淺析水墜法和濕法工藝在風沙路基施工中的應用

周志華 孫 強

(中交一航局第二工程有限公司,山東 青島 266071)

1 工程概況

新建蒙西至華中地區鐵路煤運通道MHTJ-1標起訖里程DK9+600～恩陶DK175+250，其中路基工程除部分路塹外均為風積沙填方路基，最大填筑高度約12.8 m。項目位于內蒙古自治區最南端鄂爾多斯市烏審旗境內，地處毛烏素沙漠腹地，以流動沙丘及半固定沙丘為主，局部分布固定沙丘、小型的海子湖泊及古海子形成的洼地。地形波狀平緩起伏，高差一般5.0 m左右，局部流動沙丘高差可達10 m以上。

2 工程水文氣象情況

本線路通過地段地表水主要以內陸湖及低洼地區降水積水，水深0.2 m～0.5 m，水位隨季節變幅較大。地表水主要來源為大氣降水補給。

該地區屬于溫帶大陸性季風氣候。每年的4月～5月份為大風季節，5級～6級大風較為常見，一年中的降雨大部分集中在8月，9月份，降雨以小雨為主，降雨量不大。線路通過地區冬天溫度低，夏天溫度高，紫外線照射強，晝夜溫差大。本線路段最大凍結深度為1.82 m。

3 項目實施背景

本項目地處毛烏素沙漠，且地下水豐富，設計利用風積沙作為填料填筑風沙路基，既可治理沙害，又能解決路基填料缺乏的問題，具有料源廣，成本低的獨特優勢。風積沙路基施工有別于傳統填料路基施工，因此需要采用特殊的施工工藝和壓實方法。

4 施工工藝選用

用風積沙填筑路基的壓實工藝、施工方法、質量檢測和邊坡控制防護等各方面技術問題，尚無成熟的標準和規范。結合本項目的工程實踐，進行濕法和水墜法施工的驗證，對風沙路基的施工工藝、壓實質量控制方法做簡要介紹。濕法主要為采用機械設備將風積沙填料在自然含水率或最佳含水率狀態下采用機械壓實，水墜法為使用機械設備將風積沙填料攤鋪后灌水將填料密實，并輔助機械設備壓實。

按照常規路基施工流程，路基施工前做好復查和試驗工作，對填料風積沙進行顆粒分析試驗、天然含水量試驗及最大干密度試驗。本項目涉及特殊地基主要為鹽漬土和浸水鹽漬土地基處理，按照設計要求進行換填，重型碾壓方式，壓實度控制不小于94%。路堤填筑，按照“三階段、四區段、八流程”的工藝流程組織施工。

5 工藝簡述及對比

路基填筑時,要測定填料的含水量,由于風沙地段降雨量小,蒸發量大,所以填料的含水量一般都小于最佳含水量,施工時,要監控填料的含水量及時對填料灑水,使填料的含水量在最佳含水量的范圍內。分層填筑時，填料的最大粒徑不得超過松鋪厚度的1/3，嚴禁出現鹽漬土塊狀物。必須在料場將鹽漬土塊清除，集中堆放，在恢復料坑時掩埋。考慮本項目路基施工用水量大，沿線路150 m左右打設梅花井一處，以滿足現場施工需要。

5.1 水墜法工藝

5.1.1施工程序

測量放線→地基處理→試驗檢測→推送填料→攤鋪填料→施作圍堰→灌水水墜→整平填料→碾壓密實→試驗檢測(合格)→下一層填筑。

5.1.2施工方法

1)測量放線、地基處理、試驗檢測、推送填料與常規路基施工相同。

2)填料攤鋪。

采用自卸車運輸至填方段一側或兩端，用推土機和鏟車進行攤鋪。根據試驗確定虛鋪厚度控制在40 cm，用邊樁掛線方法控制虛鋪厚度。

3)攤鋪初平后施作四周圍埝，中間采用人工修筑擋水埝，將風積沙填料進行分格，每格大小約5 m×5 m,然后對每個格進行灑水。灑水要保證均勻，防止漏灑，水頭控制高于基面15 cm，確保水墜質量。因用水量大，此過程要保證水井出水量。水井的間距、數量根據地下水位情況合理設置，本項目每150 m左右設置一處(見圖1)。

4)碾壓密實。

水墜過后，采用壓路機碾壓，碾壓時輪跡應重疊，壓路機重疊輪跡寬度的1/3以上。當輪跡布滿整個作業面時稱為一遍。碾壓2遍～3遍基本能達到設計要求，壓路機碾壓時應及時檢測，如過度碾壓反而容易導致風積沙表面松散，壓實度下降。

5)壓實度檢測。

壓實度以灌砂法測相對密度和K30地基系數來判定壓實質量。相對密度達到0.7以上，K30達到80以上方合格，不合格時應進行灑水碾壓，直至合格。

6)下一層上料。

采用自卸車進行風積沙的運輸，自卸車將風積沙運輸至指定卸料端，采用鏟車配合推土機進行攤鋪上料，在此過程必須做好風積沙的及時灑水，防止陷車和破壞下層填料的壓實狀態。

7)封閉。

為防止表面失水導致風積沙表面松散，路堤填至設計標高后，要及時進行頂面和邊坡的封閉。

5.2 濕法工藝

5.2.1工藝流程

施工準備→測量放樣→地基處理→試驗檢測→推送填料→整平灑水→碾壓密實→試驗檢測(合格)→下一層施工。

5.2.2施工方法

1)施工準備及測量放樣按照常規路基施工流程完成，地基處理本文前段已描述，本節也不進行詳述。填料攤鋪與水墜法一致。

2)粗平灑水。

填料運輸至路基卸料端后，利用推土機與平地機或鏟車配合進行風積沙的攤鋪及粗平，虛鋪厚度按照試驗確定厚度40 cm進行，利用掛線進行高程控制，直至達到設計標高。粗平過程中利用現場打設水井，利用水泵和管段灑水，灑水要均勻，根據試驗情況，掌握灑水量。

3)碾壓密實。

利用鏟車重載進行碾壓，碾壓3遍，對局部不平整處進行整平，并結合表面含水量及時補充灑水，用壓路機靜壓2遍進行收面(見圖2)。

4)壓實度檢測。

壓實度以灌砂法測相對密度和K30地基系數來判定壓實質量。相對密度達到0.7以上，K30達到80以上方合格，不合格時應繼續進行灑水碾壓，直至合格。

5.3 工藝對比

5.3.1工藝共同點

1)風積沙上陷車問題。

進行第二層以上風積沙施工時，由于風積沙本身屬于不穩定性材料，表面失水后大型自卸車無法直接卸料至路基上，本項目采用自卸車運輸至填方段一側或兩端，用推土機和鏟車進行攤鋪，攤鋪前須對上一層進行充分灑水濕潤。對于送料上坡段，根據當地材料及成本情況，填筑一層風化砂巖進行封閉，確保上料通道不陷車。

2)及時封閉。

本項目風積沙填筑壓實度檢測主要通過灌沙法測定相對密度和K30地基系數來確定。而K30及相對密度也是隨含水率降低而呈下降趨勢。實踐驗證，4 h以后K30地基系數和相對密度均快速下降。因此，本層碾壓密實后，立即鋪設土工格柵(設計位置有時)并進入下一層填筑，當日不能完成碾壓的可隔日補水完成工序施工。

3)碾壓密實。

兩種工藝均需機械進行碾壓密實，碾壓步驟基本相同。本工程濕法施工使用鏟車重載碾壓3遍，后用壓路機靜壓收面2遍能達到壓實度要求；水墜法工藝，在水沉精平后用壓路機碾壓2遍基本能達到壓實度要求。實踐證明碾壓過程含水率比最佳含水率略高2個百分點左右，更能保證壓實度。

5.3.2工藝不同點

濕法施工可以直接采用裝載機上料，灑水同時進行碾壓密實。水墜法和濕法區別在于滲流導向這一步，利用多余的水分充分幫助砂粒微觀結構重新組合，增大粘聚性，后輔以設備碾壓密實。

6 結語

本項目對濕法和水墜法兩種工藝進行了施工實踐，驗證兩種工藝用風積沙進行風沙路基施工，工后各項指標均達標，性能較為穩定。采用風積沙作為路基填料，施工簡單、檢測方便，不需要特殊的機械設備和檢測儀器。既充分利用了豐富的風積沙材料，又間接治理沙害。水墜法施工灌水及水墜的時間較長，相比之下，濕法工藝的應用更為高效，成本更低。本文為今后沙漠地區路基施工提供了借鑒經驗，也驗證了利用風積沙作為路基填料，具有可觀的經濟效益和良好的社會效益。

參考文獻：

[1] TB 10414—2003，鐵路路基工程施工質量驗收標準[S].

[2] 權智磊.淺析風積沙路基的水墜碾壓法施工[J].工業,2016(4):191-192.

[3] 王勝夫.風積砂路基的施工淺析[J].科技與企業,2013(2):218.