高速公路风沙路基施工工法.docx
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高速公路风沙路基施工工法
高速公路风沙路基施工工法
1、前言
高等级公路风沙路基施工技术对我公司来说是一项新技术，随着我国西部大开发经济战略的实施，该技术的推广与应用对我公司扩展西部市场，快速、优质、高效地建设我国西部大通道具有积极、重要的作用。
我公司承建的榆神高速公路33.6km位于我国著名毛乌素沙漠地区，线路沿线均为风积沙，其中风沙填筑路基占了11.5km。
我们以此施工方法做到了：
路基质量优质化、施工进度高效化、风沙防治生态化、施工环境人文化，受到社会各界广泛赞誉。
在施工实践中，我们对此施工方法进行了不断的改进、充实、完善、总结形成本工法。
2、工法特点
2.1施工简单
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。
本工法很好的解决了该问题，方法简单易行，并满足压实度质量要求。
2.2施工效率高
施工简单易行，施工效率大大提高。
2.3施工质量高
填筑的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。
2.4文明、环保
沙漠地区具有气候干旱，降水稀少，日照强烈，冷热剧变，风力强大，风沙频繁，植被稀疏，种类单一，水资源不足，水量不平衡等自然特征。
本施工方法满足我国特殊地区环保要求。
2.5针对性强
目前，在国内还没有成熟的沙漠地区高等级公路风沙路基施工工艺和方法。
本工法成功解决了风沙路基填筑中存在的问题，可以指导同类型风沙路基施工。
3、适用范围
本工法适用公路、铁路和场坪等风沙路基填筑施工。
4、工艺原理
本工法的施工工艺原理就是：
根据沙漠地区的自然特征，以及风积沙在天然条件的物理性质为出发点，结合路基质量要求，通过试验确定风沙填料合格及采用干振法（或饱水振动法）测定最大干密度；填筑路段清表填前碾压，测放控制桩点；然后从取土场用运输设备将风积沙填料运至填筑现场（必须用能在沙面上行走的运输设备），装载机或推土机初平、平地机精平（松铺厚度在40cm左右），洒水车洒水浸润（含水率控制在12～15%）1～2小时，此时填层含水基本均匀（含水率在5%左右），立即用推土机碾压直至密实合格（试验确定的最佳遍数，环刀法、K30承载板、核子密度仪检测压实度）。
检测合格后进入下一道工序或封闭道路禁止车辆通行。
整段路基填筑完成后，进行边坡粘土包边、表层覆盖等环保措施，整修路基，及时完成封层施工。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程（见图5.1）
5.2操作要点
5.2.1施工准备
1.技术准备
全面熟悉设计文件和设计技术交底，进行现场核对和调查，发现问题及时按有关程序上报监理及业主，并提出修改意见申请变更设计。
根据设计文件要求和调查的现场实际情况（对路基范围内的地质、水文情况进行详细调查），核实工程数量，按工期要求、人员、设备、试验等准备情况，编制详细的施工组织计划方案，上报监理工程批准，并及时提交开工申请报告。
做好施工测量工作，包括导线、水准点复测联测，增设控制桩和水准点。
测设线路中桩、边桩，核查路基横断面。
2.保障准备
完成临时设施、施工道路，解决通讯、水和其他物资的供应。
风沙路基用地范围内的房屋、管线、树木、灌木丛、草皮等均应在施工前迁改、砍伐及移植（待路基施工完成，灌木丛、草皮等植被可利用于工程绿化、防风固沙）。
对填方和借方地段的原地面地表杂草、树根进行清理，清理深度应根据腐土厚度决定，清除的腐土应集中堆放。
填方地段在清理完地面后，应整平压实到规定要求，并将坑穴填平碾压密实。
然后恢复边桩和中桩，在路肩边坡处设置标杆，涂红白两色油漆，两色油漆间距40cm，标杆每50m一根。
做好原地面临时排水设施，并与永久排水设施结合，避免水土流失及污染环境以及破坏施工场地外的地形地貌。
3.填料选择及试验
按照设计文件和现场调查所得，确定取土场后，对取自挖方或借方场地的风积沙每个一定距离（视量的大小和土样变化情况定）进行复查和取样试验（按《土工试验规范》）。
风积沙填筑试验项目有：
a.颗粒分析；b.相对密度试验（视比重）；c.天然含水量；d.干燥状态下和饱水状态下两种最大干密度。
4.路基填筑
1）填料运输
移挖作填或线外借土运距在100m以内时，直接采用装载机或履带式铲运机装运，直接卸于填筑区段。
线外借土以及挖方远运路基分层填筑示意图
利用时，运距超过100m以上，采用汽车运输。
一是选择能在沙面行驶的车辆，二是汽车运送至填筑段旁，装载机二次倒运。
2）填料摊铺、稳压
采用装载机或推土机粗略平整，平地机精平整形。
参照设置的标杆，松铺厚度控制在35～40cm。
在平整过程也起到稳压作用。
在填筑过程中随机抽查路尺量基中间点，保证填层厚度。
3）洒水浸润或晾晒
摊铺完毕，检测摊铺层含水量。
当填料含水量在最佳含水量±2%时，进行碾压工序。
若含水量过小，用水车结合水井出水点补充洒水；若含水量过大，则晾晒至含水量符合后再碾压，最佳含水量控制在7%～10%。
经验估计含水率：
用手抓一把沙，用劲捏，如果成团并在摔出这团沙后手上仅有少量沙附在手上，而无水珠，此时沙的含水率基本在最佳含水率范围。
5.碾压
推土机按照试验段所确定的工艺参数进行碾压，但不小于纵向5遍，横向3遍。
碾压时，直线段由两侧向中间，曲线段由内侧向外侧纵向进退错行进行碾压。
行与行的轮迹重叠宽度不小于0.3m（1/2轮宽），横向同层接头处重叠压实不小于1m，前后相邻两区段纵向重叠2m，上下两层接头处错开3m，达到无漏压，无死角，确保碾压均匀。
碾压行驶速度不超过4㎞/h。
碾压完再用平地机精平一次。
6.检测
1）压实度检测
a、环刀法检测
在试验地点，将面积约30cm×30cm的地面清扫干净。
并将压实层铲去表面浮动及不平整的部分，达到一定深度，使环刀打下后，能达到要求的取土深度，但不得扰动下层。
将定向筒齿钉固定于铲平的地面上，顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直。
将导杆保持垂直状态，用取土器落锤将环刀打入压实层中，至环盖顶面与定向筒上口齐平为止。
去掉击实锤和定向筒，用镐将环刀及试样挖出。
轻轻取下环盖,用修土刀自边至中削去环刀两端余土，用直尺检测直至修平为止。
擦净环刀外壁，用天平称取环刀及试样合计质量M1，准确至0.01g；现场取环刀内适量土样分成三份置于器皿中，现场检测用酒精烧干（取样回试验室时，采用烘干箱），称取器皿及土样合计质量M2，准确至0.01g，计算出含水率，然后根据所测各项数据，计算出压实度。
b、K30承载板检测
把荷载板放至在已整平的试验点上,就将压路机开至离试验点一定距离的地方,此距离应不小于1米,并使压路机车后部大梁位于荷载板正上方,将千斤顶放置在荷载板上，安装测桥，使之处于大致以试验点对称的位置，转动千斤顶丝杆，使其顶部与压路机后部大梁接触，高度不够时，可用加长杆或垫块，将百分表安装在百分表表架上，两个磁力表座吸放在荷载板直径线两对称点上，并使百分表触点头垂直落在横梁的测点上。
为稳定荷载板，先加一定的负荷然后卸除,读取百分表的读数作为下沉量的起始读数。
为预估极限荷载作荷载增量，分级加荷，每增加一级荷载，等该荷载下沉量终止后，读出并记录荷载强度和下沉量的读数。
当荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或者达到地基屈服点时，试验即停止。
根据填料最大干密度和现场检测得到的数据，按照公式计算出填筑压实度。
c、核子密度仪检测
首先放在阴凉地方校定、标定、输入干密度及最佳含水量，然后在路基上找出点位，用底板把路基表面抹平，然后定格沿底板划线用锤子将铁杆打入核子仪杆同等深度的孔内将核子仪放在定格的点位上，将r杆伸入孔内，进行自动检测，人立即退出2米以外，听到嘟声后，就可以记录湿密度数据及含水数据。
根据填料最大干密度和现场检测得到的数据，按照公式计算出填筑压实度。
2）纵横坡、宽度、填筑层厚检测
用全站仪测设边桩、中桩，检查路基宽度。
用水准仪测出摊铺后的顶面高程，计算填筑表面纵横坡，与设计比较，要求符合规范允许的偏差范围。
与摊铺前测得的高程进行比对，以计算当层准确的松铺厚度。
5.3劳动力组织
根据风沙路基施工工序，主要人员配备如下：
6、材料与设备
材料与设备见表6。
表6风沙路基施工主要材料、机具和设备表
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
一
主要材料
1
风积沙
比重2.6～2.7，液塑限0.075级以下≤总质量的5%
m3
路基宽24.5m
填高2～6m
二
检测设备
1
全站仪
套
1
2
水平仪
套
2
3
环刀
套
4～6
1000m22点2套4个环刀
4
干燥箱
台
2
现场检测采用酒精燃烧
5
铝盒
个
50～60
6
电子天平
精度1/1000
台
2～3
7
K30承载板
套
2
8
核子密度仪
套
1
三
施工机具
根据一次填筑段落长度
1
装载机
ZL40、50等
台
4～6
平整，填土
2
履带铲运机
台
2～3
填土
3
推土机
140型以上
台
1～3
填筑初平，碾压
4
自卸汽车
10t以上
台
2～10
5
洒水车
8m3
台
2～4
6
加油车
台
1
7
水泵
台
1～2
8
挖掘机
200型
台
1
刷坡及培边坡粘土
9
平地机
PY185型
台
1～2
精平及检底用
10
捣固棒
70型
套
4～10
涵、台、墙背局部
7、质量控制
1.由于风积沙无粘聚性的特点、沙漠地区干燥、风大，风沙路基必须采用机械化施工，抓住有利时节，连续施工，尽快完成，及时封闭。
2.风沙路基施工应选择能在沙漠中自由行走的机械，确保施工顺利和填筑质量。
推土机功率不得小于140马力，自重不得小于20t。
3.填料必须是纯风积沙，不得含有杂粘土、有机土、植物及树根等。
水平分层填筑、分层压实，松铺层厚不得大于40cm。
风积沙填筑累计分层填筑压实厚度不得小于50cm。
4.风沙路基填筑宽度应大于设计宽度70cm以上。
5.当地面横坡大于1：
5时，原地面挖成不小于2m宽的台阶。
风沙路堤分段施工时，两段交接处不同时填筑的，先填地段每层预留不小于2m宽台阶；同时填筑则应相互交叠衔接，其搭接长度不小于3m。
6.桥台、涵、挡墙背与风积沙路基衔接处的填筑必须与路基同时进行，当无法按正常风沙路基施工时，则采用水坠碾压法施工。
水平分层，每层厚度不大于15cm，水头保持5cm以上，同时采用70型捣固棒振捣，每次捣固棒均要插入下层。
检测压实度按《公路路基施工技术规范》、《土工试验规范》和设计进行。
7.沙区路基实测项目见表7
表7沙区路基实测项目表
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检测方式及频率
高速公路
一级公路
1
压实度（%）
96
每2000m2每压实层测4处
2
纵断高程（mm）
+10、-15
水准仪，每200m测4个断面
3
中线偏位（mm）
50
经纬仪，每200m测4点，弯道加测HY、YH两点
4
宽度（mm）
不小于设计值
米尺，每200m测4处
5
横坡（%）
±0.5
水准仪，每200m测4个断面
8、安全措施
风沙路基施工必须贯彻安全生产方针，制定安全措施，加强安全教育，严格执行安全操作规程，确保安全生产。
1.各种机械器具非本机操作手一律禁止操作。
2.现场设专职安全员巡视以防车多人杂碰撞伤人
3.现场用电线路按安全操作规程专人架设管理。
4.危险或有安全隐患处及时清理并设安全警示牌。
5.非本场工作人员不得进入施工场地，工作结束后及时清理现场并派专人看守。
6.严禁机械、人员靠近风沙边坡，防止边坡失稳掩埋。
9、环保施工措施
风沙路基施工必须遵守国家《环保法》，文明施工。
1.施工便道要填筑砂砾、石渣或粘土封层，并及时洒水润湿，避免扬尘。
2.施工过程中，要根据季节、原地面和路基坡度设置必要的排水设施，与永久排水结合，避免雨水冲刷水土流失。
3.采取有效措施保护线路两侧原有植被地貌，尽量少破坏，减少环境污染。
对因施工作业及取、弃沙等造成的原地表植被破坏的部分，应将清除的原地表土尽可能集中堆放指定地方，待施工结束以便绿化利用，并及时用柴草网格或粘土压盖、撒播草籽，恢复植被，避免风蚀，保护环境。
4.风沙路基填筑遵循边施工边防护的原则，集中力量完成一段，采取粘土包边、粘土或灰土或砂砾封层等措施防护一段，以减少沙害。
10、效益分析
风沙路基成功实施，其经济效益和社会效益时显著的：
1.解决了沙漠地区高等级路基采用风积沙填筑的难题，极大的减少了工程造价，也为施工企业带来明显的经济效益。
2.切实可行和成熟的风沙路基施工技术，满足沙漠地区交通工程建设需要，必将推动我国西部交通的大建设大发展，为我国西部资源开发、经济发展起到重要作用。
3.很好的避免了过多破坏沙漠地区脆弱的生态环境，并改善了生态环境，施工企业也获得了环保部门及地方的好评。
4.优良的工程质量和文明环保施工提高了企业的信誉，为企业占领广阔的市场奠定了坚实的基础。
11、应用实例
中铁二局机筑公司在榆林至神木高速公路A2合同段承担了33.6km的施工任务，填筑风沙路基长约11.5km，于2008年9月至2010年6月（期间冬季停工8各月），完成了200余万方风积沙填筑施工。
路基完成后，没有给风沙路基预留一定的沉降时间，紧接着就进行路面结构施工。
榆神高速通车以来，风沙路基段基本未出现明显沉降现象。
经质检站验收评定为合格工程，并受到各级领导部门和社会的一致好评。
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