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沙漠地区风积沙路基施工技术
中铁二十局集团四公司 吕永军
[摘 要]风积沙是沙漠地区特有的地质现象,介绍利用风积沙填筑公路路基的施工技术。[关键词]风积沙 路基 施工
1、前言
城大高速公路是内蒙古自治区S103线的一段,路区位于库布齐沙漠东北部边缘地带。中铁二十局集团第四工程有限公司承建的CD-02标段,穿过2.3KM的严重风积沙路段,本路段位于黄河南岸,为库布齐沙漠的流动性新月性及沙丘链部位,沙丘相对高度1-8m,沙多为细沙。
该地区属典性的中温带性气候,年平均降雨量400mm,年平均蒸发量2093mm;长年多风,集中在四、五、九、十月份,最大风速:19.7ms;无地表水,地下水较丰富。针对沙漠地区的气候和地域特点,用风积沙填筑路基压实度工艺、施工方法、质量控制和控制边坡防护等诸多技术问题,目前尚无成熟的标准和规范。笔者仅结合工程实际情况,对沙区路基的施工工艺、压实质量的控制方法进行了简要介绍,希望能给其他沙区公路的建设提供有益的借鉴。2、施工方法及技术措施2.1风积沙特性(1)水稳定性能好
风积沙颗粒细且均匀,其渗透系数一般为0.75×10-3～111×10-3cms,毛细水上升高度较低,水稳性好。
(2)风积沙颗粒均匀,渗水性好,所以路基沉降均匀,但保水性差。
(3)不易形成整体
风积沙属于砂性土,绝大部份颗粒粒径大于0.074mm,粉粒的黏粒含量极少,颗粒间黏结力差,在振动作用下不易形成整体。
(4)压实效果好
风积沙在压路机振动力的作用下,通过颗粒自身的动力作用,较容易克服颗粒间的内摩擦力和黏结力,可达到较高的密实度。
2.2施工特点
风积沙填筑应遵循“快速施工、快速封闭”的原则。风积沙的最佳含水量介于干燥状态和含水饱和状态之间,压实难易程度取决于毛细管作用力。此种毛细管作用力发生在部分充水的空隙,一旦水份进入,颗粒间形成黏结力随颗粒粒径的减小而增大,随含水量趋于干燥而消失。因此,在保水性差的前提下,风积沙要求快速填筑,快速采用砂砾或黏土封闭。
2.3清表及填筑前碾压
填筑前,首先要将表面风积沙翻松15-30cm,然后洒水进行碾压,压实度应控制在85%以上。压实度检测合格后,再洒水闷料,以弥补含水量的不均匀,注意不易过多洒水。土层含水量的简易判断:以洒水车缓速行驶时,表面轮迹较深者为含水量偏少的地段。
2.4路基填筑
风积沙填筑路基,填、挖方作业时,尽量以挖作填或以路基沿线两侧就近取弃为原则,取沙以沙丘为主,弃沙以沙窝为主。风积沙路基填筑高度一般在2m以下,而线路两侧分布了大面积的风积沙。因此,路堤填筑作业方式一般采用横向直接填筑法,即用推土机或装载机在路堤一侧取土,向路堤依次移送风积沙。单台或多台推土机、装载机施工时,为增大作业面,更有效地发挥机械效率,采取纵向分段进行,分段距离以50m为宜(根据机械能力定)。
风积沙路堑的开挖方式,根据具体地形可采用横挖法,纵挖法或混和开挖三种方法。弃方宜推至下风侧,并大致整平。机械可采用推土机或装载机单独作业,或者两者配合作业方式施工(根据现场具体情况定)。沙基的质量管理:应严格按设计文件的要求,封层时用水准仪测量控制,达到设计要求后,将沙基的边坡用机械或人工整好,并立即进行防沙工程的施工,及时的防护沙基和边坡。
2.5摊平
风积沙摊平时要严格控制每层厚度,并控制好横坡度。对推运至填方路段内的填料采用推土机摊铺并整平,或采用推土机配合平地机整平。推土机摊铺后每层厚度不得超过40cm。
2.6碾压
风积沙路基压实机械的选择除满足压实的技术要求外,还应根据工程规模、场地大小、压实机械效率及工期要求等因素综合考虑。应选择在沙漠中能自由行动的前后轮驱动的振动压路机或履带式推土机。振动压路机自重应不小于18t,推土机功率应不小于105kw。风积沙的压实分为干法压实和饱合状态下压实两种情况。
2.6.1干法压实
适用于振动压路机和推土机在天然含水量状态下分层碾压,也适用于雨后风积沙的压实。
(1)推土机稳定。用推土机对已摊铺好的路段按照一般土方路基的压实工艺,从路基过缘向内侧逐轮迹碾压,碾压时轮迹重要不小于12单轮宽度,履带迹布满一个作业面为一遍,稳定两遍。
(2)振动压路机碾压。①压实应根据试验段确定的压实遍数进行控制。振动压路机一般碾压5遍以上,碾压时轮迹重叠宽度不应小于13,轮迹布满一个作业面为一遍。②采用18t以上前后轮驱动振动压路机进行碾压,碾压时先慢后快,采用强振进行振动碾压。③压路机的碾压行驶速度开始时不超过4kmh,碾时直线段由两边向中间,小半径曲线段由内侧向外侧,纵向进退式进行。前后相邻两区段应纵向重叠2m以上,达到无漏压、无死角,确保碾压均匀。
(3)推土机终压。推土机终压工艺与推土机稳压相同,一般终压两遍,压实度即可达到要求。
2.6.2饱水碾压
该法适用于水源相对充足的路基填方路段和通道、桥头及基他构造物台背处的压实。饱水碾压是在摊铺、整平好的路基上分段设围堰,围堰长度不宜小于10m,宽度不易小于5m,高度不低于30cm。围堰设置好后开始放水,放水应连续进行,流速应稍大,沙基顶面土的水头高度应大于20cm。此时,可采用推土机结合振动压路机碾压,一般碾压不少于5遍,待沙基顶面多余水渗完后检测压实度,不合格时,应重新饱水压实。
2.7质量检测方法
风积沙路基压实度现场检测方法与土路基压实度检测方法基本相同,即在每层距顶面15cm以下用环刀取样,当环刀打入沙运层时,先加顶盖再取环刀,以防顶面沙漏出影响精度。测定试样含水量时,将试样全部放入烘箱烘干。进行压实度计算时,按照《土工试验规程》规定,常规土应采用室内重型击实,确定最大干密度和最佳含水量。可是沙漠地区干旱缺水,蒸发快,施工现场靠人工大量洒水来达到风积沙的最佳含水量,确定其干密度是很困难的,且与室内击实结果难以对照。根据实际情况,采用干振法和饱水振动法确定了风积沙的最大干密度,施工实践证明,该做法可行,且效果显著。
2.7.1干振法确定风积沙最大干密度(1)适用范围。该方法确定的风积沙最大干密度用于衡量风积沙在天然含水量状态下机械、分层碾压的压实情况。
(2)试验所需仪器设备。小型混凝土振动台、试模、秒表、烘
(下转第245页)箱、天平、台称、毛刷、刮平尺、铝盒等。
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为的社会因素。例如,造成污染的塑料包装,虽有一些如发泡的聚苯乙烯(EPS)类物质难以处理,但绝大多数是能够处理的。可是,由于人们的环保意识差,环保法规不完善,加之经济利益驱动,使能够处理的塑料不去处理,应该回收的无人回收。发展绿色包装与充分进行包装废弃物的回收再造是一个事物的两个方面,是生态循环圈中的两个不同环节。回收处理是绿色包装的必要条件和不可缺少的组成部分。
4、绿色包装设计的发展趋势
目前环境问题已引起世界各国的普遍关注,许多国家己颁布了有关法规、法令,不允许不符合环保要求的包装进入市场。工业发达国家就往往以环境保护、生态资源、人类健康等名义为借口,向其他国家特别是发展中国家实施绿色贸易壁垒。近年我国部分出口包装产品,因不符合某些国家的环境法规及包装条例的指标要求,而处于遭到索赔、罚款、退货等被动境地,遭受了巨大的经济损失。、企业和设计界越来越关注绿色包装对我国经济发展的重要性和包装废弃物回收利用的迫切性。
在包装设计领域,我们应该加入到环保的活动中去,与大众一起共同肩负起环保重任,致力改善固体包装废物的污染问题。
(1)首先包装在设计上应力求减少后期不易分解的材料用于包装设计上,尽量采用质量轻、体积小、易压碎或压扁、易分离的材料;尽量多采用不受生物及化学作用就易退化的材料,在保证包装的保护、运输、储藏和销售功能时,尽量减少材料的使用总量。
(2)在设计手法上尽量赋予包装设计更多的文化内涵和反复使用的功能,如XO等酒类容器的造型,它们除了原有的保护、运输之外,设计师还赋予它们更多的文化内涵,成为一件精美的艺术收藏品,同时也是一种社会地位的象征。尽量把全部包装或部分包装在使用过后,再使用于其它领域,从而获得新的价值,这样就相对延长了包装自身的生命周期,减少了固体包装废
物的产生,相对减少了环境污染的程度。
(3)面对日益贫乏的自然资源,为节约有限的自然资源,保护环境,各社会团体、组织、机关都应加强环境保护的宣传力度,全民动员,增强人民群众的环保意识,鼓励废物回收利用。不提倡使用如泡沫饭盒、一次性筷子等不利于环境卫生的日常生活用品,强烈反对过度包装。
总之,未来将是绿色产品包装的天下,对于包装业来说,谁拥有易于回收利用的绿色包装,谁就有抢占市场的机遇;谁的包装上没有回收标志或包装环保标志,谁就难以进入世界市场。因此企业应该控制好每一件包装的材料成本,在回收利用各种材料上时,应加大科技研究的投入量。努力培养出一批批热爱包装事业,既懂现代管理又懂技术创新的真正企业家,不断研究开发出符合时代潮流的绿色包装材料,如纸浆模塑、降解塑料、再生纸等。市场的需要最终是基于人们的需要,但是人们购买的最终是包装内部的产品,而不是买椟还珠的重现。在环保理念渐入民心,渗透到生活的各个层面的同时,企业家的经营理念就必须以社会群体利益为导向,注重消费者的长期利益与社会的长期利益,减少环境污染,降低社会成本,提倡简洁自然的生活方式,把对商品的运输、保护、促销等功能的需求演变成对包装的卫生、安全、环保的需求上来,进行绿色包装设计,领导设计潮流、为保护环境做出一份应尽的责任。
参考文献
[1]向贤伟.试论绿色包装对包装材料的要求及研究开发方法[Z].96全国绿色包装研讨会,北京,1996.
[2]曲格平.社会主义市场经济下的环境管理[J].环境保护,1999(4)—1999(6).
[3]诸鸿.现代商品包装学[M].北京:中国人民大学出版社,1994.
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(3)试验注意事项:①工地现场选取具有代表性的风积沙试样,放入105℃的恒温烘箱中6h以上。②将干净的试筒、套筒与试模底板固定好,去掉原标准击实筒中高度约5cm垫块,将固定好和试模放置于混凝土振动台上,一次性将烘干的干净风积沙填满试筒并高出试筒约2-3cm。③振动。试模在振动台上下固定,连续振动一定时间。④按拟定的不同时间振动结束后,去掉5cm高的活动套筒,采用刮平刀、平直尺沿试筒上沿口刮平。刮平时刮刀方向应相互垂直。⑤称重并计算干密度。⑥以平密度为纵坐标,振动时间为横坐标绘制振动曲线。曲线上的峰点为最大干密度和最佳振动时间,如果曲线不出现明显的峰值点应进行补点或重做,以三次平行试验结果的平均值作为风积沙在干振条件下的最大干密度。
2.7.2饱水振动法确定风积沙最大干密度
该法所确定的风积沙最大干密度可用于衡量采用饱水方法加推土机或振动压路机分层碾压风积沙路基的压实情况,所需仪器设备与干振法相同。试验步骤及注意事项如下:①将试筒、套筒擦洗干净并与底板紧固好,使试模底板固定在混凝土振动台中部。②将具有代表性的烘干风积沙试样一次性倒入试模中,试模套筒上部预留3cm高度,试验所用试样表面留存约2cm高。在加水过程中沙样会进一步密实,应根据试样高度适当添加试样,使试样高出试筒约1cm。③开启混凝土振动台,连续振动一定时间,振动时间分为1、2、4、6、8、10min等。振动过程中,风积沙、水自试模上部溅出,应注意观察。振动结束后去掉套筒并刮平试筒表面,擦净试模底板。④将试模中饱水的风积沙取出,盛入塘瓷盘中,称取风积沙湿重,然后将试样全部置于105℃恒温烘箱中连续烘干6h以上,称取风积沙干重。⑤计算干密度绘制振动曲线。
3、施工技术改进
施工中发现,有些地段,当表面风积摊开后,露出红色的黏
土层,若能利用此部分黏土来包边填筑有以下优点:①能够提高路基填筑质量;②由于黏土本身含水量较高,可以减少路基施工的洒水量;③便于今后种植草皮,增强边坡防风沙能力。具本施工方法如下:先用风积沙填路槽,其工作面可高出黏土层30cm左右;路槽填完之后,黏土层摊铺,其内侧应宽出设计边线30cm左右;然后进行黏土层的压实,合格后,人工刷坡。
此法解决了沙与黏土接合部位的压实问题,而且使沙与黏土施工相互,充分利用了机械与人力,加快了进度。
4、施工体会
(1)沙漠地区风积沙填筑路堤,首先要进行全面施工安排,合理设计施工线路、摊进方向,解决好施工场内交通转换问题,充分利用成型路基代替施工便道。
(2)如果施工线路长,不宜过多展开工作面,以免形成事倍功半的效果。
(3)沙漠气候干燥、炎热,施工用水极其匮乏,应重点考虑干密度的施工工艺。
(4)强调快速施工,快速封闭,这是由沙漠地区特殊的气候所决定的。
5、施工效果
沙漠地区采用风积沙填筑路基,可就地从路基两侧推运,较大地减少了取土,节约运输费用,并且最大限度地保证了工期。城大高速公路第二合同段风积沙路基,采用以上方法施工,每工作面(50m)每昼夜可填筑2层,完成填方1200m3,取得了较好的经济效益。
参考文献
[1]JTJ051-93.公路工程土工试验规程。
[2]榆靖高速公路杀机沙区路基.《施工技术规程》。[3]QTZ101.2-1995流动性沙漠公路施工技术规程。
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