风积沙路基的干法施工方法技术

本发明专利技术公开了一种风积沙路基的干法施工方法。该方法根据风积沙的理化性质及力学特点，通过选取适当的振动频率和振幅，合理的振动时间，在恰当压力下，用振动压实机械对铺设在路基上的自然状态的风积沙实施振动碾压，使振动压实后的路基强度达到设计要求；该方法还采用一层风积沙、一层碎石土的方法，以及最后用粘土或砂砾对路基进行全封闭的方法，来避免风蚀并保证路基的整体稳定性。与现有技术相比，本发明专利技术在严重缺水的沙漠地区，减少使用珍贵的水资源进行施工，不但降低了工程的造价，对当地环境的影响也降到了最低程度，是一种既具有经济效益，更具有社会效益的理想施工方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路路基、公路路基的施工方法，尤其涉及在沙漠地 区用风积沙作为主要填料填筑路基的施工方法。
技术介绍
为了满足经济建设的需求，高速铁路及高等级公路得到了大力发 展，在沙漠地区修筑铁路及公路也就成为现实的需要。当填筑路基的 填料为普通的粘性土时， 一般采用标准击实和最优含水量作为施工中 控制的压实参数，通过检测达到标准要求即可。而在沙漠地区修筑路基，如果要采用普通的粘性土，就需从远处 运输，不但取土困难，而且会大大提高工程造价和延长施工工期。本 着就地取材，降低工程造价的原则，填筑路基的主要填料当然最好能 采用可就地取材的风积沙。由于风积沙在天然条件下呈松散状态，粘聚力基本为0，抗剪性能差及剪涨现象，因此，用风积沙作为填筑路基的主要填料时存在着两个困难一是不易压实。风积沙的压实一般采用振动压实的方法，在压力 不足或者激振力不够，则压实效果不佳，无法达到设计要求；而由于5风积沙还存在着剪涨现象，在振动压实时，过大的激振力或者过长的 激振力作用时间，不但密实度不会增加，使风积沙更加松散，如果是 颗粒粒径分布不匀的风积沙，还会出现大颗粒处于下层、小颗粒处于 上层的分层现象，这是路基施工中不允许发生的；另外，对风积沙路基进行碾压时，压力过大或者遍数过多时，都会使风积沙又恢复到松 散状态。二是稳定性差。即便风积沙路基经振动压实后满足了设计要求， 其表层仍然对外力作用有很高的反映和灵敏度，即便施工机械在路基 表面行走，也会使其重回松散状态，且路基易受到沙漠风暴的侵蚀， 路基的稳定性差。国内外对风积沙早有研究，但国外的研究主要集中在类似于风积 沙的细砂的工程特性方面，应用于路基及路面底基层。国内沙漠地区 修筑的铁路及高等级公路，普遍应用风积沙修建路基，并对沙漠风积 沙的工程特性开展了一定的研究，但主要研究的是湿法施工技术，对 风积沙的干法施工技术、压实工艺、施工方法、质量检测和控制等， 现在尚无标准和规范。目前采用的湿法施工方法，主要是在施工过程中洒水，使得风积 沙含水量达到最优含水量，增加风积沙的粘聚力，便于振动压实及保 持其稳定性。风积沙路基采用湿法施工方法的缺点在于在严重缺水的地方， 使用了珍贵的资源——水。这不但增加了工程的造价，还给当地的环 境造成一定的压力。因此，在严重缺水的沙漠地区，不适宜采用湿法施工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。该方法通过 选取适当的振动频率和振幅，合理的振动时间，在恰当压力下，用振 动压实机械对铺设在路基上的自然状态的风积沙实施振动碾压，使振 动压实后的路基强度达到设计要求；该方法还采用一层风积沙、 一层 碎石土的方法，以及最后用粘土或砂砾对路基进行全封闭的方法，来 避免施工扰动和风蚀并保证路基的整体稳定性。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案的工作原理振动碾压风积沙，会在风积沙内产生振动冲击，使其颗粒由初始 的静止状态过渡到运动状态，颗粒之间的摩擦力也由初始的静摩擦状 态进入动摩擦状态。风积沙在有一定含水量的情况下，如果含水量接 近最优含水量，材料中的水分的离析作用，使材料颗粒的外层包围一 层水膜，形成了颗粒运动的润滑剂，假粘聚力消失，为颗粒的运动提 供了十分有利的条件，容易使其振密。当含水量较低，颗粒周围的水 分子数量不足以在其颗粒外层包裹一层水膜，由于毛细作用产生的吸 力，颗粒间假粘聚力发挥作用，妨碍颗粒间的相互错动填塞孔隙，要 将其压实需要克服该假粘聚力，则不易压实。当风积沙在完全干燥状 态下，颗粒间不存在假性粘聚力，其颗粒在振动荷载作用下容易产生 位移，而重新排列。由此可见，用风积沙作为路基填料时，自然风千 状态和达到最优含水量时都可以得到较大的密实度。由前所述，采用振动碾实的方法是压实风积沙的最佳途径。风积 沙压实后的密实度与风积沙的含水量、振动压实所采用的振动频率、振幅、振动时间、压力强度等因素有关。如由长安大学陈忠达等2007 年1月发表的《风积沙振动参数及振动压实机理》长安大学学报(自 然科学版)第27巻第一期就说明了风积沙的压实机理。研究表明， 风积沙在风干状态下或者达到最优含水量时压实后的干密度最大，振 动频率为45 50Hz、振幅根据压路机的振幅变化范围适当选择， 一般 选用强振较佳、振动时间为3分钟左右时压实效果较佳，由于风积沙 压实存在剪涨现象，在过大的激振力作用下作较长时间的振动压实 时，风积沙反而变得更加松散，会出现密实度下降的情况，风积沙路 基碾压遍数过多，风积沙也会变得松散。因此，在施工过程中不加水， 而是直接利用自然风干状态下的风积沙是有科学和实验依据的。另外，风积沙即便经振动压实后达到了密实度的要求，但是，随 着地基高度的不断增加，其稳定性会逐步减弱，如果经压实的风积沙 直接暴露在空气中，则沙漠风暴的侵蚀，机械奔驰的振动都会对其密 实度的稳定性产生严重影响。实验证明，填筑路基时，只要采用一层 风积沙， 一层碎石土，并当路堤填至设计标高后，顶面用粘土或砂砾， 边坡用粘土或碎石土，路肩用大卵石或片石进行全封闭包裹，便可保 证风积沙路基的整体稳定性。，该方法按下列步骤顺序进行 A、测量放线标出需要施工的区域(为了保证路基的压实度及 路基边坡的压实度，每侧超出路基设计宽度的50cm 80cm);路面表层的浮置土、植物和其它杂物，平 整地表；C、 铺底层在清理整平的地表上铺筑20cm 40cm的砂砾土层或 碎石土层，整平后碾压作为施工地表(若清表后地面为砂砾土，则此 步骤省略)；D、 画网格根据自卸车的运输量和风积沙的松铺厚度计算出每 车的摊铺面积，用标尺拉线、划出摊铺面积的网络白格，使得卸料均 匀，以准确控制风积沙的松铺厚度；E、 卸填料用自卸车将风积沙从最远端按网格倒退着卸料，保 证自卸车始终行走在碎石土层或砂砾土层上；F、 摊铺初平每卸完一车风积沙即用推土机摊铺整平，再卸下 一车，直到一个段落(一般长度为50m 100m)中的施工区域内风积 沙松铺厚度达到40cm 60cm;G、 推土机碾压用推土机在风积沙上以不高于10km/h的速度来 回压碾2遍，每一遍碾压时均由两边向中间进行，弯道处由内侧向外 侧进行，碾压时履带应有1/2的重叠，直至压遍松铺的风积沙；H、 压路机碾压。振动压路机先以不高于10km/h的速度碾压1遍， 再以不高于5km/h的速度按1/3轮宽重叠强振碾压3 5遍，每一遍 均为直道处先压两边，后压中间，弯道处则先压内侧，后压外侧， 直到压遍铺设的风积沙；I、 用压路机或推土机静压1 2遍；J、检测采用灌沙或者灌水法检测压实后的压实系数K，平板载荷仪试验测定地基系数K30，干容重按规范要求频率进行检测，如果压实系数K和地基系数K30指标有一个或两个都不合格，则 重复H 1，直至压实系数K和地基系数K30均合格；如果压实系数K和地基系数K30指标都合格，进行步骤K L;K、画网格根据自卸车的运输量和碎石土的松铺厚度计算出每 车的摊铺面积，用标尺拉线、划出摊铺面积的网络白格，使得卸料均 匀，以准确控制碎石土的松铺厚度；L、用自卸车从最近端将碎石土卸到风积沙层上，保证自卸车始 终行走在碎石土层上；M、对碎石土进行推平摊铺碾压，直至达到设计标准要求；N、重复步骤D M，至距路堤设计标高0. 6m，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
风积沙路基的干法施工方法，其特征在于，该方法按下列步骤顺序进行：　Ａ、测量放线：标出需要施工的区域，路基两侧超出路基设计宽度的５０ｃｍ～８０ｃｍ；　Ｂ、清表平整：清除原路面表层的浮置土、植物和其它杂物，平整地表；　Ｃ、铺底层：在整平的地表上铺筑２０ｃｍ～４０ｃｍ的砂砾土层或碎石土层，整平后碾压作为施工地表；　Ｄ、画网格：根据自卸车的运输量和风积沙的松铺厚度计算出每车的摊铺面积，用标尺拉线、划出摊铺面积的网络白格，使得卸料均匀，以准确控制风积沙的松铺厚度；　Ｅ、卸填料：用自卸车将风积沙按网格倒退着卸料，使得自卸车始终行走在碎石土层或砂砾土层上；　Ｆ、摊铺初平：每卸完一车风积沙即用推土机摊铺整平，再卸下一车，直到一个段落中施工区域内风积沙的松铺厚度达到４０ｃｍ～６０ｃｍ；Ｇ、推土机碾压：用推土机在风积沙上以不高于１０ｋｍ／ｈ的速度来回压碾２遍，每一遍碾压时均由两边向中间进行，弯道处由内侧向外侧进行，碾压时履带应有１／２的重叠，直至压遍铺设的风积沙；　Ｈ、压路机碾压：振动压路机先以不高于１０ｋｍ／ｈ的速度碾压１遍，再以不高于５ｋｍ／ｈ的速度按１／３轮宽重叠强振碾压３～５遍，每一遍均直道处先压两边，后压中间，弯道处则先压内侧，后压外侧，直到压遍铺设的风积沙；　Ｉ、用压路机或推土机静压１～２遍；　Ｊ、质量检测：采用灌沙或者灌水法检测压实后的压实系数Ｋ，平板载荷仪试验测定地基系数Ｋ３０，干容重按规范要求频率进行检测，　如果压实系数Ｋ和地基系数Ｋ３０指标有一个或两个都不合格，重复步骤Ｈ～Ｉ，直至压实系数Ｋ和地基系数Ｋ３０均合格；　Ｋ、画网格：根据自卸车的运输量和碎石土的松铺厚度计算出每车的摊铺面积，用标尺拉线、划出摊铺面积的网络白格，使得卸料均匀，以准确控制碎石土的松铺厚度；　Ｌ、用自卸车将碎石土倒退着卸料，使得自卸车始终行走在碎石土层上；　Ｍ、对碎石土进行推平摊铺碾压，直至达到设计标准要求；　Ｎ、重复步骤Ｄ～Ｍ，至距路堤设计标高０．６ｍ；　Ｏ、风积砂路基表层０．６ｍ范围全部填筑碎石土或Ａ、Ｂ组填料，重复步骤Ｋ～Ｍ，直至填至设计标高；　Ｐ、刷坡：按设计的边坡坡度及位置，至上而下进行刷坡；　Ｑ、封闭：为避免雨水冲刷和风蚀，路基边坡采用厚度不小于２０ｃｍ的粘性土或者碎石土包坡，路肩用最小尺寸大于１０ｃｍ的卵石，宽度８０ｃｍ，厚度不小于２０ｃｍ栽砌或干砌片石；　Ｒ、完成风积沙路基的施工。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李永潇，刘素云，
申请(专利权)人：中铁十一局集团有限公司，中铁十一局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]