孟加拉國常用路基填料及其填筑壓實工藝分析

邢富強，李慶海，李安洪，蔣楚生

(中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，成都 610031)

1 概述

孟加拉國位于南亞次大陸東北部的三角洲平原上，全境85%的地區(qū)為平原，東南部和東北部為丘陵地帶。孟加拉國被人稱為“水澤之鄉(xiāng)”和“河塘之國”，是世界上河流最稠密的國家之一。全國有大小河流230多條，全國約有50至60萬個池塘，平均每平方公里約有4個池塘。中國中鐵中標(biāo)的孟加拉國增建二線，線路全長64.2 km，全線98%以上路基為路堤，路基填料來源及填筑壓實工藝關(guān)系到項目的成敗。而孟加拉國內(nèi)填料缺乏，來源單一。道路修建主要采用河流沉積的粉細(xì)砂進行填筑，但沉積砂普遍具有含水量大、失水快、滲透性強、壓縮性高、松散、流變明顯、抗剪強度低等特性，工程施工性質(zhì)差，此類填料的填筑及壓實控制是本項目的主要難題之一。

2 本線的路基填料劃分標(biāo)準(zhǔn)及填料性質(zhì)指標(biāo)

對于路基填料，招標(biāo)文件僅規(guī)定了下列材料不能用于路堤填筑。

(1)《土壤統(tǒng)一分類系統(tǒng)》中“Pt”(腐殖土)和“O”(有機質(zhì)土)等有機質(zhì)土。

(2)《土壤統(tǒng)一分類系統(tǒng)》中“ML”類土，液限小于50%、塑性指數(shù)小于4以及細(xì)粒含量(通過200號篩即0.075 mm篩孔)大于35%的粉土(silts)。

而招標(biāo)文件的土壤分類系統(tǒng)采用的是《統(tǒng)一土壤分類系統(tǒng)》，主要通過代表不同含義的2個字母對土壤進行分類，表1為每個字母代表的土壤性質(zhì)及類別。

表1 《統(tǒng)一土壤分類系統(tǒng)》字母標(biāo)識

按照表1兩個代號，對土壤進行分類，各個字母組合所代表的土類詳見表2。

根據(jù)上述規(guī)定，《土壤統(tǒng)一分類系統(tǒng)》中不能用于路堤填料的土類主要是Pt、OL、OH以及粉土(含有字母“M”的土)中部分土不能用，含有字母M的土類主要有ML、MH類土，根據(jù)招標(biāo)文件，ML類土不能用，但是對于液限≥50%、塑性指數(shù)≥4以及細(xì)粒含量＜35%的MH類土能夠用于路堤填筑;除上述不能用的土外，下列土類均可用于路堤填筑:GW、GP、GM、GC、SW、SP、SM、SC以及 MH(液限≥50%、塑性指數(shù)≥4以及細(xì)粒含量＜35%部分)。

孟加拉國大部分位于河流沖積平原上，在河流下游及河口地帶有大量的粉細(xì)砂，為孟加拉國最主要的路基填料，本項目中主要的路堤填料即為粉細(xì)砂，其篩分實驗結(jié)果詳見表3。

3 路基壓實控制指標(biāo)

招標(biāo)文件要求的路堤結(jié)構(gòu)及壓實標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

招標(biāo)文件中明確采用ASTM D—1557擊實試驗作為壓實度控制的標(biāo)準(zhǔn)，而ASTM D—1557標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)重型擊實標(biāo)準(zhǔn)基本一致，詳見表5。

表2 《統(tǒng)一土壤分類系統(tǒng)》填料劃分標(biāo)準(zhǔn)

表3 現(xiàn)場填筑用砂篩分實驗結(jié)果

表4 不同路堤結(jié)構(gòu)及壓實控制標(biāo)準(zhǔn)

表5 擊實標(biāo)準(zhǔn)對比

目前，國際上對路堤填筑壓實度均比較重視，但是對于壓實標(biāo)準(zhǔn)，各國又不盡相同，國際上比較通用的主要是普氏擊實及其衍生的修正普氏擊實兩種擊實標(biāo)準(zhǔn)方法，其主要區(qū)別在于擊實功的大小:普氏擊實的單位體積擊實功大約為600 kJ/m3，修正普氏單位體積擊實功大約為2 700 kJ/m3。

各國在設(shè)計路堤填料時，均是首先確定采用何種填料進行填筑，再在實驗室對該填料進行普氏擊實(修正普氏擊實)試驗，確定試驗室最大干密度，通過現(xiàn)場碾壓后，獲得碾壓后的最大干密度，與實驗室最大干密度進行對比，其百分?jǐn)?shù)即為壓實度。

在現(xiàn)場實驗室對本線常用的粉細(xì)砂填料，采用ASTM-D1557進行試驗，得到了其最佳含水率和最大干密度，并對不同壓實度下的粉細(xì)砂的CBR值進行了試驗，其試驗結(jié)果見表6。

表6 最大干密度及最佳含水率及不同壓實度下的CBR值試驗結(jié)果

通過上述試驗方法獲得填料的最大干密度后，工程師會根據(jù)本國相關(guān)規(guī)范對壓實度指標(biāo)進行設(shè)計，表7為中國、德國、英國對不同等級鐵路路堤填料的壓實度控制指標(biāo)。

4 現(xiàn)場填筑流程及施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

(1)現(xiàn)場準(zhǔn)備

表7 各國對不同等級鐵路路堤填料的壓實度控制指標(biāo)

核對施工地段的地基條件，并核對已獲得工程師認(rèn)可的地面線數(shù)據(jù)、地質(zhì)填圖及線路圖設(shè)計，然后利用批準(zhǔn)使用的導(dǎo)線點和水準(zhǔn)點，在找平層路基上放出路基中樁和邊樁，邊樁按一定加寬值進行布設(shè)，并順序記錄中樁、邊樁位置，實測地面高程。做好復(fù)測和放樣記錄，并整理好這些資料報工程師審核認(rèn)可。

(2)填料試驗

對所有用于填筑的填料進行取樣，并進行填料室內(nèi)試驗(天然含水率、液限、塑限、有機質(zhì)含量及顆粒篩分試驗)，并按ASTM Designation 1557進行擊實試驗，獲得填料的最大干密度和最佳含水率。

(3)按照招標(biāo)文件要求，清除地表至少150 mm范圍內(nèi)(工程師另有指示的除外)的所有表層土或雜草、淤泥等非適宜性材料。清表后盡量保證地表平順，并采用重型壓路機將地表至少碾壓3遍。對需進行地基處理(包括砂墊層、排水板、砂樁、預(yù)制打入樁)的地段，待地基處理施工完畢后方可進行路堤填筑。

(4)按照招標(biāo)文件要求，路基橫斷面間距不大于25 m，在施工地段曲線范圍內(nèi)，適當(dāng)加密邊樁，并標(biāo)明里程樁號，測出縱斷面及橫斷面高程，并按照經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可后的圖紙確定路基填筑寬度，放出路基邊坡線。

4.2 孟加拉國現(xiàn)場路基填筑流程

孟加拉國80%以上的地區(qū)為恒河和布拉馬普特拉河三角洲，水道縱橫，河運發(fā)達(dá)，河流和湖泊約占全國面積的10%，當(dāng)?shù)芈返烫钪嗖捎么瞪撤ㄟM行施工，其代表性施工斷面圖如圖1所示。

圖1 吹沙法填筑路堤典型斷面

其施工步驟如下所述。

(1)路堤清表。(2)開挖需填筑區(qū)域基礎(chǔ)范圍內(nèi)2～3 m深區(qū)域，以獲得原始地面表層可以用于包邊的粉質(zhì)黏土或者黏土及表層腐殖質(zhì)土壤，獲得的土壤存放待用，當(dāng)不足時從其他取土坑獲得。(3)利用上述粉質(zhì)黏土實施包邊土施工，包邊土寬度以路堤高度1～4 m時為1 m寬、大于4 m時為1.5 m寬為標(biāo)準(zhǔn)，實施過程中一般大于上述寬度以進行必要的碾壓工作及進行后期的邊坡修整。(4)在線路沿線選擇與線路交叉的河流或者離線路距離不超過3 km的河流，并利用直徑20～40 cm的鋼管或PVC管從河道位置開始鋪設(shè)吹沙管至路堤填筑區(qū)域或作為施工用沙的備料區(qū)域。(5)利用上述河流，使用吹沙船從河流下游獲得粉細(xì)沙填料，并通過吹沙船運輸至指定位置。(6)使用吹沙船通過吹沙管將液態(tài)形狀的粉細(xì)沙填料與水混合物直接抽送至已進行包邊土施工的區(qū)域或者備料區(qū)域;首先對于已開挖的低于地表的2～3 m區(qū)域先進行吹沙填筑，吹填方向從臨近河流處向遠(yuǎn)離處進行，每次吹填距離以20～30 m為宜，利用接長吹沙管的方法向遠(yuǎn)處進行吹填;利用附近河流、低地或者通過地下水流系統(tǒng)排除粉細(xì)沙內(nèi)的多余水分;吹沙時使用推土機對出沙口附近堆積的沙土進行攤鋪工作，每層吹填高度以40～100 cm厚度為宜;當(dāng)吹填高度高于原始地面時，利用排水管穿過包邊土向路堤外排除水分(排水管進口采用編制袋包裹以免粉細(xì)沙流出)，排出的水通過路堤外設(shè)置的過濾池，沉淀過濾后通過排水溝排至至吹沙船所在河流內(nèi)，對吹填沙通過排水及晾曬至合適含水率后(通過試驗室內(nèi)最大干密度試驗確定合適的含水率)，通過推土機初平、平地機精平，采用振動壓路機進行碾壓后，進行壓實度檢測。(檢測時應(yīng)先清除表層10～15 cm內(nèi)由于壓路機碾壓走動可能導(dǎo)致的松土層，再進行灌沙法檢測)。(7)當(dāng)吹沙距離大于3 km或壓力不足時，利用備料區(qū)域的粉細(xì)沙通過卡車運輸至填筑區(qū)域，并晾曬至合適含水率后，通過推土機初平、平地機精平，采用振動壓路機進行碾壓，碾壓后再進行一遍灑水、排水過程，利用水密法提高粉細(xì)沙的壓實效果。(8)重復(fù)上述6～7項工作，直至吹填至設(shè)計路堤高程。(9)路堤填筑完成后，采用鏟車或人工對路基邊坡土邊坡修整至設(shè)計坡度，并利用清表獲得的腐殖質(zhì)土在邊坡外形成不小于10 cm厚的種植土層，利用路堤外草皮或者通過撒草籽的方式對邊坡進行植草防護。

該施工流程可以大大減少粉細(xì)砂的壓實難度，提高路基整體壓實效果，避免人力、物力浪費，降低材料運輸困難，壓實后的壓實度檢測均達(dá)到了招標(biāo)文件的技術(shù)要求，解決了采用粉細(xì)砂填筑路堤不易壓實的難題，獲得了監(jiān)理工程師的認(rèn)可。

5 結(jié)語

以孟加拉國某段增建二線施工項目為依托，介紹了一種國際上比較通用的《統(tǒng)一土壤分類系統(tǒng)》;并對中、德、英國常用的各類擊實試驗試驗準(zhǔn)則和壓實度控制標(biāo)準(zhǔn)進行了對比和總結(jié);通過篩分實驗、CBR試驗、ASTM-D1557實驗獲得了當(dāng)?shù)爻Ｓ梅奂?xì)砂填料的工程性質(zhì)和壓實性能;通過現(xiàn)場的填筑施工，總結(jié)了孟加拉國常用的吹沙法施工工藝流程，解決了采用粉細(xì)砂填筑路堤不易壓實的難題。