风沙路基填筑施工工艺secret.docx

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风沙路基填筑施工工艺secret

风沙路基填筑施工工艺

1工艺概述

1．1地质地貌

xx承建的新建铁路xx至xx（xx）线绥德至靖边JSJ-Ⅲ标段，铁路段沿毛乌素沙漠南缘黄土高原北部过渡地带由东向西行进，该处常年干旱少雨,沙颗粒间无粘聚性,又缺少丰富的水源。

线路主要傍行黄河支流芦河，岸坡陡峭，沟谷呈“V”形，取水困难。

地表覆主要为第四系全新统风积粉砂、细砂。

其中，xx第五工程有限公司第三项目部DK361+165DK373+680,DK377+291～DK380+000段横穿毛乌素沙漠那南缘，地表覆盖深达2～10m的风积沙。

1．2施工难点与重点及方案选择

沙漠地区人烟稀少、筑路材料缺乏，所需的土、砂石料、水泥、沥青、钢材等主材均需远运。

目前国内没有成熟的沙漠地区风积沙路基施工技术规范、施工工艺和方法，风积沙作为路基填料，其最佳含水量和最大干密度如何确定，现行规范中也没有明确规定。

为降低工程造价，本着就地取材的原则路基填筑以风积沙为主。

根据风积沙的物理力学性质和实践结果表明，风积沙路基具有整体稳定性好、沉降量小、沉降速度快、水稳性好等优点，但风积沙在天然条件下呈松散状态，内聚力几乎为零，抗剪性能极差，一般机具难以行驶，普通钢轮压路机根本无法碾压至规定的压实度。

同时由于沙漠地带特殊的气候、地质状况，使得沙漠路基的施工比一般气候、地质条件下的路基施工难度要大得多。

比较适合饱水碾压法，风沙路基风沙填料压实的关键在于含水量和压密实性的控制。

2作业内容

1．测量放样；挂边线，钉设卸土点位桩；

2.挖、装、运、卸、摊铺、洒水；

3.填筑平整、碾压；

4.人工帮填、处理填层、修整边坡；

5.检验、检测、填写检查检测纪录及实验报告、报检。

3质量验收标准及检验方法

一、反压护道顶面高程、宽度边坡坡率的允许误差、检验数量及检验方法

表3.1反压护道顶面高程、宽度边坡坡率的允许偏差、检验数量及检验方法

序号

检验项目

允许偏差

检验数量

检验方法

1

顶面高程

+100，-50㎜

沿线路纵向每100m单侧护道各抽样检验3点

水准仪

2

顶面宽度

不小于施工图标示值

尺量

3

边坡坡率

±5%施工图标示值

坡度尺量

二、压实性标准

我部施工的风沙路段位黄河支流河道旁，有水库，有条件取水，为了提高施工进度所以因地制宜，采取采用传统的压实工艺进行施工。

结合实际的施工工艺,仅利用湿法进行风积沙室内标准击实试验（含水量试验区间为13.5%），由标准击实曲线得出最佳含水量为13.5%，最大干密度1.94g/m3。

其结果见表2.2和图2.1。

表2.2标准击实试验结果

项目

1

2

3

4

5

6

7

含水量（%）

8.0

10.0

11.0

12.0

13.0

14.0

15.0

干密度（g/m3）

1.860

1.880

1.900

1.920

1.939

1.939

1.890

4施工机械车辆的选择

沙漠地带地广人稀，交通运输极为不便，高温、沙尘天气对机械车辆的损害大，机械维修保养、配件供应等极为不便。

因此，应尽量考虑在沙区能较为便利行走的大型机械车辆，推土机宜采用T120以上、自卸车采用8～15T、洒水车采用8～15m3较为经济，选用20T以上羊足碾振动压路机为宜，并尽量调配较新或状况较好的设备进场。

详细机械配备见表2.1。

表2.1主要施工机械设备

序号

名称

额定功率或容量

１

推土机

最大牵引力＞180KN

２

挖掘机

斗容量＞0.8m3

３

自卸汽车

载重量＞8t

４

装载机

斗容量＞2m3

5

洒水车

容量＞8m3

6

羊足碾振动压路机

20T以上

5施工准备

5.1施工便道

为提高车辆的运输效率，取土场至路基的施工便道应精心修建。

先用推土机粗平，再用平地机精平，为提高便道的承载力，铺设4.5m宽20～50cm粘土或砂砾料，洒水碾压密实。

每隔100～200m修建错车道。

5.2水源解决

选择距施工现场较近的黄河支流积水（水库）抽水，抽水高度一般80～100m，配备15～24Kw柴油发电机组、5.5～7.5Kw潜水泵从水库分级分台阶抽水，修建80～150m3蓄水池并保证蓄水量以备不时之需。

考虑到沙漠地区气候炎热、高蒸发量和风积沙路基施工用水量大的特点，原则上平均一个路基施工队处设置0.5到1个蓄水池。

5.3取弃土场选择

采用集中取土场取土，取土场选择应尽量避免对荒漠植被造成破坏并尽量设

在水源旁，从蓄水池或直接从鲍渠或贾家湾河中抽水焖料，避免用干沙填筑再洒水的做法。

原则上讲，弃土（沙）用于再次填筑利用，严禁乱弃破坏生态环境。

5.4试验取样

5.4.1风积沙的物理性能

容重：

干容重一般为1.5g/cm3，湿容重为1.6g/cm3。

在压实情况下密度增加，压实后风积沙的最大干密度可以达到1.86～2.1g/cm3，（而纯风积沙1.94g/cm3），为天然状态下密度的1.2～1.4倍。

天然含水量：

风积沙的天然含水量很低，最低不足1%，最大含水量一般也不超过5%。

微粒性：

沙颗粒属于细沙，沙粒组成为天然不良级配。

非塑性：

积沙层的初粘性含量很少，表面活性很低，松散无粘聚性，具有明显的非塑性质，所以成型比较困难，且成型后的抗剪性能也较差。

非亲水性：

沙粒表面对水几乎没有物理吸附作用，最大吸水率不足1%，一般都在零附近。

非湿陷状态：

沙颗粒遇到水后能保持原有骨架架构性质，水稳性好。

压实特性：

由于风积沙无粘聚性，振动压实可以使颗粒重新排列，获得较大的压实度。

当含水量接近饱和时，沙层中存在大量的受重力影响的自由水，此时，除了振动本身的作用，水也将沿着孔隙向外推出，对沙颗粒也产生一个作用力使其位移，这种综合作用的结果将使沙层获得较大的压实度。

6风积沙施工工艺流程

6.1风积沙路堤施工工艺流程

施工前准备工作→原地表处理→检测合格→推送饱水填料→整平、摊铺填料→推土机稳压→羊足碾振动压路机碾压→推土机终压→检测合格→整平→铺土工布→振动碾压。

6.2风积沙路堑施工工艺流程

施工前准备工作→原地面整理→检测合格→挖除沙方→横断面检测合格→

堑底整平浇水→振动碾压→检测合格→展铺土工布→底基层铺筑。

6.3推土机在天然含水状态下，分层碾压的工艺流程

在天然含水情况下采用推土机分层碾压既经济实惠又能起到很好的压实效果，工艺流程如下：

施工前准备工作→原地表处理→检测合格→推送饱水填料→整平、摊铺填料→推土机稳压→推土机碾压→上一层施工。

7风积沙饱水碾压施工工艺步序说明

在最佳含水量或饱和含水量状态下分层碾压，效果更好，如图3.2示。

7.1施工准备

路基开工前，进行导线点复测，平面及高程控制网布设，路基中线及原地表

高程复测，横断面检查与补测等，并达到规范精度要求。

根据图纸要求进行路基

放样，根据设计图、表、数据定出路基的边缘、路堤坡脚、边沟、取土带等具体

位置，以便于施工。

对风沙段路基进行选样，具体的分析沙体成分、含水量、密度、微粒性，进行饱水试验和压实试验，为风沙路基处理提供准确可靠的依据。

7.2基底处理

人工配合推土机、装载机进行场地清理，满足清理深度和质量要求，清除路

基内土基段表面15cm左右的植被、腐殖质。

基底先压实，再进行填筑。

原基碾

压采用振动压路机碾压不少于6遍，碾压时轮迹重叠不应小于1/3，轮迹布满一

个作业面为一遍。

经过水坑、低洼地时，根据情况采取排水疏干、挖除淤泥、换

填合格填料等措施，以保证基底的稳固。

检测：

按照压实度检验频率及压实度要

求标准进行检查，不合格时应补压直到合格为止。

7.3分层初压

每推筑一层后，用推土机或挖掘机沿线纵向大致整平，并碾压3-4遍。

碾压

时直线段应从路基边缘向内侧逐轮碾压，半径较小的曲线段应从内侧向外侧逐轮

碾压，碾压时轮迹布满整个作业面为一遍。

洒水：

开挖完毕或每一碾压层分层初压后，利用平地机或铲车进行初平，使

得整个路符合设计要求。

对于路线纵波较大的路段，沿线向在路沿堆成棱埂，棱

埂高度10-15cm，棱埂的长度根据路线的坡度而定，一般不得大于50cm，再采用

洒水车静止洒水，使得水面形成径流，水将要流出棱埂为止。

对于路线较为平缓

的路段，可采用风积砂路基、垫层两侧修筑棱埂，利用洒水车倒行洒水。

水应洒

均匀，洒水至饱和后静置2-4小时。

初压时，压轮挤出的松沙壅积于前轮下，后轮碾压过的表面由于剪切作用发生错动，造成压路机行走困难，若沙层含水量偏低，还会出现压路机打滑以至于深陷于沙层中的现象。

因此碾压宜采用前后轮驱动的振动压路机。

7.4整平

调平整型：

采用装载机按放样标高和宽度调平顺适。

精平：

在沙基最顶部一层，用推土机精平，使沙基高程、宽度、路拱等达到

设计及施工规范要求。

7.5路基压实

调平复压：

在静置后的风积沙和人工路槽上，用推土机碾压4-6遍。

推

土机碾压完整个路幅为一遍。

振动碾压：

调平复压结束后，由羊足碾振动压路机采用高频、低幅振动碾压。

碾压时，要从路基路槽两侧边缘向路中碾压，且碾压轮辐重叠不得小于1/3轮辐。

碾压直到满足设计要求的密实度，碾压速度为3-4km/h。

风积沙对振动很敏感，在最佳含水量时，采用振动压路机碾压，压实效果好，效率高。

根据库伦定律：

τf=σ·tgφ+C，风积沙的抗剪强度τf是由粘聚力C，内摩擦角φ和作用于剪切面上的法向应力σ形成的。

风积沙的粘聚力基本为0，因此只有增大内摩擦角才能获得较大的抗剪强度。

基于风积沙的上述力学性质，压实是风积沙路基施工中的难点。

静压收光：

由于羊足碾振动碾压使得沙基顶部10cm左右较为松散，所以采

用振动压路机或轮胎式压路机静压收光1-2遍，碾压速度为1-3km/h。

注意：

由于风积沙成型后的抗剪强度较差，振动压路机压实后表层5～10cm密实度较低呈松散状，作为中间层，不会影响路基质量。

这是因为风积沙透水性好，上层施工时，水在沙层中直接往下渗，该松散薄层的含水量增大，在压路机的作用下，密实度将达到规定值。

实践证明，振动压路机的有效压实范围可达50cm，并且在有效压实范围内越往下密度越大。

风积沙含水量过大，碾压时出现弹簧现象不会对纯风积沙填筑的路基质量产生不利影响，由于风积沙的滤水作用和水稳性好的特点，出现弹簧现象的路基填方不用翻挖，只要等待约1小时后碾压即可达到规定的密实度。

7.6检测

压实度检测：

压实质量以压实度控制，采用环刀法测定密度，并根据最大干

密度计算压实度。

压实度应达到规定的标准，若不符合要求时应进行补压，直到

合格为止，方可进行下一道工序的作业。

图3.2　饱水碾压法施工工艺流程

7.7路基顶层施工

封顶层施工时，振动压路机碾压后表层5～10cm松散，路基弯沉值满足不了设计要求。

此时，用洒水车洒水，使沙层含水量达到或超过最佳含水量，用压路机碾压3～4遍，使路基顶面形成平整、紧密的表面，弯沉值即可达到设计要求。

待整个施工段碾压完毕（300～500m）立即进行自检、报检，重点是压实度、高程和弯沉的检验。

在自检、报检和底基层施工前，应始终用洒水车补水以保持路基水分，否则表层失水松散，弯沉将达不到设计标准，路基质量难以保证。

7．8风积沙路基的防护

沙漠地区路基工程应遵循边施工边防护的原则，集中力量完成一段，防护一

段，以减少风蚀等造成的路堤破坏。

分段路基尽量当年完成，为防止风蚀和为铺筑底基层提供通行条件，对路床顶面用碎石土或天然砂砾进行封闭，碎石土或天然砂砾的质量要求为：

最大粒径不大于10cm，0.074mm以下颗粒含量