风积沙路基施工工艺及质量控制

'风积沙路基施工工艺及质量控制——大板项目部关键词：风积沙路基施工工艺质量控制参考文献：«路基施工技术规范»一、序言省际通道赤峰境内公主埂至大板段全长197㎞，其中风积沙路段120㎞以上，关于风积沙的施工工艺及质量控制，交通部现行施工规范未做深入涉及，所以对风积沙的分类、风积沙标准干容重的确定及施工工艺及质量检测等，都将是我们研究的新课题。在此我们结合施工实际情况，依托省际通道第五总监代表处先进的试验设备所得的试验结果及工地现场检测的实际情况，参考210线包东高速公路施工经验，总结出风积沙路基施工工艺及质量控制措施。二、风积沙的分类17 风积沙的成因相当复杂，所以就决定了其颗粒组成不规律性，另外由于缺乏粘聚性，就决定了其流动性特点。所以对风积沙的分类就比较困难。在此，我们针对本地区风积沙的特点，结合试验室大量的试验分析及工地实地施工情况，对其分类情况如下（以下分类是为了适应现场施工，根据试验室试验结果分析而进行的划分，在实际的施工过程中针对不同风积沙颗粒含量、粘土含量及塑性指数需进一步进行准确细分，这是通过大量试验及工地施工检验而得出的）。I类风积沙：（I类风积沙又分为以下两种）I-1类风积沙：无塑性级配不良沙，即颗粒组成中＜0.074组分质量小于总质量的5%。I-2类风积沙：有塑性级配不良沙，即颗粒组成中＜0.074组分质量小于总质量的5%。II类风积沙：含细粒土沙，即颗粒组成中＜0.074组分质量占总质量的5%-15%，其特点为塑性指数较大。III类风积沙：细粒土质沙，即颗粒组成中＜0.074组分质量占总质量的15-50%，其特点为塑性指数大。三、标准干容重的确定针对以上三类风积沙，参考210线包东高速公路施工经验，我们采用标准击实法、表面振动压实法和振动台法三种试验方法，分别进行了标准干容重和最佳含水量试验，试验结果详见附表。通过表列数据可看出表面振动压实（饱和水法）结果较高，但试验过程中，由于试筒底部为密封的，饱和自由水在振动过程中无法排出，与实际施工情况不符，而干法结果偏低，也就无法准确评价施工质量，因此不易采用。对于有塑性指数的级配不良沙，标准击实方法为最高，因此易采用标准击实方法来确定最大干容重。对于无塑性级配不良沙，易采用振动台振实方法来确定最大干容重。17 从试验资料分析：1、I-1类风积沙宜采用表面振动压实法（干法）和振动台法（干法和湿法），试验结果表明I-1类风积沙采用表面振动台法比击实法标准干容重提高(0.05-0.12)g/cm3;2、I-2类风积沙宜采用标准击实法，其标准干容重较准确。3、Ⅱ、III类风积沙宜采用标准击实法（与粘性土试验方法一致）。附件：1、振动台法试验规程。2、振动压实仪法试验规程（参见《公路土工试验规程》）。四、风积沙的路堑施工工艺及质量控制1、挖方路堑的施工。（1）开工前应做好挖方路堑的排水设施。（2）在路堑开挖前应作好截水沟，并视土质情况做好防渗工作，土方工程施工期间应修建临时排水设施。（3）临时排水设施应与永久性排水设施相结合，流水不得排入农田、耕地，不得污染自然水源，也不得引起淤积和冲刷。2、风积沙开挖应遵照下列要求：（1）已开挖的适用于种植草皮和其它用途的表土，应堆积在指定地点。17 （2）根据试验结果，对开挖出的适用材料，应用于路基填筑，各类材料不应混杂。不适用的材料应按有关规范条款的规定办理。（3）开挖均应自上而下进行，不得乱挖超挖，路堑开挖中，如遇地质变化需修改施工方案及边坡坡度时，应及时报监理工程师。3、施工过程中发现风积沙沙层下部出现土质或其它材料，应将上部风积沙沙子挖除后再进行下部开挖，土方路段应遵照《公路路基施工技术规范》中土方施工有关条款办理。土方路段路堑边坡坡度应符合有关土方边坡的规定，上部风积沙边坡坡度应符合设计要求。4、路堑开挖，根据路堑深度和纵向长度，可按下列方式进行：（1）横挖法：以路堑整个横断面的宽度和深度，从一端或两端逐渐向前开挖的方式称横挖法；如下图所示，本法适用于短而深的路堑。17 ①用机械按横挖法挖路堑时，可在不同高度分几个台阶开挖，其深度视工作与安全而定，一般宜为3.0-4.0m。无论自两端一次横挖到路基标高或分台阶横挖，均应设单独的通道及临时排水沟。②路堑横挖法可用推土机进行。若弃方或以挖作填运距超过推土机的经济运距时，应按弃方有关条款执行。③机械开挖路堑时，边坡应配以挖机或人工分层修刮平整。（2）纵挖法：沿路堑全宽以深度不大的纵向分层挖掘前进时称为分层纵挖法；如下图所示，本法适用于较长的路堑开挖。17 ①分层纵挖法（图中数字为挖掘顺序）；a当采用分层纵挖法挖掘的路堑长度较短（不超过100m），开挖深度不大于3.0m，地面坡度较陡时，宜采用推土机作业。b推土机作业时铲挖地段的长度应能满足一次铲切达到满载的要求，一般为5-10m，铲挖宜在下坡时进行；下坡坡度不宜小于10%，不得大于15%。c当采用分层纵挖法挖掘的路堑长度较长（超过100m）时，宜采用装载机配合自卸汽车作业，有条件宜配备一台推土机。②通道纵挖法（图中数字为拓宽顺序）；③分段纵挖法（图中段数为分段顺序）；17 分段纵挖法：沿路堑纵向选择一个或几个适宜处，将较薄一侧堑壁横向挖穿，使路堑分成两段或数段，各段再纵向开挖称为分段纵挖法；如上图所示，本法适用于路堑过长，弃方运距过远傍山路堑、其一侧堑壁不厚的路堑开挖。（3）通道纵横驰骋挖法：先沿路堑纵向挖掘一通道，然后将通道向两侧拓宽，上层通道拓宽至路堑边坡后，再开挖下层通道，如此向纵深开挖至路基标高称为通道纵横驰骋挖法；如上图所示，本法适用于路堑较长较深，两端地面纵坡较小的路堑开挖。（4）混合式开挖法：当路线纵向长度和挖深都很大时，宜采用混合式开挖法，即将横挖法与通道纵挖法混合使用。先沿路堑纵向挖通道，然后沿横向坡面挖掘，以增加开挖坡面，每一坡面应设一个施工小组或一台机械作业。5、开挖边沟、修筑路拱、刷刮边坡、整平路基表面时，宜采用平地机配合其它土方机械作业。6、边沟与截水沟的开挖应符合下列要求：（1）边沟、截水沟及其它引、截排水设施的位置、断面尺寸及有关要求，应严格按照设计图纸的规定施工。应先做好此类排水设施，其出口应通至桥涵进、出水口处。截水沟不应在地面坑凹处通过，必须通过时，应按路堤填筑要求将凹处填平压实，然后开挖，并防止不均匀沉陷的变形（2）17 平曲线外边沟沟底纵坡，应与曲线前后的沟底相衔接。曲线内侧不得有积水或水外溢现象发生。（3）路堑和路堤交接处的边沟应徐缓引向路堤两侧的天然沟或排水沟，不得冲刷路堤，路基坡脚附近不得积水。（4）所有排水沟渠应从下游出口向上游开挖。（5）所有排截水设施应满足下列要求：①沟基稳固，严禁将排水沟挖在未加处理的弃土上；②沟开整齐，沟坡、沟底平顺，沟内无浮土杂物；③沟水排泄不得对路基产生危害；④截水沟的弃沙应用于路堑与截水沟间筑平台，并分层压实（夯实）。台顶设2%倾向截水沟的横坡，土台边缘坡脚距路堑顶的距离不应小于设计规定，若无规定时可按有关条款执行。7、挖方路基施工中及后期应根据设计文件要求及时作好路堑边坡的防护。8、沙区路堑的质量检测（1）风积沙路堑施工过程中的检查及各项控制按招标文件中和技术规范有关规定执行。17 （2）风积沙路堑在一挖至路床标高后，应其路床处风积沙类型不同而变化。（3）I类风积沙应再下挖至少20㎝，换填砂砾或风化碎石或砂性土，以达到路床验收的八项指标要求。五、风积沙填方路堤施工工艺及质量控制1、风积沙填方路堤干法施工工艺及质量控制。（1）I类风积沙填方路堤施工工艺①挂线铺筑风积沙在检测合格的原地面上进行测量放线。按虚铺50cm挂线备料，按照虚铺方量与自卸汽车容积计算出自卸汽车卸料间距。②风积沙整平、稳压用推土机进行摊铺初平，两边配合人工刷坡及整平，初平后，用平地机进行精平，然后用推土机（自重16-18t）稳压2遍，稳压时履带轮重复1/2，行驶速度2档，直线段由两边向中间进行，弯道处由内侧向外侧进行，以利形成路拱。③压路机压实先用压路机2档稳压1遍，然后用1档按1/3错轮进行强振碾压，压实遍数为6-8遍，最后由推土机或压路机静压1-2遍，直至无明显轮迹。④取样试验用环刀法或灌沙法取样试验测其压实度，合格后再进行上一层填筑施工。17 ⑤第二层（及以上各层）施工I类风积沙最主要性质就是无粘聚性。第一层虽经压实，但其上无法行走自卸汽车（单驱压路机、平地机等行走都很困难），填料无法上去，导致路基无法施工，现在情况是：只要解决上料问题，路基施工将正常进行。采取自卸汽车配合推土机解决上料问题，路基可正常施工，其施工工艺如下：推土机及其他机械上料施工工艺施工前准备工作检测合格原地表填前碾压推土机及其它机械纵向调运或横向调运填料推土机整平稳压振动压路机碾压上一层施工检测合格压路机终压其上料、整平、压实、取样试验同第一层。在高填方的路段，以上机械不能满足施工需求，还需用自卸汽车运料至边坡坡角，用挖掘机甩较至路堤填筑层，进行二次倒运后再用推土机、压路机进行整平、碾压。⑥路床封层施工17 为了满足路床稳定性及强度要求，路床层应以砂砾，碎石土或砂砾性土处理。其厚度至少20㎝，路床层施工及质量检测按路基施工规范和验收规范进行验收。（2）施工中应关注以下问题①以上风积沙路基施工未涉及到的部分按交通部《路基施工规范》执行，在此不再详述。②干法施工填筑虚铺厚度50㎝是基于试验路段成果，具体施工前应根据压路机及其机械配置等情况进行试验路段施工，以确定最经济最合理的虚铺厚度及压实遍数。③干法施工法：干法施工法就是此类风积沙可以在天然含水量或少洒水情况下振动压实，这是因为一方面：取决于风积沙振动密实的原理；二方面取决于通过表面振动压实仪和振动台法（干法）试验原理；三方面取决于风积沙颗粒组成情况（较均匀颗粒堆积），请注意我们在推荐以上施工工艺时，没有洒水工艺,实践证明，以上干法施工工艺完全可行，这也纠正了一些传统观念，即风积沙没有水就不能施工和有水风积沙就能施工的错误观念（I类）。④一般情况下，标准干密度试验每公里不少于一组，标准干容重采用风积沙试样应与施工路段的风积沙相适应，施工中如发现风积沙级配有变化时，应及时进行标准干容重试验。⑤积沙需要的施工机械：履带式推土机（各型号）、前后轮驱动的振动压路机，应采用YZ18JC以上振动压路机或履带式推土机带拖式振动压路机。⑥严格控制填筑层厚（经过试验路段确定的最大厚度）。17 ⑦单层风积沙填筑路基厚度宜控制在30厘米-50厘米之间，应通过试验路段确定。超过规定厚度的路基将无法压实。2、II、III类风积沙施工工艺公主埂至大板段此类风积沙主要存在于18-23标，但也只见于原地面表土层，因为其塑指较大（具体我们将详细试验），经过正常洒水可以正常行驶施工机械，所以应按粘土施工工艺正常施工，在此不再详述。3、风积沙湿法施工（水坠法）风积沙湿法施工法，只适用于桥梁台背，挡墙背后等,因为此种施工法需要大量的水。一般沙漠地带属严重缺水地区，另外，即就是水坠法施工成型，也无法正常行走汽车压路机和平地机，所以不宜大面积推广施工，在此不予详述。施工工艺如下：湿法施工工艺推土机推运填料检测合格原地面处理施工前准备工作整平推铺填料围堰放水推土机碾压或压路机碾压上一层施工检测合格17 4、风积沙填方路堤夹层施工工艺及质量检测（1）I类风积沙填方路堤施工工艺针对I类风积沙的特点，考虑到施工困难、采用夹层施工进行施工控制，在路堤填前或填筑完一层风积沙后，由于沿线有较丰富碎石土（风化碎石），用风化碎石土进行夹层施工，其具体施工工艺如下：①碎石土(风化碎石)摊铺风积沙整平、稳压后，按虚铺20厘米进行碎石土铺筑。由于风积沙表面松散，可由一端开始铺筑碎石土。在摊铺时，采用逐步摊铺法进行，即倒退卸土法，每倒1车，用推土机马上摊铺整平，第二车在前车摊铺的碎石土上进行卸料，依次直至填满整个风积沙层。铺筑碎石土期间，必须有10－15名普工配合施工，将粒径大于14厘米的大石块捡出，并人工收拢两边的碎石土，挂线进行边坡整修。②碎石土整平、碾压在碾压碎石土后，用推土机初步大面整平并稳压1遍后，由平地机进行精平，人工配合找补坑槽，再次将不符合规格的大粒径石块捡出。平地机往复整平，直到符合平整度要求为止。整平后，先用YZ18JC自行式振动压路机（自重18t17 ）2档稳压1遍，然后用1档按1/3错轮进行强振碾压，由两边向中间进行，弯道处由内向外进行强振碾压6-8遍，然后改用2档弱振动2遍，仍按轮迹重复1/3进行。最后由18－21t三轮压路机静压1－2遍，直到无明显轮迹为止。③风积沙、碎石土（风化碎石）夹层施工工艺碎石土夹层施工工艺检测合格原地表填前碾压施工前准备工作推土机稳压两遍运土车纵向调运风积沙推土机、平地机整平虚铺厚度约40cm振动压路机压实8遍以上推土机、平地机整平虚铺厚度约20cm运土车纵向调运石渣与风积砂反向倒渣填筑一次性检测上层采用钢球法测沉降量下层（挖开石渣层）采用灌沙法或环刀法测压实度（风积沙最下层）上一层工序检测合格5.3.2质量检测(2)质量检测①风积沙和碎石土夹层法填筑，一次性检测。②碎石土用钢球法检测沉降量。钢球布置如下图：17 钢球直径10㎝●1m●●●●●●●20m20m20m具体作法是：在已经压实的碎石土上。按以上图示位置埋置钢球。上球面与路基平齐，埋置完成后，用压路机稳压一遍。用水平仪测量每个钢球标高，再用压路机振动压两遍，之后再用水平仪测量每个钢球标高,其沉降量≤3㎜为合格。也可以用挂线法测量沉降量。③环刀法或灌沙法测风积沙压实度在实际检测过程中，由试验人员用镐刨开40cm×40cm的检测坑，将碎石土取出刮平下面的风积沙层，注意必须是纯风积沙层，之后用灌沙法或环刀法进行压实度检测，其压实度按路基分区分别评定。(3)注意事项①以上推荐风积沙虚铺厚度40㎝是基于路基试验路段成果，至于17 20㎝碎石土厚度是出于结构层厚度及经济方面的考虑，此两项厚度并不是固定的，在具体施工中，应根据压路机械的压实能力通过试验路段确定最经济最合理的虚铺厚度及压实遍数。比如：风积沙层虚铺厚度可以是20～60㎝，碎石土厚度在原材料充分及经济允许情况下可以是20～30㎝。②碎石土（风化碎石）在此只是一种推荐方案，为解决风积沙上行走机械困难问题。有以下材料：如砂砾、砂性土（必须是透水材料）等均可采用。③夹层施工方案其主要问题是为了解决风积沙压实成型后，上面施工车辆及压路机无法行走问题。所以通过夹层施工解决了自卸汽车及压路机行走的问题。④接近路床标高时，应调整夹层施工厚度，以保证路床层为碎石土。⑤施工中应注意：a严格控制虚铺厚度风积沙和碎石土的虚铺厚度要严格进行控制，两层虚铺厚度均应按试验路段推荐厚度挂线摊铺，不允许超厚。b风积沙整平后必须进行稳压用推土机在风积沙上先行稳压2遍，基本上可以达到85%－90%的压实度。这样在摊铺碎石土时就可以保证厚度均匀，且不产生混沙现象，如不进行稳压，极易发生风积沙推移，并和碎石土混夹填筑现象。c测坑应及时回填夯实，并加强洒水养护。5、II、III类风积沙施工工艺及质量检测17 II、III类风积沙与粘土施工工艺相同，检测方法用环刀法或灌沙法。但应注意，必须注意洒水以便其在最佳含水量范围内方可压实。六、风积沙路基边坡防护1、当路堤边坡高度H≤4.0m时，风积沙路堤采用植草防护；当路堤边坡高度H≥4.0m时，风积沙路堤采用三维土工网或浆砌片石网格防护。2、当路堑边坡高度H≤8.0m时，边坡采用植草防护或浆砌片石网格植草防护；当路堑边坡高度8.0m＜H≤20.0m时，边坡采用台阶式护面墙、M7.5浆砌片石护坡等防护。七、结论1、I－1类风积沙标准干容重应采用振动台法（干法和湿法）。2、I－2类风积沙标准干容重应采用标准击实法。3、I类风积沙施工工艺。（1）推土机及其他机械干法施工工艺。（2）推土机及其他机械湿法施工工艺（小范围）。4、I类风积沙夹层施工工艺。5、II、III类风积沙采用粘性土施工工艺（常规工艺）。17'