1 工程概况
为了给以后大面积展开风沙路基施工提供施工工艺参数, 特选定位于中铁二局太中银指挥部第二项目部DK387+600～+780段作为风沙路基填筑试验段。其路基基床底层及基床底层以下部位设计填料为粉细砂, 取土场选在DK386+500右侧。根据土样试验, 该处填料为细砂, 天然含水量为1.9%, 最大干密度1.70g/cm3, 最小干密度1.43 g/cm3。
2 试验目的
(1) 确定最佳含水量; (2) 确定适宜的松铺厚度; (3) 确定合适的碾压遍数; (4) 确定最佳的机械组合和施工组织。
3 试验标准
根据太中银施路通-01设计说明及相关规范要求, 基床底层及以下路堤填料的检测项目采用双控:即地基系数 (K30) 和相对密度 (Dr) , 其检测标准如表1。
4 施工组织
试验过程中分别做了松铺35cm、40cm、50cm的填筑试验。
4.1 取土场
取土场位于DK386+500段路基右侧。取土时, 首先采用推土机推除表层30cm耕植土至指定地点, 填料采用挖掘机挖装, 自卸车运输至试验段。
4.2 填筑前的准备
(1) 路基填筑前, 对取土场填料土 (沙) 样进行土工试验, 确定其分类和性质, 经试验结果分类, 该处填料为细砂。 (2) 路基填筑前, 对原地面进行清理并压实, 并经监理工程师检验合格。 (3) 用全站仪准确测设路基中桩、边桩位置;为保证路基边缘压实度, 路基两侧各加宽填筑60cm, 用水准仪测出该层填铺厚度控制桩的标高 (松铺系数初步定为1.10) 。
4.3 挖装及填筑
采用挖掘机挖装填料, 自卸汽车每车装砂10m3, 施工现场由专人指挥车辆卸土, 在边坡脚两边每隔25m插一根标有高度的标杆控制松铺厚度。
填筑采用纵向全断面水平填筑, 宽度按路基设计宽度每侧加宽60cm。
4.4 标高及平整度的控制
(1) 摊铺填料时采用推土机平整, 并配合人工修补。 (2) 摊铺过程中, 根据事先确定松铺厚度时所插标杆高度来大致掌握实际的松铺厚度。 (3) 摊铺完成后, 采用水准仪测出摊铺后的填料高程, 与摊铺前测得的高程进行比对, 以计算当层实际的较准确的松铺厚度。
4.5 对填料水份的补足
由于细砂的粘聚力非常小, 如果水分不补足的话, 就很难压实, 其填筑路基的强度也将无法达到设计要求。在试验填筑第一层时, 采用接管灌水的方法对填筑层进行补水, 补水面积为长75m×宽30m=2250m2, 一共耗时6h, 共补水150t, 细砂按1.5t/m3的密度计算, 计算第一层压实后沙的厚度为32cm, 大致计算第一层填沙2250×0.32×1.5=1080 t, 均匀润透后砂土的含水量为150/ (1080+150) =12%。
补水长度以50m为一区段来控制, 区段太长则水份挥发快, 不利于填砂路基的保水, 也不利于碾压, 灌完水后, 停半小时左右, 对这50m再行碾压, 依次往前推进。
4.6 碾压及压实度控制
为减小填层水分的损失, 尽量保证碾压时所需的含水量, 摊铺后及时采用TY220推土机预压2遍, 使填层初步密实, 达到封闭填层表面的目的, 同时为碾压机械在沙填层上行走作业提供条件。碾压开始后, 根据以前经验值, 初步可以确定在第5遍以前不会合格。故试验人员在碾压第五遍过后开始检测, 每碾压一遍检测一次相对密度、地基系数及含水量, 并做好原始记录。
从现场查看, 碾压后, 由于表层5cm～10cm土体经推土机碾压振动或因履带板翻松后失水太快而较松散, 下层土较密实, 也较能保持住水份。
4.7 标高检测
压实合格后采用水准仪重新对填料顶的标高检测, 根据填筑前后高程差计算压实厚度, 根据碾压前后填料厚度差, 推算压实系数。
4.8 第二、三层填筑
试验段填筑的第一层为定为35cm, 第二、三层厚度分别为40cm、50cm, 其施工步骤与第一层相同。
5 试验数据分析
试验段所用填料经室内标准试验确定:填料为细砂, 最大干密度ρdmax=1.70g/cm3, 最小干密度ρdmin=1.43g/cm3。碾压后对相对密度Dr和地基系数K30进行检测, 实行双控。
5.1 相对密度、地基系数、含水量检测情况分析
(1) 第一层施工。
第一层松铺厚度为35cm, 其检测指标见表2、3。
数据分析:由表2、3数据来看, 当填层松铺厚度在35cm时, 在实测含水量8%～12%范围内, 地基系数和相对密度跟含水量的大小直接关系不明显。而跟碾压遍数关系较大:碾压5遍时相对密度与地基系数均不合格, 碾压6遍时部分点合格, 碾压7遍时全部点合格。
(2) 第二层施工。
第二层松铺厚度为40cm, 其检测指标见表4、5。
数据分析:由表4、5数据来看, 当填层松铺厚度在40cm时, 在实测含水量8%～12%范围内, 地基系数和相对密度跟含水量的大小直接关系不明显。而跟碾压遍数关系较大:碾压5遍时相对密度与地基系数均不合格, 碾压6遍时部分点合格, 碾压7遍时全部点合格。
(3) 第三层施工。
第三层松铺厚度为50cm, 其检测指标见6、7。
数据分析:由表6、7数据来看, 当填层松铺厚度在50cm时, 在实测含水量7%～10%范围内, 地基系数和相对密度跟含水量的大小直接关系不明显。而跟碾压遍数关系较大:碾压6遍时相对密度与地基系数均不合格, 碾压7遍时部分点合格, 碾压8遍时全部点合格。
5.2 各填层碾压遍数汇总分析
通过对以上结果碾压遍数分析如表8。
5.3 松铺系数分析
施工中对每填层填料摊铺平整后进行松铺厚度确定, 压实后确定压实厚度, 根据松铺厚度和压实厚度计算相应填层的松铺系数。试验段各填层松铺系数分析见表9。
6 试验成果
通过试验段3层细砂填料的填筑, 在进行充分数据分析后, 结果如下。
(1) 含水量。根据现场补水量情况进行估算, 基本每填层碾压前补水后, 含水量均在12%左右。但由于渗透和蒸发的作用, 在实际通过试验方法测量时, 砂层的含水量在7%～11%左右, 说明砂土层表面的的饱水效果较差, 但其表面10cm以下, 饱水效果还是较好。在充分润透后, 表层以下砂层的最佳含水量一般控制在7%～10%之间为宜。
(2) 填筑厚度。根据试验数据可以看出, 松铺厚度分别为35cm、40cm、50cm时, 在对应的压实遍数下均能达到压实标准。
注:松铺厚度数据为推土机摊铺平整后测得。
(3) 碾压遍数。采用TY220推土机进行碾压, 松铺厚度为35cm和40cm时, 碾压遍数为7遍, 方式为纵向四遍, 横向三遍;松铺厚度为50cm时, 碾压遍数为8遍, 方式为纵向五遍、横向三遍。
7 试验段总体效果评价
采取破孔检查 (破孔深度约60cm) , 结果达到设计及规范要求。具体见表10。
从以上数据分析来看, 在试验段施工期间所检测的地基系数与相对密度达到设计及规范要求。
8 结语
根据对以上试验段数据分析, 我们现总结如下:拟在取土场充分洒水, 将砂土含水量控制在适宜的含水量 (7%～12%) , 用挖机将砂土挖至自卸车中, 运至现场。为保证进一步保证路基施工质量, 采用35cm的松铺厚度进行控制, 以50m为一施工区段, 中间用粘土填一条运料通道;采用的填料为细砂, 碾压机械为推土机, 碾压遍数为7遍纵4横三的方式, 碾压完成后, 请现场监理及试验人员对每一层进行地基系数及相对密度检测, 合格后进入下一层填筑, 不合格再碾压, 直至检测合格。
摘要：介绍了太中银铁路SJS-Ⅲ标段天然风积沙填料填筑路基的路堤本体试验段施工设计采取的措施, 给以后大面积展开风沙路基施工提供施工工艺参数, 可供其它高速铁路和客运专线轨道风沙路基施工提供参考。
关键词：风积沙,填筑,技术