安哥拉铁路大修工程粉砂路基包心施工技术

张军平

1 工程概况

安哥拉工程本格拉铁路全长1 344 km，为铁路大修工程。线路所经地段的地貌为比耶高原，地形呈波浪形起伏，地面高程一般在1 200．0 m～1 900．0 m之间。线路经过安哥拉最大的水系宽扎河，并在多处穿越纵多一般性河流。沿线属热带高原气候，全年共分两季，5月～9月为旱季。降水量分配不均衡，集中在雨季，旱季几乎无雨。沿线表层分布第四系冲积的粉质黏土、粉土、粉砂、粉细砂、中粗砂和砾砂等。

2 填料的工程特性

粉砂土是介于细砂和粉土之间的素土［1］，具有较大的内摩阻力，因而其强度较高。水稳定性好、透水性强、沉陷快、饱水易压实、毛细水上升高度小，是一种良好的填筑路基材料。但砂土作为填筑材料，干时松散，对于水流冲刷及风蚀影响较大。试验段所用粉砂土填料来自1号土场，相关工程性质如表1所示，颗粒分析试验如表2所示。根据相关资料，1号土场的砂土属于粘土质砂。

表1 土的物理性能指标

表2 颗粒分析试验结果

3 粉砂土路基施工工艺

3． 1 路基结构

根据我单位在安哥拉工程的施工经验，确定采用基床顶层包边30 cm，路基加宽25 cm，粉砂土+废弃道碴护坡+部分A组填料(顶层包边施工时多余的填料)，其横断面形式如图1所示，基床表层30 cm设计要求压实度为95%以上，以下部分为91%以上。试验段为DK1333+500～DK1334+500，每50 m为一个试验段落。

图1 路基结构施工断面图

3． 2 摊铺

粉砂土的颗粒非常细，具有水分散失比较快且水不易下渗的特点。如果每一层填土太厚，经洒水后水分会分布不均，特别是高温季节，常常会出现这种情况:经洒水路段的土层底部水分仍然是自然含水量，而上部填土基本上已经干了。由于本格拉铁路为大修工程，一般路基填高为50 cm～80 cm，根据图2的试验结果，在相同含水率、相同碾压条件下得出的不同摊铺厚度与压实度的关系，确定粉砂路基最佳松铺厚度在35 cm～45 cm之间。故砂芯部分和顶部包边土的填筑均按照一层来松铺。由于前期清除旧道碴时，基床道碴板结部分没有收集，沿线路分布在路基两侧，填砂施工与路基加宽包边部分同时施工，一并压实。在粉砂土和A组填料结合部分±5 cm充分搅拌压实。

图2 不同松铺厚度压实试验结果

3． 3 含水量的控制

安哥拉一年只有雨季和旱季两种气候交替出现，雨季每天都有2场～3场雷阵雨，瞬时雨量极大，对路基施工影响极大。旱季气温高、日照强烈、路基水分散失严重。针对这种极端气候，有针对性的采取以下措施，来保证路基在最佳含水量的情况下达到最大压实。

3．3．1 旱季相关措施

针对旱季的特点，主要是深挖，由于本标段地下水位较高，粉砂土含水量随开挖深度的增加而增大。根据试验数据及试验段相关经验，在相同摊铺厚度情况下，摊铺整平时比最佳含水量高出3%～4%，得到的最大压实度见图3。

图3 不同含水率压实试验结果

由于旱季日照强烈，水分散失较快，粉砂土压实后表层会出现3 cm～5 cm的浮土，我部利用安哥拉旱季空气湿度大的特点，等第二天路基表层含水量增大时直接压实，在中午日照增强之前尽快施工上部包边土。

3．3．2 雨季相关措施

雨季期间土场粉砂土含水量均高出最佳含水量6%～10%。雨季路基施工进展非常缓慢，为加快施工进度，在下雨间隙正常上土、摊铺，但不碾压，对于摊平后的路基水分充分蒸发，下雨前采用8 m×50 m彩条布覆盖，保证含水量不受降雨影响，等2 d后含水量接近最佳含水量时再进行施工。同时碾压成型的砂芯部分路基用彩条布再覆盖1 d后，尽快施工包边土部分，施工一段彩条布去除一段。

3． 4 碾压施工工艺

施工机械为YZ20D，性能指标见表3，在粉砂土含水量符合要求后，由图4可以看出在振动压路机碾压初期，各压实厚度土体的压实度随着碾压遍数的增加而不断增大。主要原因是土体在碾压之前呈松散状态，空隙比较大，且土颗粒间的空隙多数由空气来填充。

在振动压路机的作用下，土颗粒开始错动，相对位置发生变化，空隙中的空气被挤出，土颗粒出现填充现象。即较小颗粒填充大颗粒组成的空隙，水分填充较小颗粒的空隙，从而达到土体被压密的效果，压实度增大，抗剪强度增大。

在碾压超过6遍之后，压实度呈下降趋势，同时粉砂表面变得松散。同时，根据四个路基断面测得试验结果(见图5)，路肩处的压实度低于路基中线的压实度，主要原因分析为路基加宽部分的混合料在强震作用下强度降低，导致路肩处砂芯填料向外侧滑移，导致压实度降低。所以路肩部分碾压时多开弱震或静压，避免强震扰动。

根据试验确定碾压施工工艺:采用平地机进行精平，采用20 t的振动压路机进行粉砂土的碾压(静压)。静压2遍，开弱震振动2遍，强震1遍、静压1遍。

表3 振动压路机工作参数

图4 30 cm，40 cm摊铺厚度碾压遍数与压实度关系

图5 相同碾压遍数下路基中线与路肩的压实度对比

4 包砂土及路基加宽部分施工

4． 1 顶层包砂土施工

路基基床顶层30 cm采用包砂土施工，选用合格的A组填料，先填砂芯后填包边粘土的施工方法允许粘土层的施工滞后于砂土层，砂土层的施工不受粘土层的制约，所以其工作面可比粘土层超前30 m～50 m，成型砂芯部分路基采用彩条布覆盖，防止表层水分散失。

粘土层的摊铺应适当比设计加宽10 cm～15 cm，然后进行粘土层的压实，压实合格后，依照粘土层内侧设计边线对粘土层的内侧削坡(坡比1∶1．5)，将削去的粘土堆在边上作为路基加宽部分的填料与旧道碴混合使用。顶层包边土的摊铺、碾压与国内基本类似。

4． 2 砂土结合部位施工

由于砂土与粘土在土质、力学性质各项技术指标上的差异，在施工中砂土与粘土的具体操作及各项控制指标也存在着很大差别。因此，砂土与粘土结合部位的压实度控制便成了施工中一个最棘手的问题，也是工程中最薄弱的环节。结合以往施工经验，决定对砂土结合部位±5 cm范围采取搅拌掺水泥改良处理，粉砂土、A组填料、2%水泥充分搅拌后洒水压实。从试验段完成情况来看，砂芯和顶层包边土结合良好，无分层现象。压实度也满足要求。

4． 3 路基加宽部分施工工艺

加宽部分的填料为混合料，主要组成为废弃道碴+少量粉砂土+一部分A组填料。粉砂土与旧道碴为原来路基板结部分，原有路基基床为粉砂土填筑，几十年来基床表层与部分道碴严重板结，清表清碴时没有收集，沿线堆放在路基两侧。砂芯填筑时，加宽部分同步施工，同步洒水碾压，使路基形成一个整体。顶层包边土施工时，用装载机把混合填料填筑在加宽部分，宽度控制在30 cm以内，然后顶层包边土上土，摊铺、碾压，与路基形成一体。经过雨季的检验，加宽部分路基没有发生明显的水毁，边坡完整。施工中要注意土与砂分层的同步性，并保证土、砂分界线明确，必要时人工整理交界处，严防混杂［4］。

5 结语

1)包砂土路基工艺复杂、工序之间的衔接和连贯性很强，应提前计划安排，合理调度使用机械。控制好含水率及压实度，尤其是砂、土结合部位是关键。在土壤含水量大的地区和多雨季节采用包砂土工艺，不受气候环境的影响，能节约时间，缩短工期，节省施工费用［5］。

2)含水量控制难度极大，特别是在雨季，含水量过大导致晾晒时间比较长，同时，雨季每天的雷阵雨对摊铺好的路基保护也是一个重点。旱季主要是水分散失大，含水量损失较快，经常是一摊铺好，马上表层就有3 cm～5 cm的浮土。洒水碾压效果不佳，只能等第二天早上碾压。一般来说，在旱季施工含水量高出最佳含水率3%～4%，压实效果最好。雨季时与最佳含水率相同或者接近就可达到最大压实。

3)雨季路基冲刷问题，试验段中有100 m路基加宽部分用粉砂土填筑起来，与砂芯同步施工，经过雨季发现，冲刷严重，粉砂土流失严重，局部路基塌陷。粉砂土本身压实后经过雨季旱季交替作用，压实度下降，表层松散，这是一个必须重视的问题。

［1］ 王 峰，程培峰，王立军，等．粉砂土的工程性质及路基施工工艺研究［J］．中外公路，2010，30(3):42-44．

［2］ 王春龙，杜 彤．浅析砂土填筑路基技术［J］．内蒙古科技与经济，2007(24):97-99．

［3］ 贾桓相．高速公路填砂路堤的施工与压实检测［J］．路基工程，2000(4):50-52．

［4］ 李保华．高速公路工程土包砂路基的施工［J］．建筑施工，2006，28(4):316-318．

［5］ 高思民．高速公路包砂土路基的施工技术［J］．路基工程， 2006(4):105-107．