淺談如何在鐵路路基填筑中使用風積砂

肖宏宇

摘 要：本文結合包西鐵路陜西段施工實踐，對如何設計使用風積砂作為路基施工的填料，進行了詳細闡述。

關鍵詞：風積砂；鐵路路基；應用

1.工程概況

包西鐵路通道陜西段工程某工區所屬的路基位于陜西省神木縣錦界鎮至大保當鎮內。該地區的風速大、溫差大、冷熱變化劇烈，氣候干燥、年降雨量少，一般不足30mm；周圍毛烏素沙漠的流沙隨風吹揚在境內堆積，且面積—直蔓延，分布有流動沙丘、半固定沙丘和固定沙丘等，給鐵路施工造成困難和危害。

根據路基沿線93個風積砂樣的篩析，粒徑為0.25～0.1mm的細砂平均占66.28%，粒徑0.5～0.25mm的中砂和粒徑0.1～0.05mm的極細砂平均占16.27%和12.69%，粒徑小于0.05ma的粉砂和粒徑1.0～0.5mm的粗砂含量很少。由于風積砂的物理性質所決定，應用這種材料難以形成穩定的路基。

2.路基試驗段的施工

某工區把風積砂路基試驗段選在DK241+120-DK241+336.81位置處，長度為216.81米，地勢較平坦，填筑高度在8.68-14.51m之間，共計填方74645m3。試驗段選在這里的考慮因素為：該段的風積砂填料為均勻、級配不良風積砂，屬于C組填料。其不均勻系數Cu為1.85，曲率系數Cc為0.90。

2.1 試驗范圍

基床底層填筑施工工藝；基床以下部分路堤本體填筑工藝和路基基底沉降觀測和路基面沉降觀測

2.2 路基試驗段的施工工藝

施工全部采用機械化施工。通過試驗來確定不同機具壓實不同填料的最佳含水量，適宜的松鋪厚度和相應的碾壓遍數，最佳的機械配套和施工組織。

2.2.1測量工作

根據設計提供的導線點進行路中線和兩側邊線的放樣，10米一個樁。

2.2.3填料選擇和室內試驗

2.2.3.1取土

經詳細調查，本段可利用土源為風積砂，試驗段土源定在204橋西側進行取土，對填方土進行取樣后，分別進行顆粒篩分、土壤液限、塑限、自由膨脹率、標準擊實等試驗以鑒定填料類別并確定指導現場施工的相關指標。經試驗室檢測為C組填料-風積砂，作為本試驗段的填料。

2.2.3.2風積砂的擊實特性

試驗采用標準重型擊實，分別配制含水量為4%、6%、8%、10%、12%的土試樣共五組，試驗結論

2.2.4高程控制

現場施工時，以原地面壓實后的高程作為原始高程。一般情況下，風積砂路基每填筑4層進行高程檢測和核實每層的填筑厚度。同時進行中線偏位的檢測，以便在施工的過程中隨時糾正中線偏差。

2.2.5上土數量控制

根據每層的虛鋪厚度、平均寬度和長度，計算每個斷面計劃所需的材料用量。再根據拉料車的每車拉運量，計算每個斷面所需的計劃車數。在每個斷面內，確定卸車間距和車數。

2.2.6上土

采用大噸位自卸汽車進行風積砂的運輸，自卸車盡量采用同一種型號的汽車。自卸車將風積砂拉運至現場后，按照確定后的卸車間距和車數進行卸車。在卸車過程中，特別是第二層以后的卸車，必須做到風積砂的及時澆水。

2.2.7檢測方法

檢測要求采用雙指標控制，即環刀法及K30法。壓實度檢測用K30測試檢測地基承載力；用灌砂法檢測壓實系數、含水量，作為驗證補充。

每層路基填筑施工嚴格按照總結出的施工工藝進行施工，每層采用環刀法檢測壓實度，K30采用階段性檢驗法，每四層為一個K30檢驗層，即挖除第四層擾動土體檢測前三層的K30數值。

在每一層碾壓八遍后用K30平板荷載儀檢測地基系數，用灌砂法檢測壓實系數、含水量，作為驗證補充。若合格就采用此碾壓參數、填筑厚度和該種土質此時的含水量。若不合格，增加碾壓遍數，若碾壓遍數超過10遍，考慮該種土含水量及填筑厚度，經過幾次改變作業參數，直到密實度合格。總結出壓實該種土的碾壓遍數和壓實度的最佳曲線。

壓實度

碾壓遍數

碾壓遍數與壓實度曲線

當填土土質改變時，重新確定碾壓該種土的最佳參數。確定出碾壓參數后，用于指導全線填土路基的施工。

2.2.8原地面處理

2.2.8.1基底處理

基底按照施工規范進行處理、平整、碾壓，使基底土層的強度和密實度達到設計標準。上料前，必須將基底面灑水潤濕、以利于增加風積砂與地面的粘結度。地面橫坡在1：10至1：5之間時，地基土層經檢驗符合規范設計要求，可在壓實后直接填筑。當地面坡度在1：5至1：2.5之間時，應將坡面做成臺階形，寬度做不小于2米向內傾斜4%-6%的橫坡。

2.2.8.2原地面壓實

將原地面整平后，用18T振動壓路機靜壓2～3遍，從路兩邊向路中線進行。當個別位置有翻砂現象時，進行局部開挖灑水，最后碾壓至無明顯輪跡。進行壓實度檢測，達到90%后可進行正式路堤填筑。

2.2.9路基填筑

挖掘機挖裝，自卸汽車運輸，按放樣寬度及松鋪厚度控制卸土量，檢查含水量，含水量適宜時用推土機整平，平整度及松鋪厚度符合要求后用壓路機進行碾壓，碾壓后三遍后進行壓實度檢測，以后每增加一次碾壓后，檢測一次壓實度。

路基填挖結合部位較多，這些部位的壓實度控制就顯得尤為重要。在具體施工中，確定填挖分界線并予以標識，從下向上逐層做出臺階，并嚴格遵循“先做填方后做挖方”的總原則。

2.2.10攤鋪整平

2.2.10.1攤鋪填料時采用推土機、裝載機粗平，刮平機進行精平，人工配合修補保證攤鋪面在縱向和橫向平順、厚度一致。

2.2.10.2路堤本體與基床底層均為同種填料，填筑前先檢查填料的含水量，當填料的含水量與最佳含水量不超過2%時立即攤鋪整平，本次試驗段按松鋪厚度45cm、55cm、66cm分別進行試驗。

2.2.10.3根據松鋪厚度標記的中樁、邊樁高度，重新對填料頂標高進行復核。

2.2.10.4按相同的松鋪厚度分別進行填筑，具體填筑順序為：先進行松鋪45cm進行試驗，然后進行松鋪66cm進行試驗，最后再進行松鋪55cm進行試驗。經過試驗室再場取樣，填料最大干密度1.70 g /㎝3，最佳含水量8.1%；，然后分區段進行流水作業。

2.2.10.5填料的攤鋪采用推土機，精平采用平地機，保證每層的填筑厚度及平整度的均勻。攤平過程中用鐵鍬挖洞檢查松鋪厚度，路基橫坡設計為2%-4%，考慮土方運送車輛的正常運行，路基橫坡在基床底層逐步形成。在相鄰兩區段上下兩層填筑接頭處錯開不小開3m的距離。

2.2.11含水量控制

此處風積沙的天然含水量在4.5%-5.5%之間，最佳含水量一般為11.5%左右；按規定含水量誤差應控制在±2%內，要達到這個標準，施工時風積沙含水量相對要大一些，當風積砂填筑時，一部分水分滲透到底部，另一部分水分蒸發掉。通過試驗確定含水量控制在9.5%-13.5%之間效果較好，這時可以保證在最佳含水量狀態下進行壓實。

為確定灑水量，先測定風積砂的天然含水量W、最佳含水量W0及達到佳含水量時風積砂的質量Q，通過公式V。V=（W0-W）×Q/（1+W）計算出風積砂所需加入的水量。跟據每一網格填料方量，計算出相應的用水量。采用人工配合灑水車灑水，當灑水車作業出現問題時，備100m水管采取人工灑水的方式進行灑水。

含水量控制：含水量應控制在8.1%左右即不大于最佳含水量2%時開始碾壓效果最好。

2.2.12碾壓及壓實控制

風積砂先采用推土機碾壓四遍后，再用裝載機碾壓四遍的施工方法。經推土機攤鋪，平地機整平，灑水車灑水后，當含水量達到最佳含水量時，即可進行壓實。

2.2.12.1壓實厚度的控制

碾壓前對填土層的松鋪厚度，平整度和含水量進行檢查，記錄數值。

2.2.12.2壓實工藝

碾壓前檢測含水量，經現場檢測含水量8.5%、8.7%；碾壓設備采用推土機及裝載機結合的方式，即推土機往返碾壓四遍后，用裝載機碾壓，并且采用縱橫交錯的方式碾壓。

2.2.12.3碾壓開始后，推土機碾壓一遍后，裝載機每碾壓一遍檢測一次壓實系數和地基系數，用環刀法檢測壓實度、K30平板荷載儀檢測地基系數。

3 結束語

采用推土機碾壓四遍后，再用裝載機碾壓四遍的施工方法證明對風積砂的壓實度有明顯的作用。本文對風積砂在鐵路路基填筑中壓實參數、施工工藝等方面進行了分析，據此提出了施工方法，對實際施工有現實的指導意義。