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风积沙路基填筑质量控制研究
作者:biyeessay    发布于:2019-02-20 18:53:01    文字:【】【】【
摘要:本文以新疆南疆地区一处风积沙填筑路基为例。研究了风积沙的形成原因和分布规律。分析了风积沙的施工工艺。针对不同的施工工序,提出了相应的技术要求,以此来满足风积沙路基填筑质量的要求。依据实际工程得到的研究结果真实可靠,可以作为类似工程的参考。
      摘要:本文以新疆南疆地区一处风积沙填筑路基为例。研究了风积沙的形成原因和分布规律。分析了风积沙的施工工艺。针对不同的施工工序,提出了相应的技术要求,以此来满足风积沙路基填筑质量的要求。依据实际工程得到的研究结果真实可靠,可以作为类似工程的参考。
      关键词:风积沙;填筑路基;施工工艺;质量控制
      Study on quality control of aeolian sand roadbed filling
Abstract: This paper takes an aeolian sand embankment in southern Xinjiang as an example. The formation and distribution of aeolian sand are studied. The construction technology of aeolian sand is analyzed. According to different construction procedures, corresponding technical requirements are put forward to meet the quality requirements of aeolian sand roadbed filling. The results obtained from actual engineering are reliable and can be used as reference for similar projects.
Keywords: aeolian sand; filling subgrade; construction technology; quality control
      1 引言
      2013年习总书记提出“一带一路”合作倡议,我国的新疆地区作为该合作的核心地带,经济和基础设施建设得到了快速的发展。2014年新疆第一条风积沙填筑的高速公路通车,标志着我国基础设施建设又取得了重大的发展。风积沙路基的填筑质量是建设公路、铁路等交通要道的关键因素。关于风积沙路基的填筑,目前的研究主要集中在以下几个方面。任辉明等[1]采用室内力学实验的手段对水泥改良风积沙强度进行研究,分析水泥改良风积沙作为铁路路基填料的适用性,最终提出适合的水泥掺量改良路基填料。金昌宁等[2]通过室内岩土体强度剪切试验对风积沙不同工况下的抗剪强度进行研究,结果表明:风积沙的强度主要受压实度和含水率的影响。压实度越高含水率越低,风积沙抗剪强度越好。刘大鹏等[3]通过动力学试验研究风积沙强度,通过多组试验获取风积沙路基强度参数,为路基设计提供参考。陈琳等[4]研究风积沙对高原冻土地区路基的保暖作用,沙层覆盖后,降低了岩土体与空气的自然空气对流,降低了散热性,建议对沙土较多的地段应增强路基的强度。郭根胜等[5]对高寒区域风积沙填土承载力强度进行研究,研究结果可作为我国高寒地区风积沙路基设计时的参考。同时,还有许多学者对风积沙路基的施工工艺进行研究[6-9]。本文主要在前人研究的基础上研究风积沙的形成,结合新疆南疆地区一处工程研究风积沙路基填筑质量控制。
      2 风积沙形成研究
      风积沙主要形成于干旱、半干旱的气候条件,是土地荒漠化后形成的一种岩土体材料。风积沙的形成受到自然气候条件和人类工程活动的综合影响。在我国,风积沙主要分布于西北地区。西北地区遭受西伯利亚寒流影响,冬季寒冷,夏季的东南暖流难以到达西北内陆地区,造成西北地区植被稀少,在风吹、日晒、雨淋的作用下,地表岩土体遭受强烈的风化侵蚀作用,在风力作用下侵蚀、搬运、堆积形成风积沙。随着西北地区经济的发展,对高速公路、铁路运输的需要量逐渐增大,解决风积沙路基强度已经成为一个难题。
      3 风积沙路基施工工艺研究
      在风力和水力作用下的原状的风积沙具有一定的堆积结构,沉积年代较久的风积沙已经可以作为天然基础。然后大部分的风积沙仍需要进行相应的措施改良后方可作为路基填料。大量的研究结果表明,风积沙存在最大压实度和最优含水率。通过振动台试验和击实试验可以获取影响风积沙密实度的影响因素。针对不同的施工条件、路基要求,许多人提出了不同的风积沙路基施工工艺。在室内强度研究的基础上,确定风积沙干压使用的压实机械、虚铺厚度、碾压遍数及机械行走速率等施工建议。
      4 风积沙路基填筑质量控制研究
      4.1 风积沙路基填筑施工工序
      风积沙路基填筑施工工艺如下:基底清理测量放线→填料前基底清理碾压→基底检测→拉运土方分层填筑→摊土整平→分格浇水→平地机精细整平→压路机碾压→强度检测→下步工序施工。
      4.2 风积沙路基填筑质量控制
      在施工工艺方面,可采取如下措施来控制填筑的质量。
      (1)测量放线:首先需要准确定位路基的中线位置,在中线上间隔一段距离(一般为20m)设置一根桩,在路基两侧的合适位置设置栓桩。根据填筑层的设计顶面标高,确定每一层风积沙的填筑的范围。可以使用竹竿(长度一般为0.6m,间隔0.3m刷不同颜色的漆作为标识)来标记填筑边线。每根桩需有三角测量旗帜。
      (2)每层风积沙虚铺厚度:与传统路基填筑材料不同,风积沙的压实主要采用水沉法,一般的压路机碾压法难以对风积沙路基产生良好的压实效果。通过现场试验,在水量合适且喷洒均匀的情况下,适用压路机对风积沙填筑材料进行2~3次的碾压则可以取得良好的压实效果。但是,过度的碾压并不会使得填筑材料的压实度更好,反而会造成填料表面松散,密实度下降。通过现场试验,每次风积沙的填筑材料虚铺厚度为0.3~0.5m时,回去的较好的压实效果。但首层风积沙的虚铺厚度大于0.5m时,压实效果较好。虚铺厚度必须采用边桩竹竿挂线的方式进行控制。
      (3)高程控制:风积沙施工后,表层水流失后,表层的风积沙会因此变得松散,对每层压实后的风积沙高程进行检测是没有意义的。通常情况下,每铺设4层风积沙后进行高程检测和填筑厚度校核。同时也需要及时对路基中线的偏移进行检查,及时纠偏。
      (4) 碾压:采用合适的水量对风积沙进行均匀喷洒后,可以按照要求对风积沙进行碾压压实。风积沙碾压压实可以采用压路机进行静压,从外向里、从低到高的顺序依次进行碾压,同时压路机碾压需要错开1/2轮。碾压出现较为明显的痕迹时,需要采用大排轴进行快速的碾压,消除痕迹。
      (5)其它要求:在风积沙铺设时,为了保证路基边缘具有较好的压实效果,风积沙的铺设需要超出路基设计宽度0.3m。在碾压压实前需要及时均匀的用水将风积沙润湿,保持在合适的含水量。
      (6)压实度检测:采取相对密度法测定风积沙的标准干容重,是比较科学并符合现场实际的一种方法。同样,对风积沙路基填筑压实度的检测方法也存在一定的分歧。传统的灌沙法检测程序复杂、时间长、而且标准砂浪费太大。而环刀法相对比较简单、而且检测速度较快,但试验数据却存在不准确和偏差较大的情况。
      (7)封闭:为了避免风力对填筑路基的侵蚀,当路基铺设至设计的标高时,期间可能会有一段时间停止作业(需要尽量避免这段时间的出现),这就需要对可能会遭受风蚀的风积沙填筑路基进行封闭保护。可铺设0.1m厚的粘土或者砂砾土进行全封闭保护。在路基完工交工后,需要对风积沙填筑路基进行有效的防护,一般采用格网进行防护,格网中间可以种植植被以达到防止水土流失的作用。
      (8)刷坡:路堤填至设计标高后,按设计的边坡坡度及位置,至上而下进行刷坡。刷坡下来的风积沙,一般工程设计用作挡水。挡水埝合理布置,可防止周围的灌溉水或雨水流入路基范围内,又可防止高速公路的排水流入周围耕地,污染农田。为了防止路基边坡外的少量积水浸泡路基,一般工程设计基边坡坡脚进行浆砌片石防护。
当天然风积沙难以达到工程实际要求时,可以掺加水泥对风积沙进行改良,增加风积沙的强度,和抗冲刷能力。在路基施工时,沙尘暴风力较大,会加速水分蒸发,从而降低岩土体间的含水量,这将对路基填筑施工产生严重的影响,降低路基填筑的施工质量。因此,需要避免在沙尘暴易发季节和风力较大的时期进行路基填筑工作。当不得不在这个时间段内进行施工作业时,需要尽量缩短摊铺碾压时间,加强洒水,保证填土达到最佳含水量,从而保证工程质量合格。
      5 结论
      (1)研究了风积沙的形成原因,主要遭受自然气候的影响,是一个长期的物理、化学风化作用。分析了风积沙路基的强度主要通过现场和室内力学实验确定。针对不同的施工条件可以采用不同的施工工艺。
      (2)以新疆南疆地区一处工程为研究对象,分析了风积沙路基填筑的施工工序。针对施工工艺如定位放线、虚铺厚度、高程控制、碾压以及密实度检测等工序提出了多个方法以此来保证风积沙填筑路基的填筑质量。本文的方法可以作为类似工程的参考。
      参考文献
      [1] 任辉明, 曾新迪, 师高鹏,等. 水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验研究[J]. 兰州交通大学学报, 2017(4):67-72.
      [2] 金昌宁, 张玉红. 塔克拉玛干沙漠风积沙的剪切变形特征[J]. 中外公路, 2016(1):27-31.
      [3] 刘大鹏, 杨晓华, 王婧,等. 新疆荒漠区风积沙动应力-动应变关系试验研究[J]. 武汉理工大学学报, 2016, 38(3):71-74.
      [4] 陈琳, 喻文兵, 韩风雷,等. 风积沙对青藏铁路块碎石路基降温效果的影响[J]. 冰川冻土, 2015, 37(1):147-155.
      [5] 郭根胜, 王凯, 王磊. 寒冷地区风积沙作为路基填料承载力试验研究[J]. 内蒙古农业大学学报(自然科学版), 2014(1):111-114.
      [6] 平栓玲. 注水碾压法在沙漠地区铁路风积沙路基施工中的应用[J]. 路基工程,2013(01):172-175.
      [7] 张立新. 风积沙路基施工工艺及压实质量控制[J]. 内蒙古公路与运输,2014(01):32-34.
      [8] 郝有红,刘瑞恩,王东翀. 风积沙路基填筑施工方法[J]. 内蒙古科技与经济,2006(24):160-161.
      [9] 马万飞. 浅谈风积沙路基施工的质量控制[J]. 西部交通科技,2017(02):41-43.
 
 
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