风积沙路基干压法施工工艺与质量控制_柯诚

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验结果如表 2、图 1 所示。
2 风积沙特性 2. 1 颗粒分析
风积沙作为填料,一方面具有颗粒较细、级配不 良、无粘结性、天然含水量小、保水性差的特性; 另一 方面,它又具有水稳性能好、沉降均匀、整体强度高、 回弹模量波动小、能很好地保证路基整体稳定性的 优点。因此,风积沙路基施工有其特殊性,工艺和质 量控制与素土填方有很大的不同。
压实度 /%
3
4
92. 3
91. 1
93. 5
95. 3
97. 0
96. 4
97. 0
96. 4
97. 0
96. 4
97. 0
97. 6
99. 4
98. 2
注: 1. 1 ~ 6 代表测点; 2. 路基顶面填料为盐渍土。
5 90. 5 94. 7 97. 0 95. 9 95. 9 98. 2 97. 0
的 CBR 试验,试验结果如表 3 所示。
表 3 CBR 试验结果
密度 / 膨胀量 / 吸水量 / CBR 值 / 易溶盐含量 /
( g·cm - 3 )
%
g
%
%
1. 672
0. 10 767
23. 7 0. 257 ~ 0. 263
3 风积沙击实试验结果分析 土压实是通过碾压、冲击等外力手段来克服土
通过对 国 道 315 线 民 丰—于 田 公 路 K2304 + 940 ~ K2306 + 858 段路基风积沙颗粒的分析,发现 颗粒粒径集中于 0. 25 ~ 0. 074 mm 之间,占 77. 57% ,
图 1 标准重型击实曲线
收稿日期:2011 - 01 - 12 作者简介:柯 诚( 1978 - ) ,男,湖北省阳新县人,本科,工程师.
表 1 风积沙颗粒分析结果
筛孔直径 / mm 2
1 0. 5 0. 25 0. 074 < 0. 074
累计筛余 / % 0 0. 15 0. 62 7. 45 85. 02 99. 47
通过率 / % 100 99. 85 99. 38 92. 55 14. 98 -
2. 2 标准击实试验 对该路段风积沙路基进行了标准击实试验,试
颗粒间的内聚力( 粘结力) 和摩擦力,将空气和水分 挤出,使土颗粒相互靠拢,从而提高土的密实度。从 图 1 可知,随着含水量的变化,风积沙击实曲线形成 了双峰值。这是因为风积沙处于干燥状态时非常松 散,粘结力几乎为零,此时需要克服的主要是内摩阻 力。击锤或配重落在砂体上时,力以震动波的形式 传递,砂体不但在垂直方向上受力,而且水平方向上 也受派生出来的力的作用而产生跳跃式位移。所有 位移的方向总是朝着空隙方向发展,从而颗粒在冲 击荷载作用下易于相对移动、嵌挤、填充。所以,风 积沙在干燥状态下可以得到较大干密度。
7) 其他注意事项: ( 1) 弃方应根据地形而定,宜推至下风侧,并大 致整平。 ( 2) 对于半填半挖路基,路基应加宽 1 ~ 2 m; 对于填方高度大于 5 m 的路堤,路基顶两侧各宜加
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宽 0. 5 ~ 1 m。 ( 3) 路基推筑完毕后,应将路基边坡按设计要
求坡度用机械或人工整平,并应立即进行防沙工程 施工,及时防护路基边坡。
在试验路段,刚开始的时候,使用推土机牵引胶 轮振动压路机进行风积沙路基施工。由于推土机和 压路机分别由 2 个驾驶员操作,很难做到协调统一, 当牵引的推土机变速时,后面的振动压路机仍在连 续震动,这样便产生了沙基下沉现象,形成一道一道 小坑。前进时压路机轮前有拥沙现象,后退时其不 能震动且方向难以控制。实践证明,此方法效率低 下,平整度难以控制,不能用于风积沙路基施工。
随着含水量增大,结合水膜逐渐变厚,水的粘滞 性随着土颗粒之间距离增加而减小,水在颗粒间的 润滑作用 逐 渐 增 加,使 得 土 的 内 摩 阻 力 逐 渐 减 少。 在毛细水作用下,干密度值随含水量增加而缓慢增 长,但有时出现波动。随着含水量进一步提高,水膜 粘结力持续下降,毛细水作用进一步增强; 但当重力 水出现时,风积沙颗粒间的空气消失,毛细水作用急 剧减小,颗 粒 间 的 粘 结 力 迅 速 下 降,干 密 度 很 快 提
6 92. 3 93. 5 95. 4 97. 0 97. 0 96. 4 97. 6
标准压 实度 /%
95. 0
96. 0
层次
表 5 试验路段压实度检测
碾压遍数
压实度 / %
备注
静压 1 遍,震压 1 遍 91. 5
第 1 层 震压 2 遍 震压 3 遍
第 2 层 静压 1 遍,震压 3 遍 第 3 层 静压 1 遍,震压 3 遍 顶层 静压 1 遍,震压 4 遍
后来,改为 前 后 驱 动 的 YZ19C 振 动 压 路 机 进 行碾压,取 得 了 较 好 效 果。试 验 工 程 实 际 选 用 的 机械: 推土机、装载机、前后驱动的振动压路机、洒 水车等。
5 风积沙碾压 1) 风积沙碾压的特殊性。 无论压路机碾压多少遍,风积沙路基表面总有
约 10 cm 的松散层不能压实,原因是: 一般情况下风 积沙多为干燥颗粒,粘聚力几乎为零。压路机碾压 时,钢轮是在松散沙层上前后运动,致使拥砂现象产 生,导致表面的沙被推来推去,无法压实。压路机振 动时,风积沙表面的沙粒会随着压路机振动而上下
6) 用载重车将天然砂砾倒在土工合成材料上, 推土机大致平整后再用平地机摊平。国道 315 线民 丰—于田公路采用取自戈壁滩的天然砂砾。在天然 砂砾层上振动碾压 2 ~ 3 遍且不洒水,因为风积沙路 基经过直接振动碾压后,表层约 20 cm 仍处于松散 状态,故通过本次碾压使其密实,完成对风积沙路基 的全面干压实。
随着风积沙中含水量的增加,首先是水破坏了 天然状态下干燥颗粒表面吸附膜的润滑作用,产生 了水对石英类矿物的非润滑效应,因而其内摩阻力 增大; 同时,石英类矿物具有憎水性,粘结水与沙粒 之间相互产生推力也使内摩阻力增大; 此外,粘结水 不同于自 由 水,它 具 有 一 定 的 粘 滞 性、弹 性 和 抗 剪 性,含水量较小时,水膜很薄,因而其连续作用很强, 可增大内聚力。这些因素导致风积沙不易压实。因 此,风积沙从干燥状态到含水量较小( 2% ) 时,干密 度急剧下降。
( 4) 用于路基压实的压路机应在 18 t 以上,震 动频率应为 30 ~ 45 Hz,振幅 0. 4 ~ 1. 0 mm,填方路 段干碾压 3 ~ 6 遍,挖方路段干碾压 2 ~ 3 遍,速度以 3 ~ 5 m /h 为宜。
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含水率 /% 干密度 / ( g·cm - 3 )
0 1. 67
2. 0 1. 47
表 2 风积沙标准击实结果
4. 0 1. 51
6. 0 1. 51
8. 0 1. 47
10 1. 42
12 1. 47
14 1. 64
16 1. 68
18 1. 65
20 1. 63
2. 3 承载比( CBR) 试验 对该路段风积沙路基进行了压头直径为 50 mm
4) 用 18 t 以上的压路机以高频率直接碾压 4 ~ 5 遍以上,压路机行车速度 3 ~ 4 km / h。碾压时轮迹 重叠宽度不小于 1 /3,轮迹布满作业面为 1 遍。
5) 为保证风积沙路基的效果,在路基顶面铺设 土工布,土工布展铺后应及时填筑封层,以免受到阳 光过长时间的暴晒。一般情况下,间隔时间不应超 过 24 h。
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柯 诚,等: 风积沙路基干压法施工工艺与质量控制
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跳动,也导致其无法被压实。因此,振动压路机碾压 数遍后,必须以较小的震动加速度碾压 1 遍,然后用 推土机对路基表层进行稳压。
2) 松铺厚度。 松铺厚度由振动压路机的表面静压力和振动能 量在风积沙中的衰减情况决定。在新疆地区,根据 多年沙漠公路施工经验和科研成果,规定松铺厚度
中图分类号:U419. 91
文献标识码:B
Construction Technology and Quality Control for Wind-blown Sand Roadbed by Dry Pressing
KE Cheng,JIANG Feng
1 工程概况 国道 315 线民丰—于田公路位于新疆塔克拉玛
4 压实机械选择 为获取施工组织设计所需的数据并检验施工方
案,将 民 丰—于 田 公 路 改 建 工 程 具 有 代 表 性 的 K2305 + 600 ~ K2305 + 800 作为风积沙路基试验路 段。风积沙路基封层设计是在路面结构层下,即路 基顶面铺设土工布,土工布上铺筑 29 cm 厚天然砂 砾作为底基层。
图 2 风积沙路基、底基层分层压实施工流程 6. 2 施工工艺与质量控制要点
1) 路基填筑时,按照横断面全宽推筑,并采用 水平方式填筑,每层填筑松散厚度 30 ~ 50 cm。
2) 每层填筑完毕后,用推土机沿纵向整平,并 借用推土机的履带初步碾压 3 ~ 5 遍。
3) 用平地机整平,松铺高度控制以高出沙基设 计标高 10 cm 来确定。
高,在最佳含水量时,风积沙干密度达到最大值。 峰值过后,含水量继续加大,砂的内摩阻力和粘
结力还在减小,但单位体积内空气的体积已减至最 小限度,而水的体积却在不断增加。由于水是不可 压缩的,因此,在同样击实功作用下,砂的干密度值 反而减小。
由此得出结论: 由于风积沙天然含水量极小,塔 克拉玛干沙漠表层 0 ~ 1. 5 m 范围内,其天然含水量 一般在 0. 2% 左 右,加 上 沙 漠 中 气 温 干 燥,经 过 摊 铺、推平,碾压时风积沙的含水量已趋近于零,所以 采用干压法施工风积沙路基是完全可行的。
工程周边区域无粘性土,路基填料只能选用风 积沙和戈壁的砂砾。
级配很差,不均匀系数 CO 为 2. 5,曲率系数 Cc 为 0. 06,属典型的级配不良砂。按液塑限分类,液限为 25. 2,塑限为 13. 8,塑性指数 Ip 为 11. 4,查阅塑性图 可知,此风积沙为低液限粘土质砂。其颗粒分析结 果如表 1 所示。
表 4 风积沙路基振动碾压遍数与压实度关系
振动碾压遍数
第1 层
第2 层 第3 层 路基顶
第1 遍 第2 遍 第3 遍 第3 遍 第3 遍 第4 遍 第5 遍
1 91. 7 93. 5 96. 4 96. 9 96. 4 97. 0 97. 6
2 91. 1 94. 1 95. 3 97. 0 96. 9 98. 2 97. 0
干沙漠南缘,昆仑山北麓,部分路段穿过沙漠,其他 路段穿越戈壁滩。
路线所经地区属暖温带大陆性干旱气候。四季 分明,春夏 2 季多沙尘,夏季炎热而干燥,秋季气温 下降迅速,冬季降雪少而干冷。昼夜温差大,日照时 间长,光热资源丰富,无霜期较长,降水极少而蒸发 量大。在我国公路自然区化中,属于西北干旱区的 Ⅵ2 区。
公路交通技术 2011 年 6 月 第 3 期
Technology of Highway and Transport Jun. 2011 No. 3
风积沙路基干压法施工工艺与质量控制
柯 诚,蒋 峰
( 中交路桥技术有限公司,北京 100029)
摘 要:在沙漠地区修建公路,路基填料的选择受到很大限制。风积沙是沙漠地区最丰富的材料,因而被选为路基
填料。沙漠地区水资源极为匮乏,故对风积沙路基宜采用干压法施工。结合新疆塔克拉玛干沙漠南缘国道 315 线民
丰—于田公路改建工程实例,对风积沙路基干压法施工进行介绍。实践证明沙漠地区用风积沙做为路基填料是可
行的。
关键词:风积沙; 路基; 干压法
文章编号:1009 - 6477(2011)03 - 0005 - 04
为 50 cm 以内,这在项目招标文件的技术规范中也 作了 明 确 要 求。试 验 路 段 压 实 度 检 测 是 在 表 面 10 cm 松散层以下取样,试验结果证明这一规定是 合理的,能保证路基压实度的要求。
3) 试验路段采用 2 台徐工 19 t 双驱震动压路 机施工。风积沙路基振动碾压遍数与压实度关系、 压实度检测分别如表 4、表 5 所示。
94. 1 96. 3 96. 5 96. 4 97. 9
压实度最高 95. 3%, 单点均大于 93% 压实 度 单 点 均 大 于 95% 压实 度 单 点 均 大 于 95% 压实度有 4 个点 大于 96% 压实 度 单 点 均 大 于 96%
6 施工工艺与质量控制要点 6. 1 施工流程
天然含水量状态下风积沙分层压实施工流程如 图 2 所示。
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