邊艷妮，薛 方

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安 710065)

韋羅高速?zèng)_積平原區(qū)風(fēng)積沙路基壓實(shí)工藝

邊艷妮，薛 方

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安 710065)

以省級(jí)高速榆商線韋莊至羅敷公路為依托工程，總結(jié)以往沙漠地區(qū)風(fēng)積沙路基的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)該地區(qū)風(fēng)積沙中含水量的大小，進(jìn)行風(fēng)積沙材料的工程特性試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果采用兩種不同的壓實(shí)方法進(jìn)行試驗(yàn)路的鋪筑并進(jìn)行路基質(zhì)量檢測(cè)，根據(jù)路基檢測(cè)結(jié)果選擇合理的路基壓實(shí)方法。

風(fēng)積沙；含水量；壓實(shí)工藝；施工

1 引 言

韋羅高速公路LJ4標(biāo)穿越渭洛河流域風(fēng)積沙地區(qū)，該區(qū)以固定、半固定沙丘和沙壟為主，屬平原微丘地形，沙漠地貌。路基全長(zhǎng)13.7 km，路基兩側(cè)植被覆蓋較好，地下水埋深較淺，水源豐富。具有較為豐富的風(fēng)積沙資源，本著節(jié)約投資，就地取材的原則，特將此段路基設(shè)計(jì)為風(fēng)積沙路基。

為了使風(fēng)積沙路基達(dá)到最佳壓實(shí)效果，以確保路基強(qiáng)度，提高路基的抗變形能力，本文在分析該地區(qū)風(fēng)積沙工程特性基礎(chǔ)上，總結(jié)目前國(guó)內(nèi)外施工單位現(xiàn)有的施工機(jī)械，選擇適合該地區(qū)風(fēng)積沙路基施工的機(jī)械，通過(guò)采用不同的施工工藝進(jìn)行路基試驗(yàn)路驗(yàn)證。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，得出適合該地區(qū)風(fēng)積沙路基的施工工藝，同時(shí)指導(dǎo)其他類似工程地區(qū)風(fēng)積沙路基施工。

2 風(fēng)積沙的特性

本文選取該路段不同樁號(hào)及不同位置的風(fēng)積沙進(jìn)行高密度取樣，分別對(duì)沿線風(fēng)積沙開(kāi)展物理化學(xué)特性試驗(yàn)、加州承載比、回彈模量等力學(xué)特性試驗(yàn)及最大干密度等室內(nèi)及室外試驗(yàn)。部分試驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)表1～表8。

表1 風(fēng)積沙相對(duì)密度試驗(yàn)結(jié)果

表2 風(fēng)積沙顆粒組成

表3 天然密度及天然含水量試驗(yàn)結(jié)果

表4 最佳含水量時(shí)不同干密度

表5 不同狀態(tài)下的CBR值

表6 試驗(yàn)路路基CBR計(jì)算結(jié)果

表7 不同干密度下的風(fēng)積沙土基回彈模量值

表8 不同壓實(shí)方法的最大干密度

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可知：該地區(qū)風(fēng)積沙中細(xì)粒組含量基本上在5%～15%，屬于沙類土中含細(xì)粒土沙；風(fēng)積沙天然含水量及天然密實(shí)度較沙漠地區(qū)風(fēng)積沙稍大；風(fēng)積沙由松散狀態(tài)到密實(shí)狀態(tài)的壓實(shí)過(guò)程較短；風(fēng)積沙顆粒的硬度和強(qiáng)度均較大，其風(fēng)化程度較低，具有較高的機(jī)械穩(wěn)定性。該地區(qū)風(fēng)積沙的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合相關(guān)要求，由此可知：該風(fēng)積沙從顆粒特征、壓實(shí)性及耐久性考慮均可用于路基填筑，其作為路基填料在技術(shù)上是完全可行的。

3 風(fēng)積沙壓實(shí)工藝

3.1 壓實(shí)工藝選擇

眾所周知，路基壓實(shí)工藝的選取取決于路基填料室內(nèi)最大干密度確定方法的選取，而室內(nèi)最大干密度的確定方法與路基填料的含泥量及含水量密切相關(guān)。一般情況下，沙漠地區(qū)風(fēng)積沙天然含水量很低幾乎為零，且水資源匱乏，故采用干法進(jìn)行室內(nèi)最大干密度試驗(yàn)及室外壓實(shí)。表1～表3可知：項(xiàng)目沿線風(fēng)積沙天然密度基本在1.60～1.70 g/cm3之間，天然含水量在4%～9%之間，含泥量約為 5%～13%，在一定程度上有利于解決風(fēng)積沙松散易失水，抗剪能力差，不易檢測(cè)等問(wèn)題。且風(fēng)積沙天然密度及天然含水量較一般干旱及半干旱沙漠地區(qū)相對(duì)要高，且含泥量較低，若采用干法進(jìn)行試驗(yàn)，須將風(fēng)積沙烘干至干燥狀態(tài)，這顯然不經(jīng)濟(jì)。故采用濕法確定其最大干密度并進(jìn)行風(fēng)積沙振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)。

根據(jù)該依托工程風(fēng)積沙填料的工程特性，并結(jié)合施工單位現(xiàn)有路基壓實(shí)機(jī)械設(shè)備的使用情況，本文選用灑水后的振動(dòng)壓路機(jī)濕壓法及水墜碾壓法兩種施工工藝進(jìn)行對(duì)比，求取達(dá)到規(guī)范要求壓實(shí)度的機(jī)械碾壓遍數(shù)，確定適合本合同段風(fēng)積沙路基的施工工藝，以指導(dǎo)風(fēng)積沙路基的全線施工，確保路基施工質(zhì)量。

3.2 試驗(yàn)路鋪筑

(1)機(jī)械選型

本文在風(fēng)積沙路基壓實(shí)施工中，選用推土機(jī)及21 t振動(dòng)壓路機(jī)作為主要的壓實(shí)機(jī)械。通過(guò)計(jì)算壓實(shí)功等效計(jì)算，不同壓實(shí)機(jī)械有效碾壓厚度如下：中型推土機(jī)：20～30 cm；大型推土機(jī)：30～50 cm；21 t振動(dòng)壓路機(jī)：30～50 cm。本試驗(yàn)選用的主要機(jī)械設(shè)備及其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表9和表10。

表9 振動(dòng)壓路機(jī)技術(shù)性能表

表10 攤鋪機(jī)械技術(shù)性能表

(2)濕壓法施工

濕壓法施工是指風(fēng)積沙填料進(jìn)行灑水達(dá)到最佳含水量后進(jìn)行振動(dòng)壓路機(jī)碾壓。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)及施工機(jī)械壓實(shí)功等效，濕壓法施工時(shí)風(fēng)積沙虛鋪厚度H控制在30 cm，最大干密度采用最佳含水量下的表面振動(dòng)法確定。在K64+580～K64+640段進(jìn)行濕壓法試驗(yàn)路鋪筑，試驗(yàn)每碾壓1遍進(jìn)行一次壓實(shí)度檢測(cè)，由此得出符合規(guī)范要求壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械碾壓遍數(shù)。通過(guò)試驗(yàn)準(zhǔn)備、原地表處理、填料鋪設(shè)及碾壓及封層施工等工藝完成試驗(yàn)路的鋪筑。

(3)水墜法施工

濕壓法施工是指風(fēng)積沙填料進(jìn)行灑水達(dá)到最佳含水量后進(jìn)行振動(dòng)壓路機(jī)碾壓。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)及施工機(jī)械壓實(shí)功等效，濕壓法施工時(shí)風(fēng)積沙虛鋪厚度H控制在30 cm，最大干密度采用最佳含水量下的表面振動(dòng)法確定。在K64+580～K64+640段進(jìn)行濕壓法試驗(yàn)路鋪筑，試驗(yàn)每碾壓1遍進(jìn)行一次壓實(shí)度檢測(cè)，由此得出符合規(guī)范要求壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械碾壓遍數(shù)。通過(guò)試驗(yàn)準(zhǔn)備、原地表處理、上土數(shù)量控制、推送填料與攤鋪、圍堰、灌水及碾壓和封層施工等工藝完成試驗(yàn)路的鋪設(shè)。

3.3 試驗(yàn)路檢測(cè)

(1)路基質(zhì)量檢測(cè)根據(jù)相關(guān)規(guī)范，風(fēng)積沙路基施工完畢后，應(yīng)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，其中，路基壓實(shí)度檢測(cè)尤為重要。試驗(yàn)路施工時(shí)，每碾壓一遍需要對(duì)路基壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)。在測(cè)定斷面路基施工中線上左右各間隔一定距離位置處，將表面10 cm松散層鏟除后，測(cè)定其干密度及含水量，并由此計(jì)算其平均壓實(shí)度。為了減少壓實(shí)度檢測(cè)的誤差，當(dāng)路基含水量較小時(shí)，采用套筒灌沙法或?yàn)⑺h(huán)刀法進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)路基含水量較大時(shí)，可用普通環(huán)刀法或灌沙法進(jìn)行檢測(cè)。

根據(jù)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果，可以得出不同碾壓遍數(shù)對(duì)應(yīng)的壓實(shí)度。濕壓法的檢測(cè)結(jié)果為：振動(dòng)壓路機(jī)碾壓1遍后，平均壓實(shí)度為89.4%；碾壓2遍后，平均壓實(shí)度為91.2%；碾壓3遍后平均壓實(shí)度為92.1%；碾壓4遍后平均壓實(shí)度為92.7%；碾壓5遍后平均壓實(shí)度為91%，碾壓6遍后平均壓實(shí)度為88.3%。

水墜碾壓法的檢測(cè)結(jié)果為：壓路機(jī)碾壓1遍后，平均壓實(shí)度為92.1%，松鋪系數(shù)1.24；碾壓2遍后，平均壓實(shí)度為93.3%，松鋪系數(shù)1.244；碾壓3遍后平均壓實(shí)度大于94%，松鋪系數(shù)1.25；碾壓4遍后平均壓實(shí)度為96.5%；碾壓5遍后平均壓實(shí)度為91.4%；碾壓6遍后平均壓實(shí)度為88%。

(2)封層質(zhì)量檢測(cè)

封層是風(fēng)積沙路基工程的最后一道工序，其完工標(biāo)志著路基工程的全部完成。所以封層的驗(yàn)收至關(guān)重要。封層的檢測(cè)內(nèi)容主要有：壓實(shí)度、寬度、中線偏位、縱斷面高程、平整度、橫坡、厚度及彎沉，其中厚度及彎沉至關(guān)重要。根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(JTJ 059—95)中有關(guān)規(guī)定，彎沉檢測(cè)時(shí)，測(cè)試用車符合BZZ—100標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)檢測(cè)，路基封層彎沉值及其他檢測(cè)項(xiàng)目均符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

4 施工總結(jié)

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可見(jiàn)：風(fēng)積沙路基振動(dòng)壓實(shí)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制其碾壓遍數(shù)。因?yàn)轱L(fēng)積沙路基并不是碾壓遍數(shù)越多越好，風(fēng)積沙路基碾壓有“疏松到密實(shí)再到疏松”的過(guò)程。碾壓遍數(shù)越多，風(fēng)積沙路基存在過(guò)振現(xiàn)象，壓實(shí)度反而降低。相對(duì)于濕壓法施工，碾壓遍數(shù)達(dá)到一定要求后，風(fēng)積沙路基采用水墜法施工能夠滿足壓實(shí)度要求。采用水墜碾壓法施工時(shí)，碾壓4遍能達(dá)到最佳壓實(shí)效果。該段路基地下水埋深較淺，水源豐富，利用既有機(jī)井和補(bǔ)充打井即可滿足路基施工用水要求。所以，風(fēng)積沙路基采用水墜碾壓法施工。此外，施工完畢后進(jìn)行封層施工，經(jīng)檢測(cè)表明路基封層彎沉值及其他檢測(cè)項(xiàng)目均符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，路基施工質(zhì)量合格。

[1] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路土工試驗(yàn)規(guī)程(JTG E40-2007)[S].北京:人民交通出版社，2007.

[2] 范紅英.陜蒙沙漠公路不良地質(zhì)路段路基施工技術(shù)研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2005.

[3] 安建林.新疆風(fēng)積沙力學(xué)性質(zhì)與動(dòng)力性能研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2003.

2017-03-02

U416.1

C

1008-3383(2017)03-0028-02