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1、风积砂在高速公路路基填筑中的应用郑瑞光(福建省第二公路工程公司，福州350007) 摘要内蒙古自治区哈磴高速公路利用污染环境的沙漠风积砂填筑路基，取得较好的经济效果，本文对其施工及其注意事项进行介绍，供今后类似工程借鉴。关键词风积砂高速公路路基填筑施工1引言内蒙占自治区哈磴高速公路属丹拉国道主干线内蒙境内的段，其中第30合同段的路基位于内蒙古河套地区磴口县补隆淖镇境内，其周边有巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠及毛乌素沙地。该地区的风速大、温差大、冷热变化剧烈，气候干燥、年降雨量少，一般不足30mm；植物生长十分困难，植被稀疏矮小，加之风速大，周围四个沙漠的流沙随风吹扬在境内堆积，且面积直
2、蔓延，分布有流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘等，给该地区的公路施工造成困难和危害。该段路基全长9km，风积砂挖方45万m3,借方125万m3，设计时采用了境内星罗棋布的沙丘细砂(俗称风积砂)作为路基填筑材料(目前国内高等级公路路基施工采用该填料尚属少见)，取得了较好的经济效果。但这种细砂塑性指数很低，在4以下，故对填砂施工工艺有着极高要求。2风积砂的物理特性沙丘砂经受风的吹扬作用，首先会影响砂的粒度成分。由于风是一种有效的分选介质，原生砂经受风力吹扬时大颗粒不断磨搓碎裂，其中尘埃状的颗粒被吹走，使细颗粒(粉砂)的含量减少，中等颗粒的百分比相对增加。根据路基沿线四个取砂场93个风积砂样的筛析，粒径
3、为02501mm的细砂平均占6628，粒径05025mm的中砂和粒径0，1005mm的极细砂平均占1627和1269，粒径小于005ma的粉砂和粒径1005mm的粗砂含量很少，粒径大于1，Omm的极粗砂几乎没有。主要由细砂组成，粗砂和粉砂含量都很低，粒级比较集中，级配不好，压实困难。粒度成分见表1。3填方路堤的施工31路基填方试验段的施工路堤施工前选定K1014+300K1014+500段作为试验段，以此来确定填方路堤压实机具、压实遍数及施工工艺。(1)施工机械组合：施工时用挖掘机和装载机挖运，自卸车运到施工现场后用推土机和平地机摊铺平整，采用18t振动压路机碾压。（2）压实：风积砂压实的关键
4、是调整其最佳含水量。经过多次试验，我们采用水坠碾压法施工，即在路基外侧沿路线方向每50m打一眼机井，待路堤上风积砂填料大致摊铺整平时，把风积砂做成长宽为35m、高为3040cm的围堰，然后从机井抽水往围堰中放水，让风积沙填料自行吸水至最佳含水量；这个过程需用2436h，待填料表面无水迹时用平地机推平，开始碾压，计算压实度时采用的最大干密度与施工压实工艺相适应。水坠法加振动压路机分层碾压时，可用试验室按重型击实标准得出的最大干密度值来计算压实度。(3)试验结果：表3试验数据表明，静碾压2遍后单点压实度达不到9%；开动微振动碾压2遍后单点压实度达92：强振动碾压1遍后单点压实度值均达645%：继续
5、强振动碾压2遍后单点压实度值均达96，强振动碾压3遍后单点压实度均达97，强振动碾压4遍后单点压实度均大于97。以上施工方法成功地解决了分层填筑调整风积砂最佳含水量的施工难点，针对路基不同深度范围压实度(93区、95区、97区)的要求，确定了风积砂压实机具及碾压的遍数，经检测压实度均满足要求。由此确定出可行的施工方案。3，2路堤填筑321水坠碾压法施工工艺流程水坠碾压法压实工艺流程如图1所示。32。2路基施工(1)施工前准备工作：包括放样、清除填方路段原地表杂草、树根及借方位置表面杂草、树根等。（2）对原地面处理：做好原地面临时排水设施，否则水坠法施工时渗漏的水和雨水可能引起水沟淤积和冲刷路基
6、。路堤修筑范围内，原地面的坑、洞，墓穴等用风积砂回填，并压实到规定压实度。路堤基底为耕地，松沙地或水塘时，先清除有机土，腐殖质、淤泥、种植土，待平整后或将水塘淤泥清除干净后，按规定分层碾压至规定压实度，所有路堤范围内的沙丘，必须清出至距原状土地面30cm，并进行填前碾压，达到规定压实度。对填方路堤地基，应充分碾压，确保地表面压实度达到规定的压实度。（3）推送填料：用推土机、装载机或自卸车从路基两侧或取土场短距离内调配风积砂至填方路段。(4)摊铺填料：对推运至填方路段内的填料采用推土机粗平，然后再用平地机精平，摊铺后每层厚度不超过30cm。采用订有刻度的木桩挂线控制松铺厚度。(5)围堰；在摊铺、
7、乎整好的路基上分段设围堰。设置围堰时应根据纵、横坡大小适当划段，否则风积砂的含水量不均匀，影响压实质量。(6)放水：围堰设置好后开始放水，放水要连续进行，放水时水流流速应稍大。(7)碾压；每个圉堰放满水后，待风积砂全部吸水饱和、面层上无水迹时开始碾压。采用两台18t以上(激振为400kN以上)振动压路机，同时由路基外侧向中间碾压，碾压过程中，如发现表层填料风干，需洒水补充填料含水量后再碾压。压路机行走速度为1.5kmh，碾压时轮迹应重叠，重叠轮迹宽度的l3以上。开始时先静压2遍，再弱振2遍，最后强振4遍。(8)检测：压实屑应尽快检测压实度，否则碾压好的路基表面层失水松散，检测出的压实度数据失真
8、。风积砂路基压实度现场用灌砂法进行检测，不宜用环刀法；取样位置不能在每层顶面，应轻轻刮开顶面距顶面510cm以下进行取样；测定含水量时不能用酒精法，应将试样全部放入烘干箱烘干。检测方法频率按公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）附录B和公路路基路面现场测试规程(JTJ059-95)规定，随机取样每2000m2检查8点，不足3OOm2时检测2点。4路基施工注意事项该地区自然条件特殊，由于风积砂的松散、无粘聚性，为避免路基在施工过程中受到风蚀与沙埋，必须注意下面几个原则：(1)争取有利季节施工。为防沙风蚀和沙埋，宜在少风、风速较小或有雨的季节施工，并能在大风来临之前完成。一般最适宜施工的季
9、节是夏秋两季，春季风沙大，防护有困难，应尽量减少或避免施工。(2)遵循边施工边防护的原则，对路基、路堑防护以及两侧的防沙工程都应配合施工,配套完成。周密做好施工组织计划。(3)填筑路堤当日不能完工的地段，对坡面和路肩应加以覆盖，预防夜里刮风，免受风蚀。开挖路堑，从一开始就要随挖随用草席、芦苇等将坡面、路肩保护好。(4)路基施工时，要采取措施保护路基两侧的地表原有植被和地表的硬壳，防止人为地任意砍伐破坏沿线植被，防止因工程防沙措施不当而引起流沙再起、蔓延、沙化扩大，加剧沙害。(5)尽量利用挖方材料，减少弃方，以免加大沙害。5工后检测情况本合同段路基自2004年6月完工后，由内蒙古自治区公路工程质
10、量监督站对上路床进行弯沉检测，所测弯沉均小于设计值。采用承载板测试表明，该路基整体强度高，其弯沉值及回弹模量E0如表4所示。截止目前，路面己铺筑完毕，整段路基未出现不均匀沉降、坍塌等质量情况。6结束语通过哈磴高速公路路基施工实践证明曾经严重污染环境的风积砂是可以利用的，其施工工艺不仅可行，而且施工效果也很理想，工程质量较高。此外，又可变废为宝，减轻环境污染，带来很好的经济效益和社会效益。利用风积砂的施工，其成功的经验，给西北众多沙化地区及沿海海砂众多地区筑路提供了很好的借鉴，大大降低工程成本，有助于推动基础设施的建设和发展。浅谈风积砂填筑路基的施工质量控制热摘 要：通过对风积砂路基施工积累经验
11、的总结，探讨了风积砂路基的施工方法、工艺及质量控制。关键词：风积砂；路基；施工方法；质量；控制中图分类号：U416.1+6 文献标识码：A 文章编号：10076921(2008)08009101沙漠公路中风积砂填筑路基的施工是公路建设部门的一个重要研究课题，长期以来，风积砂路基的施工技术一直困扰着公路工程的建设者们。由于风积砂土质松散、无塑性指数、无粘聚性、内聚力小、抗剪能力差，在外力作用下，容易产生位移，完成压实后路基不能稳定通车，解决风积砂路基施工问题是公路建设部门的一个重要研究课题。1 风积砂的物理力特性浑善达克沙地的风积砂（级配不良砂）主要分布于风蚀地形中的风蚀洼地，沙丘起伏较大，呈灰
12、白、土黄色，由长石、石英组成，分选性及磨圆性较好。1.1 自然状态下的容量风积砂容重值一般不高，干容重一般为1.4g/cm3，湿容重大约为1.5g/cm3。在同一层沙粒中，由上到下，随深度的增加，其容重有所减小，大颗粒沉在下面空隙率较大，容量减小，最上层颗粒较细，孔隙率最小，容量相对增加，由于天然状态下沙层中的含水量都有很小，因而天然容重与干容重相差无几。1.2 压实状态下的密度压实后风积砂的最大干密度可以达到1.762.0g/cm3（而纯风积砂1.8g/cm3左右），为天然状态下密度的1.21.4倍。1.3 沙的内聚力C值内磨擦值风积砂的值约为2832，松散沙的值与天然休止相近，密沙的值要比
13、天然休止角大，饱和沙比同样密度的干沙值低12左右。风积砂的内聚力C值很小，一般近似为零。1.4 风积砂的天然含水量风积砂天然含水量很低，最低的地方不足1%，最大含水量一般不超过5%。随着季节变化，沙中的含水量也有变化，但变化不大。由于表面蒸发量大，故水分常积聚在沙漠层的底部，从上到下，含水量呈三角形变化。1.5 风积砂的微粒性浑善达克沙地的沙颗粒属于细砂，大多数情况下，最大粒径约0.5mm，0.5mm0.25mm范围内的颗粒含量占30%左右，0.25mm0.074mm范围内的颗粒含量为68%左右，0.074mm以下颗粒含量占2%左右。1.6 风积砂的非亲水性风积砂颗粒一般具有非亲水性，即沙粒表
14、面对水几乎没有物理吸附作用，最大吸水率不足1%，一般都在零附近。沙的滤水作用十分明显，水在沙层中直接下渗，使沙漠表层的沙常处于干燥状态。1.7 风积砂的非湿陷状态湿陷性是指土颗粒在干燥时具有较强的骨架结构，而遇到水后骨架发生变形或崩塌的一种特性。沙的自然结构或者压实结构都具有非湿陷性质，即沙颗粒遇到水后能保持原有骨架结构性质，水稳性好，毛细水上升高度小于1m。2 风积砂的化学特性2.1 风积砂的工程特性风积砂的工程力学特性决定着风积砂作为结构层其强度和稳定性是否满足要求。2.2 风积砂的击实特性通过对典型沙漠进行试验，结果表明：风积砂的击实规律和砾石土相似，表现为随含水量增大，干密度先降低，经
15、过一个低谷后再上升，呈凹曲线型，最大干密度出现在含水量接近零及接近饱和处，有两个峰值，表明风积砂具有干压实饱水压实两大特性。3 风积砂具有振动压实特性3.1 共振频率通过对不同含水量、不同初始密度、不同厚度的沙样共振频率测定表明；共振频率与沙的密实度、含水量和厚度相关。浑善达克沙地细沙在2555HZ之间。3.2 振动压实规律风积砂的压缩特性表明风积砂的密度变化范围不大，幅度为0.38g/mm3，变化率为22%，说明由松散状态到密实状态压实过程较短。通过干燥状态下的压缩试验得出：在同一荷载作用下，风积砂的初始沉降完成很快，一般在15s内，基本不产生徐变，总沉降率1.5%；在不同荷载作用下，沉降量
16、变化较大；荷载越重，沉降量越大。4 风积砂路基压实的施工技术方案、施工程序及质量控制4.1 清表与填前碾压路基填筑前，按照施工放样及横断面进行清表，清表深度清除到没有根系部位为止，一般不小于30cm。清表时，清除一段，碾压成型一段。碾压完后，进行路基填筑。4.2 挖方路堑开挖施工，考虑到山丘的高度与不均匀地貌及特定土质，采用纵向通道法进行施工，从一端或两端纵向挖掘1520m通道，一次挖到路槽标高，然后由通道向两侧拓宽工作面。开挖过程中要考虑挖方边坡，可先预留50cm100cm，刷坡时可采用人工配合挖掘机一次性完成，避免超挖，边坡应及时防护，确保边坡稳定。4.3 填方对于纵向调运方运距小于100
17、m的路基，用推土机分层推填，并配合平地机分层整平。对于借土填方和纵向调运方运距大于100m的路基，采用装载机装土。路基填筑采用纵向分层法，每层虚铺厚度不超过40cm，采用人工配合推土机进行摊铺，按放样标高与挂线高度进行整平，每半幅超宽30cm，以保证路基边缘压实度。摊铺整平后，用履带推土机全幅进行稳压后，用平地机进行细致平整，有专人指挥，达到规定的平整度与横坡要求。4.4 洒水稳压完后，现场立即检测含水量大小，如需补充水分，从打好的井中或蓄水池中抽取，均匀喷洒或打方格洒水。4.5 路基压实每层填土用履带推土机整平、稳压后洒水，每层厚不得超过40cm，碾压工艺为：振压4遍，履带推土机排压12遍，每遍轮迹要重叠1/2，由弱振到强振，压实路线，直线段先两侧后中间，小半径曲线段由内侧向外侧，纵向进退式进行。注意纵横向接头，必须重叠，振动压路机一般横向重叠0.40.5m，纵向重叠2.0m，达到无漏压、无死角。4.6 路基填挖结合部的压实度控制路基填挖结合部位较多，这些部位的压实度控制就显得尤为重要。因此，在具体施工中，确定填挖分界线并予以标识，从下向上逐层做出台阶，并严格遵循“先做填方后做挖方”的总原则。，进行挖方时必须注意不能将未进行碾压的结合部位掩埋，严禁出现漏压或压实度薄弱地带，以保证路基的整体压实质量。11