干旱缺水地区路基闷料施工工法

摘要：北方干旱缺水地区，因存在水分散失过快，取水成本过大、现场停机待料现象频繁等问题，给路基工程施工带来诸多困难。因此，本文针对以上问题，结合北方干旱缺水地区路基工程施工实例，提出闷料法路基施工工法，收到明显效果。

关键词：干旱缺水地区；路基填料；闷料施工工法

中图分类号：TU74文献标识码： A

1前言

路基填筑碾压需要在最佳含水量±1%范围内，才能达到最佳的压实效果，而路基填料的天然含水量往往不在这一范围内。如果含水量偏大，可采取翻松晾晒至最佳含水量的做法；如果含水量偏小，为了使填料达到最佳含水量，通常的做法：1）采取将填料在现场摊平后用水车洒水使之达到最佳含水量；2）在料场进行集中洒水并用机械拌匀的做法。但这些做法存在如下问题：1）洒水量不易确定；2）填料的含水量不易均匀；3）碾压前等待时间较长。如果在北方干旱缺水地区，还会存在水分散失过快，取水成本过大、现场停机待料现象频繁等问题。

为解决以上问题，下文将结合路基工程施工实例，介绍路基闷料施工工法。

2工法特点

2.1 普通机械即可，可操作性强。

2.2 无需现场洒水闷料，有效缩短路基各层填筑时间，节约工期。

2.3 闷料后，填料含水量均匀，且易达到最佳含水量±1%范围的要求，路基填筑质量易保证。

3适用范围

本工法适用于天然含水量小于最佳含水量，且具有一定透水性的各类路基填料闷料施工。

4工艺原理

根据填料的天然含水量、最佳含水量、闷料沟尺寸（长、宽、深）、闷料沟间距、每条闷料沟闷料数量，计算确定每条闷料沟放水量等。按照确定的放水量向闷料沟放水，让水在重力作用下渗入填料中，并达到在填料中均匀分布的效果。根据现场取样试验确定最佳闷料天数进行取料填筑。

5施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程（图5.1）

图5.1路基闷料施工工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1 选定料场

1 选择料场原则

1）料场选择必须首先满足国家及当地的土地政策。国家及当地的土地政策是从环境保护及可持续发展的长远角度出发制定的，目的是防止乱占用耕地、林地及草地，同时也为防止乱挖乱弃，破坏环境。

2）根据设计图纸

3）根据经济运距

在符合国家及当地的土地政策的前提下，为了争取更大利益，施工单位在确定料场时，运距是考虑的重点，要根据全线填方量及分布情况，选择最经济的运距。

4）根据填料的适用性及土工性质

初步选择料场后，必须对拟作路堤填料的材料进行复查和取样试验。土的试验项目包括天然含水量、液限、塑限、标准击实试验、CBR试验等，必要时应做颗粒分析、相对密度、有机质含量、易溶盐含量、冻胀和膨胀量等试验。

2 对料场的详细调查

选定料场后，必须对料场范围、料场储量、填料埋深及厚度等进行详细调查，这道工序是本工法极为重要的一步，可以为下一步闷料施工提供数据，采取的方法是借用地质勘查中的“坑探（挖探）”法，即采用机械或人工垂直向下挖土坑，用以查明覆盖层厚度、地下水位情况、填料取样试验等。

1）合理布设“坑探”点

根据料场地形及走向，初步确定料场范围，在初步确定的料场范围内用仪器（全站仪或GPS）按50～100m距离进行矩形布点，对所布各点进行编号并将点位坐标记录好，以备后续工作使用。以乌阿项目K193+543下游料场为例，如图5.2.1-1。

图5.2.1-1K193+543下游料场布点示意图

2）在“坑探”点用挖掘机垂直挖坑

“坑探”点采用挖掘机开挖，效率较高。垂直下挖深度以适用性填料层厚为控制依据，对乌阿项目而言，坑深一般在2～3m。

3）对每个“坑探”点按层位取样试验

根据层厚，按0.5～1m分层进行取样试验，除了进行常规的土工试验外，和本工法密切相关的是天然含水量、最佳含水量等指标的测定。

对不同的地区，可能还有必要进行其它试验，如乌阿项目所在的新疆地区，易溶盐含量检测是一项非常重要的工作，这是因为新疆大部分地区都广泛的分布有盐渍土，而盐渍土用于路基填筑有严格的要求。

4）根据料场布点示意图及坑探结果，画出断面图，如图5.2.1-2，并确定每个断面的适用性填料面积，通过平均断面法计算出料场储量了。

图5.2.1-2K193+543下游料场断面图

5.2.2 清表

将坑探时查明的表层非适用性材料全部清除，并集中堆放，方便今后取用。

5.2.3 挖闷料沟

1 闷料沟尺寸及间距

闷料沟长度一般控制6～10m，宽度为一个挖机斗子宽，一般为1～1.5m，深度一般为0.5～0.8m。

闷料沟间距要均匀，一般控制在1～1.5m，间距过大或过小，则会导致闷料沟之间的填料含水量偏低或偏高。

2 挖闷料沟

按既定尺寸进行闷料沟开挖，开挖要注意基底尽量水平，见图5.2.3。

5.2.4 放水闷料

1 首先，我们需作几点假设：

1）每条闷料沟闷料的范围为 图5.2.3开挖好的闷料沟

两条闷料沟之间的中点竖直向下，见图5.2.4-1虚线范围内阴影部分。

图5.2.4-1闷料沟闷料范围

2）填料各层位均匀，水能在填料内均匀下渗。

3）闷料后，各层位填料达到均一的含水量。

抛开水在填料中的渗透轨迹，单从闷料后，各层位取样试验结果看，实际情况与上诉第3）条假设基本相符，见表5.2.4。

表5.2.4 含水量试验结果

2 计算放水量

每条闷料沟的放水量Q可以由下面公式确定：

Q=ρd（lwh）（ω0-ω+1%）

式中：ω――天然含水量

ω0――最佳含水量

l――闷料长度即闷料沟长度

w――闷料宽度即闷料沟间两土埂中点距离

h――闷料深度即填料层厚

ρd――填料干密度

天然含水量、最佳含水量及填料干密度通过烘干试验及标准击实试验可以得出，闷料长度、闷料宽度可以按定值在开挖时予以确定，闷料深度可以根据坑探时作的断面图按插值法近似确定。

加“1%”表示闷料后的含水量要比最佳含水量略高，以补偿运输、摊铺碾压过程中的水分损失，此值可以根据运距及天气情况适当调整。

3 放水闷料

根据计算所得的放水量，可以开始给闷料沟放水，见图5.2.4-2。

图5.2.4-2放水闷料

较简易的控制方法是以闷料沟中放水深度控制每条闷料沟放水深度h0：

h0=Q/ （l0・ d0）

式中：l0――闷料沟长

d0――闷料沟均宽

闷料沟在开挖时可以尽量做到长、宽大致一致，那么放水深度就是放水量的一次函数，现场控制简便易操作。

为避免闷料沟中水分损失，可以将放好水后的闷料沟及时挖土覆盖，即将新开挖出的闷料沟的土盖掉已放好水后的闷料沟。

5.2.5 取料填筑

闷料后的取料填筑时间可现场取样通过试验确定，一般闷料后2～3d即可，对透水性较好的填料，闷料后24h即可取料填筑。

填筑时，按照常规路堤施工方法即可。

5.3 劳动力组织

料场闷料工艺简单，操作方便，投入人力较少，现场主要劳动力组织表见表5.3。

表5.3主要劳动力组织表

6 效益分析

该工法减少了现场洒水闷料环节，可以有效缩短每班路基填筑碾压完成时间，有效缩短工期。

以乌阿项目标尾段路基填筑为例，标尾路基填方量约54万m3，按每班填筑3000m3计，则总共需要180班。

如果采用现场闷料，要达到最佳含水量，则每3000m3需现场洒水量Q可由公式Q=ρdV（ω0-ω）计算确定，根据我部K193+543料场实际情况（见表5.2.4），ω取2.77%，ω0为5.3%，ρd取2.2×103kg/m3,则：

Q=ρdV（ω0-ω）

=2.2×103kg/m3×3000m3×（5.3%-2.77%）

≈170×103kg=170t

170t水相当于170m3水，如果用20m3水车拉水，需要8.5车，假设现场配备2辆水车，则每辆水车需要4趟，考虑每趟水车拉水、洒水时间为1h，洒完水后的闷料时间为2～4h，则每班现场洒水闷料至少需要6～8h。180班就多要1080h～1440h，即45d～60d。

由此可见，工期效益是十分明显的。

另外，通过料场闷料后，直接取料填筑整平即可碾压，可以充分发挥机械使用效率，减少机械窝工，节约成本。

7应用实例

新疆G3014乌尔禾至阿勒泰高速公路项目WA-1标位于新疆维吾尔自治区和布克赛尔县境内，该项目所在地属极贫水区，仅有1处取水点，运距约8km。标尾路基填方约54万m3，开竣工日期为2011年5月至2012年8月，路基填筑实际施工时间不到7个月。采用闷料法路基施工，缩短了工期，保证了路基填筑质量，并且充分发挥机械的使用效率，节约了成本，体现了该工法的优越性，值得推广。

参考文献

[1]焦振锋.高速公路路基填筑压实质量控制[J]. 中国科技信息. 2007(09).

[2]郭小强.浅议公路路基的施工技术[J].科技致富向导. 2011(18).