高 利

（中鐵二十二局集團第四工程有限公司，天津 301700）

0 引言

在我國基礎建設事業(yè)高速發(fā)展的背景下，鐵路建設中各工序的施工規(guī)范、驗收都已形成完善的標準，路基填筑的施工工藝也已經相當成熟。但是由于項目所在地的地質情況各不相同，為了在保障施工質量的同時盡量控制施工成本，往往施工中所采用的路基填料有所不同，如細粒土、礫石類、摻加一定比例材料的改良土等，進行壓實達到設計要求。內蒙古赤峰市寧城縣部分地段土質沙化嚴重，屬粉砂性地質。當?shù)赝猎床贿m宜作為路基填料，級配礫石運輸距離遠，經濟代價高。但內蒙古礦產資源豐富，對于礦區(qū)附近的工程，往往有很多閑置的尾礦，堆放占用耕地、林地或草地，且污染環(huán)境。近年來這些尾礦進入了被資源化的熱潮中，用作建材或建材原料，礦尾砂就是一例。本文通過葉赤線K53+235-K53+507改移道路路基填筑實例介紹以礦尾砂進行改良路基的填筑技術，以期對相關工程起到借鑒作用。

1 工程概況

葉柏壽至赤峰鐵路位于遼寧省朝陽市及內蒙古自治區(qū)赤峰市境內。全長137.2km；單線大橋5座；單線中橋3座；框架橋及T型鋼構橋2476.05頂平米；小橋7689.82頂平米；涵洞445.29橫延米；其中路基挖土方185478m3；填土方266714m3。內蒙古赤峰寧城縣部分地段土質沙化嚴重，屬粉砂性地質。內蒙古礦產資源豐富,礦尾砂在當?shù)貙儆谶x礦廠廢棄物，寧城縣K53+235-K53+507改移道路路基填方改用礦尾砂[1]。

2 礦尾砂路基填料施工技術

路基填筑采取借土填筑的方式進行施工。根據(jù)設計要求，在進行路基填筑操作之前，首先完善處理基底部分，然后按各自作業(yè)方向進行填筑施工，填筑時采取水平分層，推土機攤鋪，平地機找平，灑水車灑至最佳含水量、振動壓路機采用平行碾壓的形式作業(yè)，使其密實度達到規(guī)定要求[2]。

2.1 路基基底處理

（1）清除施工場地內的全部垃圾和雜物以及地面以下20cm范圍內的表土、草皮、農作物根系，且不可隨意進行丟棄，而是應選擇合適的位置進行集中堆放，后續(xù)可用于路基邊坡綠化以及復耕等；

（2）場地清理完成后，對無特殊處理的段落應及時全面進行填前碾壓，使其密實度達到承載力的規(guī)定要求。

2.2 路基填筑施工

2.2.1 土方填筑施工

填土路堤按照“三階段（準備、施工、竣工）”“四區(qū)段（填筑、平整、碾壓、檢查）”“八流程（施工準備、基底處理、分層填筑、灑水涼曬、攤鋪整平、碾壓夯實、檢查簽證、邊坡整修）”的方法進行分層填筑。填土路堤施工工藝見圖1。

圖1 填土路堤施工工藝框圖

路堤采用推土機與裝載機或挖掘機共同進行裝料操作，自卸汽車負責運輸，推土機與平地機聯(lián)合實施攤平操作，振動壓路機將路面壓實。

（1）挖掘機、裝載機共同開展裝車操作，自卸式汽車進行運輸，推土機攤鋪，平地機修整，振動壓路機壓實。路堤采用水平分層的形式進行填筑施工，也就是根據(jù)設計斷面將施工區(qū)域劃分成為數(shù)個水平層次，再自下至上逐層填筑，每進行一層施工之后，均需進行檢測工作，確認壓實度符合相關規(guī)定，之后方可繼續(xù)施工。每一層施工作業(yè)所應用的填料鋪設的寬度參數(shù)，均應為“路堤設計寬度+25cm”，以保障路基邊坡修整工作完成以后，路堤邊緣壓實度充足[3]。

（2）填料分層填筑，應根據(jù)試驗確定的最佳松鋪厚度進行填筑，一般不大于30cm。密實度檢測根據(jù)施工需要以灌砂法配合K30檢測。

（3）自然橫縱坡陡于1∶5時，應將原地面處理成為臺階狀，且各個臺階的寬度應保障攤鋪設備和壓實設備均可順利開展施工作業(yè)，臺階頂部則應設置反向橫坡，坡度在2%～4%之間，并挖出路床深度范圍內的全部原地面土，再進行換填工作。

（4）進行路堤分段施工作業(yè)的過程中，應針對前段接頭位置預留一斜坡，并在填筑層面上預留寬度至少為2m的臺階，以便接頭部分進行有效銜接，特別是在兩段開展同步施工的過程中，應采用分層交疊的模式進行銜接，且交疊過程中的搭接長度應在2m以上[4]。

2.2.2 礦尾砂填筑施工

（1）施工準備：取礦尾砂進行篩分試驗，測定其顆粒級配、含泥量、曲率系數(shù)等，各項指標檢測合格后進行相關試驗，如擊實試驗，測其最大干密度與最佳含水量等。

（2）分層填筑：依據(jù)填層段落長度及寬度，按虛鋪厚度30cm計算每層礦尾砂填筑方量，依據(jù)車載方量計算控制本層運送車數(shù)并劃分出填筑分段網(wǎng)格，在碾壓結束已驗收合格的路基上繼續(xù)填筑下一層。

（3）攤鋪平整：攤鋪時用推土機進行推平，然后用平地機找平。攤鋪時可以略高于每層檢測標準30cm的10～15cm，這是沒壓實的厚度，還需進行壓實，其余各層的填筑攤鋪可以以此為根據(jù)。

（4）灑水晾曬：由于礦尾砂的需水量大，同時為了保證壓實效率和質量，必須使礦尾砂的含水量保持在最佳含水量（礦尾砂的最佳含水量為17.5%），前一天整平結束然后進行灑水，第二天進行碾壓，保證碾壓時礦尾砂的含水量以達到最好的壓實效果。當含水量過大時，可采用挖掘機和推土機翻松晾曬的方法降低含水量[5]。

（5）碾壓夯實：碾壓前向現(xiàn)場技術負責人進行技術交底，包括碾壓范圍、碾壓方式、碾壓遍數(shù)（通過試驗確定）等。第一遍先采用履帶式機械進行初壓；第二遍采用靜壓；第三遍采用輕震；第四遍進行強震，最后采用輕震一遍、靜壓一遍消除軌跡。碾壓的速度可以開始時慢速2～3km/h，實際上進行碾壓的次數(shù)和速度應該根據(jù)現(xiàn)場實際情況決定。

2.3 路基檢驗

地基系數(shù)K30的檢測：每填高0.9m，縱向每100m檢查2個斷面4個點，距路基邊緣2m處2點、中間2點，不足0.9m亦檢查2個斷面4個點。

壓實系數(shù)的檢測：每層沿縱向100m等間距檢查2個斷面6個點，每斷面左、中、右各1點，左、右點距路基邊緣1m處，檢測依據(jù)鐵路工程土工試驗規(guī)程，直到檢測結果滿足Ⅰ級鐵路的設計要求。路基基床以下路堤壓實標準見表1。

表1 路基基床以下路堤壓實標準表

2.3.1 地基系數(shù)K30的檢測

（1）場地測試面應進行平整，并使用毛刷掃去松土。

（2）安置平板載荷儀。在測試地面上放置荷載板，并保持其與地面接觸效果良好，必要時可于二者之間鋪設厚度在2～3mm之間的干燥砂或是石膏膩子。如果選用石膏膩子作為其中的墊層，還應針對荷載板的底部涂抹一層保護油膜，之后將其放置于石膏層上，并進行左右轉動，同時輕擊頂面，保障荷載板完全與地面接觸，并且可以使用水平儀或是水準泡對荷載板的水平狀態(tài)進行調整[6]。之后，在荷載板上方放置裝置承載部分，同時進行制動操作，并選擇荷載板外側之外1m以上的位置設置反力裝置支撐點，再選擇反力裝置之下的荷載板放置千斤頂，可以采用加長桿，或是合理調節(jié)絲桿，促使千斤頂?shù)你q座與反力裝置承載部位緊密貼合。組裝過程中，應持續(xù)保持千斤頂處于垂直狀態(tài)。對測橋進行安裝時，應保持測橋支撐座與荷載板外側邊緣的距離至少為1m，且距離反力裝置支撐點也應至少保持1m距離，且保持測表處于對稱狀態(tài)，不同測表與荷載板中心的距離均應相等。

（3）加載試驗。為穩(wěn)固荷載板，應該首先預加荷載0.01MPa，并保持30s，直至荷載板處于穩(wěn)定狀態(tài)之后，將荷載卸除，同時調節(jié)百分表讀數(shù)至零。再針對荷載板逐級進行加載，每次增量為0.04MPa，每增加荷載一次，1min內的沉降量應在該級荷載沉降量的1%范圍內，確認荷載強度以及相應的下沉量讀數(shù)之后，繼續(xù)增加荷載。在下沉量超過規(guī)定基準值以后，或是荷載強度已經大于預估的現(xiàn)場實際最大接觸壓力，或是已經呈現(xiàn)地基屈服點，則可終止試驗。

需要注意的是，如果在試驗過程中存在荷載板過度下沉或者是嚴重傾斜等不良情況，應該針對試驗點進行下挖，直至所挖深度與荷載板直徑基本一致，方可重新開驗，且應在試驗記錄表中明確標注異常情況的出現(xiàn)。試驗現(xiàn)場如圖2所示。

圖2 加載試驗現(xiàn)場

（4）最終將數(shù)據(jù)整理做出荷載強度σ與下沉量s的關系曲線。沉降量1.25mm對應的荷載0.141MPa，地基系數(shù)K30為113MPa/m，經檢測該試驗所檢項目符合《鐵路路基工程施工質量驗收標準》（TB10414-2018）標準要求。試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 加載試驗數(shù)據(jù)

2.3.2 壓實系數(shù)的檢測

針對測試地點內選一平坦區(qū)域，要求該區(qū)域面積在基板面積以上，將該區(qū)域打掃干凈之后，在此放置基板，并延基板中孔位置進行鑿洞作為試洞，將試洞直徑控制為100mm，且操作過程中不可導致試樣丟失，且應在操作的同時，隨時取出被鑿下的材料，并放置于已經明確質量的包裝中進行密封，如圖3所示。

圖3 壓實系數(shù)的檢測

針對已經鑿下的試樣質量進行稱重，將重量細化至1g，使用稱重結果減去包裝袋質量，即為試樣總質量。在試驗中選擇代表性較強的樣品置入到鋁盒當中，再采用酒精燃燒法對其含水量進行測試，然后針對已經造出的孔洞放置灌砂筒，保持灌砂筒內處于滿砂狀態(tài)。使用灌砂筒的下口與試洞進行對應，并將其開關打開，使砂完全流入到試洞中，直至砂不再向下進行流動，方可將開關關閉，并取出灌砂筒，對灌砂筒內剩余的砂進行稱重，將重量細化至1g。壓實系數(shù)計算公式如下所示，經檢測該試驗所檢項目符合《鐵路路基工程施工質量驗收標準》（TB10414-2018）標準要求。

式中：

m0——試洞內砂質量；

ρ2——土的濕密度；

ρ3——土的干密度；

ρmax——土的最大干密度。

3 經濟效益分析

通過此項試驗礦尾砂滿足路基設計要求，使礦尾砂變廢為寶。礦尾砂的應用不僅解決了當?shù)貜U棄物遺棄的問題而且又解決了項目部用級配碎石代價高的難題，實現(xiàn)了節(jié)省成本90萬元的經濟效益。

4 結束語

綜上所述，礦尾砂作為路基填料，施工中最佳含水量的控制是路基能否壓實的前提，施工中適宜的攤鋪厚度和合理的壓實機具、壓實遍數(shù)，科學的檢測方法是強有力的保證?？紤]工地的實際地質情況，科學合理地使用礦尾砂改良土作為填筑材料，就地取材，在施工過程中既能保證較好的工程質量，又能進一步降低工程造價。