栗　勇（中鐵四局蘭新鐵路甘青段項(xiàng)目經(jīng)理部二工區(qū)）

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極干旱地區(qū)填料含水率控制方案比選

栗勇（中鐵四局蘭新鐵路甘青段項(xiàng)目經(jīng)理部二工區(qū)）

以典型的西北極干旱地區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基填筑為例，通過方案比選確定最優(yōu)含水率控制方案，確保路基填筑質(zhì)量。

極干旱；含水率；控制；方案比選

引言

本標(biāo)段地處甘肅省張掖市高臺(tái)縣境內(nèi)，屬中溫帶干旱大陸性氣候，多風(fēng)、干旱少雨，缺水情況嚴(yán)重，［3］年蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，冬季嚴(yán)寒，夏季高溫干燥，有效施工時(shí)間較短。

［1］路基填料為主要以級(jí)配不良、缺少粘性的礫石、砂礫和經(jīng)過篩分后細(xì)圓礫土和粗圓礫土為主，存在壓實(shí)困難，另一方面填料中缺乏細(xì)粒組分的凝聚作用或大粒徑骨架作用，［4］在碾壓時(shí)土體處于流動(dòng)狀態(tài)，填料天然含水率很低，氣候干燥，水份極易散失，難以保證碾壓時(shí)達(dá)到最優(yōu)含水量的要求。

1　施工方案選取

根據(jù)我單位以往施工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合本地區(qū)特征及蘭新鐵路甘青段路基工程試驗(yàn)段研究報(bào)告內(nèi)容，我標(biāo)段擬采取以下三種控制填料含水率方法進(jìn)行路基填筑施工。

方案一：普通灑水碾壓法：填料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)攤鋪完成后及時(shí)灑水碾壓的方法進(jìn)行施工。

方案二：取土場(chǎng)悶料施工法：通過在取土場(chǎng)處設(shè)置溝槽蓄水，通過自然滲透提高填料天然含水率。

方案三：夜間集中悶料法：針對(duì)此地區(qū)夏季白天最高溫度在35℃左右，夜間溫度一般在20℃左右，夜間溫度較低且水分不易蒸發(fā)的現(xiàn)狀，夜間集中拉料攤鋪，并灑水潤濕，使其充分吸收飽和后進(jìn)行碾壓施工。

2　施工方案比選

2.1方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

三種方案優(yōu)缺點(diǎn)分析具體參見表1。

表1　

2.2施工過程分析

2.2.1施工調(diào)查

本地地處西北極干旱地區(qū)，氣候干燥，戈壁土天然含水率很低，其一般為1～1.6%以內(nèi)，在施工中水份極易散失。施工用水主要來自水車集中地點(diǎn)拉水，平均單價(jià)為7元/t（包括燃油費(fèi)）。

2.2.2試驗(yàn)過程

通過對(duì)填料含水率變化情況、碾壓相同遍數(shù)下檢測(cè)結(jié)果以及單位數(shù)量填料耗水量進(jìn)行分析，確定最優(yōu)含水率控制方案。

（1）填料含水率變化情況

通過三種施工方法的施工，我們分別對(duì)填層的取料、碾壓前、碾壓后、以及碾壓完成后6、12、18、24h后含水率變化情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

從以上結(jié)果可以看出，采取方案一的施工方法進(jìn)行施工，填料碾壓過程中以及完成后含水率損失很快，方案二、方案三施工過程中碾壓含水率接近最優(yōu)含水率4.2%的要求，碾壓完成后通過壓實(shí)系數(shù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩天后填層內(nèi)還處于濕潤狀態(tài)，填料的保水性較好，滿足了填料固結(jié)過程中對(duì)水的要求，總體效果較好。

表2　

圖1　含水率變化趨勢(shì)圖

（2）施工檢測(cè)情況

我們選取3段試驗(yàn)段（每段長200m），分別采用三種施工方法控制含水率，施工完成后對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，［2］具體檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3　

通過三種施工方案進(jìn)行比較，方案一基本可以滿足要求，但個(gè)別點(diǎn)不合格，需進(jìn)行補(bǔ)壓后方可檢測(cè)通過，方案二檢測(cè)效果最好，方案三次之。

（3）用水量情況對(duì)比

我們對(duì)上述三段試驗(yàn)段施工用水量情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，確定用水?dāng)?shù)量（見表4）。

通過用水量分析，方案一用水量最少，方案二用水量最大。

3　結(jié)論

方案一：施工方法成熟、方便，用水量最少，但施工過程中含水量控制不好且分布不均勻，局部通過補(bǔ)壓實(shí)后方可檢測(cè)通過，碾壓完成后失水速度過快，路基整體質(zhì)量難以確保，因此方案一不可取。

表4　

方案二：通過取土場(chǎng)悶料能夠有效地提高填料的天然含水率，碾壓完畢后填料的保水性較好，通過檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均能夠滿足要求，但此處地處西北干旱區(qū)，路基填筑用水單價(jià)較高（7元/t），取土場(chǎng)悶料施工方法用水量是普通灑水方法的1.7倍，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮不可取。

方案三：針對(duì)此地區(qū)夏季白天最高溫度在35℃左右，夜間溫度一般在20℃左右，夜間溫度較低且水分不易蒸發(fā)的現(xiàn)狀，采取在夜間集中上料攤平后灑水悶料，通過夜間集中灑水悶料確保粒料中水分能夠充分滲透飽和，滿足了粒料含水率的要求，通過及時(shí)碾壓，表面形成封閉層，碾壓完成后水分不易散失，滿足了粒料固結(jié)過程中對(duì)水分的要求，提高了路基剛度，從檢測(cè)結(jié)果來看通過夜間集中灑水悶料大大提高了路基施工質(zhì)量，且施工用水量是普通施工方法1.1倍，耗水量較少，但方案三對(duì)路基施工過程中各工序之間銜接要求較高，施工過程中應(yīng)進(jìn)行合理的組織設(shè)計(jì)，否則會(huì)造成誤工。

通過以上檢測(cè)結(jié)果與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比選，結(jié)合我標(biāo)段現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，決定采取方案三：通過合理的施工組織設(shè)計(jì)，夜間集中上料攤平后灑水悶料的方法進(jìn)行路基含水率控制施工。

4　結(jié)束語

本施工方案僅適用于極干旱戈壁缺水地區(qū)路基填料含水率控制，對(duì)于其他戈壁地區(qū)或非缺水段落可通過試驗(yàn)采用相應(yīng)的施工方法控制填料含水率。

［1］新建鐵路蘭州至烏魯木齊第二雙線甘青段《路基試驗(yàn)段試驗(yàn)研究報(bào)告》.

［2］《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10751-2010）.

［3］杜文忠.干旱地區(qū)鐵路粗粒土路基壓實(shí)含水率分析.鐵道建筑，2011 （10）.

［4］蘭新高速鐵路戈壁土路基填料壓實(shí)特性研究.路基工程，2011（4）.

2016-3-8

U416.1

A

2095-2066（2016）11-0166-02