碾壓。碾壓遍數也應根據試驗路試驗結果確定，一般不得低于6遍。

（6）檢測，同上。

路基壓實度的檢測：風積沙路基壓實度現場取樣方法與土路基壓實度檢測方法基本相同，采用普通環刀法取樣。但環刀需做特殊處理，將三個環刀豎向連接，中間的環刀不得有任何的損傷，在環刀與環刀間留0.023cm的間隙，并備兩個0.02cm厚鋼板，當環刀打入沙層時，從環刀四周將風積沙挖開，但不得低于最底層環刀下口以上3cm，以防環刀內沙子漏出影響精度，再將鋼板從環刀間插入，取出試樣。測定試樣含水量時不能用酒精法（風積沙爆裂影響實驗精度），應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，可采用風積沙填筑。

填筑路堤應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，必須是純風積沙，如原地面不平，應從最低處分層填起，每填一層，監測壓實度符合規定后，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。符合壓實度規定的風積沙路基施工完成后，并對路基邊坡平鋪1×1m格狀礫卵石。

在大面積的風積沙路基施工前應通過試驗路段來確定不同機具壓實碾壓遍數、最佳的機械配套和施工組織。試驗路段長度不宜小于100m，松鋪厚度按30cm進行試驗，以確保壓實層的均質性。

上路床施工：風積沙路基碾壓成型后，其頂面以下20cm深度內處于較松散狀態，為確保路基整體穩定和強度，在路面底面以下30cm處全斷面鋪設一層土工布后，方可再填筑上路床。土工布采用300g/m2的兩布一膜復合土工布，其縱向按每隔50m搭接50cm，橫向按每隔4m搭接50cm設置。上路床采用級配良好的砂礫填筑，填筑時從單側逐步推進，最好采用推土機均勻推送，防止由于將土工布碾壓成不均勻的溝槽影響路基整體質量。

通過以上處理，風積沙填筑成型的路基穩定，可以在風積沙區域使用。

3、工程施工成本分析

在寧夏地區，有風積沙的地方大多均缺乏水、電等資源，我們以一個10萬方風積沙路基施工（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）--挖裝風積沙（2.5元/方）--汽車拉運棄方(起步3.5元+1元/方*公里*2公里)--裝載機整理棄土場(3元/方)

（2）征用取土場（2000元/畝）--裝載機挖裝料（2.5元/方）--汽車拉運借方(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)推土機整平（2.0元/方）-裝載機挖運風積沙（3.5元/方）-推土機碾壓成型(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10萬方風積沙路基可節約成本：100000*（25.3-8.5）=1680000元，同時還可以節約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、結束語

4.1風積沙在西部公路建設中的應用前景將是十分的廣闊，采用風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，保護周邊生態環境。

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，施工控制嚴格，大幅的降低了施工難度和施工成本、縮短施工工期，創造了可觀的經濟效益。

參考文獻

［1］定武高速公路寧夏過境段鹽池至中寧段第六合同段設計文件。

［2］《JTJ033-95公路路基施工技術規范》

［3］《公路工程技術標準》(JTGB01—2003)

［4］《公路土工試驗規程》