中铁三局集团第三工程有限公司 山西太原 719319
摘要：近年来我国基建事业蓬勃发展，基础建设也随之迅速发展起来，而在一些复杂地质中修建铁路衍生出一系列难题，尤其是在风积沙地区施工。风积沙的物理特性较差，粘聚力小，且地区地下水活跃，施工困难。文章简要介绍了在风沙地区采用风积沙填筑路基工法，富水砂层旋挖钻正反循环施工工法，供建筑施工技术人员参考。
关键词：风积沙；路基填筑；旋挖钻钻孔
引言
陕西榆林地处毛乌素沙漠边缘，属于半沙漠状态，地表大部被风积沙所覆盖且地下水十分活跃，风积沙作为储量最丰富、最廉价的填筑材料，深受铁路建设者们的青睐，但活跃的地下水给铁路施工带来很大的困扰。风积沙的物理特性较差，主要表现在结构松散、级配不良、孔隙率大、保水性差、粘聚力小、甚至无粘聚力；旋挖钻施工中经常遇到卡钻，难以有效处理，成为旋挖钻施工中一大难点。风积沙路基填筑、富水砂层旋挖钻正反循环施工是铁路工程中不可或缺的施工工艺，传统的施工方法不仅浪费更多的人力、物力和机械且工期得不到保障。本人根据现场实际施工情况与自己从事风积沙地区铁路施工的经验，分别将风沙路基装载机碾压法施工工法、富水砂层旋挖钻正反循环施工工法做如下介绍。
一、风沙路基装载机碾压法施工工法
工艺原理：结合风积沙颗粒松散，遇振动不宜粘结的特性，采用平地机进行精平，装载机端土碾压的工艺进行路基碾压，特别注意碾压顺序先两侧、后中间。
1.1 施工工艺流程
施工准备→基底处理→分层填筑→摊铺整平→洒水（晾晒）→装载机碾压夯实→检验签证→路面整形（边坡整修）。
1.2 关键工序及操作要点
1.2.1最佳碾压遍数及最佳含水率确定
碾压遍数相对密度检测对照记录表
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通过试验确定：在填料种类、松浦厚度相同的情况下，保证填料压实质量最经济的碾压遍数为5遍，最佳含水率为7.45。
1.2.2摊铺系数，松铺厚度的确定
（1）路基试验段第一层，采用松铺厚度35cm。
（2）路基试验段第二层，采用松铺厚度为37cm。
（3）路基试验段第三层，采用松铺厚度为40cm。
路基试验段松铺系数计算表（一）
桩号：DK21+650-DK21+750试验段 层次：第一层 日期：2017.9.17
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路基试验段松铺系数计算表（二）
桩号：DK21+650-DK21+750试验段 层次：第二层 日期：2017.9.18
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路基试验段松铺系数计算表（三）
桩号：DK21+650-DK21+750试验段 层次：第三层 日期：2017.9.20
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总结：根据以上数据分析最佳松铺厚度37cm，松浦系数1.23，可以保证压实厚度为30cm，利于每层土工格栅和土工格室的铺设。
1.3确定最佳施工工艺
填筑施工按三阶段、四区段、八流程水平分层填筑
三阶段：准备阶段→施工阶段→检查签证阶段；
四区段：填筑区→摊铺区→碾压区→检验区；
八流程：施工准备→基底处理→分层填筑→摊铺整平→洒水（晾晒）→碾压夯实→检验签证→路面整形（边坡整修）。
施工过程中参考施工方案中施工工艺及方法。
1）基底处理
原地面基底处理满足设计要求后，根据图纸设计要求，试验段落需满铺极限抗拉强度不小于80KN/m的双向土工格栅，土工格栅的横向搭接不小于30cm，纵向搭接不小于30cm。
2）分层填筑
路基填筑采取横断面全宽、纵向分层填筑的方式。当原地面高低不平时，从最低处分层填筑，由两边向中心填筑。为保证路堤全断面的压实度一致和完工后的路堤边缘有足够的压实度，边坡两侧各超填0.5m，竣工时刷坡整平。分层的最大压实厚度不大于30cm。分层填筑的最小分层厚度不宜小于15cm。
3）摊铺平整
填筑区段完成一层卸土后，用推土机摊铺平整，平地机精平，做到填铺面在纵向和横向平顺均匀，以保证碾压效果。
4）机械碾压
压实顺序应按“先两侧、后中间”进行碾压，装载机配合推土机粗平，平地机精平后，装载机端土对路基进行碾压。
5）检测验收
按照压实部位密度标准、填层厚度及控制压实遍数进行压实。压实遍数由试验人员根据试验段确定的压实系数提供。经K30检测合格（K30≥80Mpa/m），且监理平行检测合格后，方可转入下一道工序。不合格时进行补压，直至合格。
二、富水砂层旋挖钻正反循环施工工法
原理：用正循环原理（用空压机使泥浆从导管底部射出，沉渣随着泥浆上升溢流出孔外，经过沉淀池沉淀形成正循环），清理钻头顶面沉渣；然后用反循环风管将钻头与孔壁四周“透气”，减小筒壁与孔壁之摩擦力；最后利用钻机及辅助设备提升。
2.1 施工工艺流程
制浆→清孔（利用现场材料）→材料、设备进场→施工准备→二次清孔（利用正循环原理）→测量沉渣厚度→反循环风管为钻头“透气”→提升钻杆→辅助提升→取出钻头。5.2 关键工序及操作要点
2.2 关键工序及操作要点
2.2.1 卡钻原因
由于操作手在钻进时一次进尺太深，造成孔壁缩径，使钻头筒壁与孔壁间的间隙消失而造成卡钻。此种情况在富水砂层或富水砂层变为粘泥层时易为发生。近些年来发现，卡钻是旋挖钻机在施工过程中所出现的问题中较为严重的事故，一旦发生，则不易处理。即使最后将钻头取出，也需付出很大的人力、财力，花费较长的时间，造成很大的经济损失，所以我们应以预防为主。
2.2.2卡钻补救施工
旋挖钻卡钻时，切不可为提出钻头而大力摆动钻杆，防止孔壁坍塌将钻头彻底卡死。
（1）控制沉渣厚度
卡钻后，第一时间利用现场声测管焊接成临时灌浆管，利用旋挖钻提升杆缆绳和吊带吊起声测管，及时对孔内进行循环灌浆。加大泥浆比重，防止塌孔，同时开挖二级小泥浆池，用于沉淀泥浆，清水回流至一级泥浆池，防止水泵被堵，有效控制孔内沉渣。并应协调水车保证泥浆池内泥浆满足现场灌浆需要，时刻关注孔内沉渣厚度。
（2）施工方案
现场情况稳定之后，通过与领导沟通、施工队讨论后分析尝试了各种传统的方法。
第一摆钻法，调高液压系统压力，使动力头扭矩增大，再正反转转动钻杆，尽量使钻杆活动，但未收到成效；
第二直接吊起法，考虑到直接吊起会破坏钻杆、钻头，并未采用该方法；
第三水鬼法，但考虑到现场沉渣厚度过厚，而且安全性低，所以未使用该方法；
最后确定利用空压机使泥浆从导管底部射出，沉渣随着泥浆上升溢流出孔外，经过沉淀池沉淀形成正循环，清理钻头顶面沉渣；然后用反循环风管将钻头与孔壁四周“透气”，减小筒壁与孔壁之摩擦力；最后利用钻机及辅助设备提升。
（3）本工法采用的机具设备见表下表。
机具设备表
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（4）施工准备
1）将导管长度组装至卡钻深度；
2）将空压机与导管连接好；
3）将φ50mm铁管焊接至可操作长度即便于现场使用；
（5）正循环二次清孔
利用空压机使泥浆从导管底部射出，沉渣随着泥浆上升溢流出孔外，经过沉淀池沉淀形成正循环，清理钻头顶面沉渣。
（6）反循环风管“透气”
在孔内沉渣不再减小或足够小时，将细长铁管放入孔内并连接至足够长，同时将铁管与空压机连接，形成一根反循环风管，为钻头与孔壁四周“透气”，减小筒壁与孔壁之间摩擦力。
（7）辅助设备提升
当发现钻杆有松动的痕迹之后，及时利用吊车与钻机同时提升，将钻头成功提出。
参考文献：
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［2］刘彬.客运专线黄土路基施工技术研究[D].上海交通大学，2007：22-24.
［3］纪胜辉.注水碾压法在沙漠地区铁路风积沙路基施工中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018，000（012）：1839.