风积沙路基施工技术

(中国中铁股份有限公司 锡林郭勒盟工程指挥部，内蒙古 锡林浩特 026000 )
摘 要：文章结合X501线白日乌拉至乌兰察布段的沙漠公 路建设实例,对风积沙路基施工技术以及施工注意事项作了介绍。
关键词：风积沙；路基；施工技术
中图分类号：U416  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2010)01—0090—03

我国沙漠、沙地在华北、西北分布较广,且多为风积沙。沙漠地区人烟稀少,筑路材料缺乏, 所需的土、砂石料、水泥、沥青、钢材等主材料均需远运。为降低工程造价,本着就地取材 的原则，路基填筑以风积沙为主。根据风积沙的物理力学性质和实验结果表明,风积沙路基 具有整体稳定性好、沉降量小、沉降速度快、水稳性好等优点,但风积沙在天然条件下呈松 散状态,内聚力几乎为零,抗剪性能极差,一般机具难以行驶,普通钢轮压路机根本无法碾压至 规定的压实度。同时由于沙漠地带特殊的气候、地质状况,使得沙漠公路的施工比一般气候 、地质条件下的公路施工难度要大得多。

1 工程概况

X501线白日乌拉至乌兰察布段公路，位于内蒙古自治区锡林郭勒盟苏尼特左旗和正镶白旗境 内，线路穿越浑善达克沙地，海拔1 100m～1 200m，沿线以风积沙为主，地表均为移动、半 移动沙梁和沙丘，地表起伏大，松散砂层厚。在风积沙地段施工上料非常困难，但利用风积 沙作为填筑沙区路基的材料，既可治理沙害，又可解决缺乏路基填料的问题，其料源广、成 本低、工后沉降又少。风积沙不同与一般常规的路基填料，所以对于风积沙路基的施工必须 采取特殊的施工工艺和压实方法，确保风积沙路基的施工质量。同时，必须采取合理有效的 环境保护措施，对风积沙路基进行封闭保护，减少风蚀现象，避免污染环境和周围草场。
2 施工准备
2.1 施工便道

为提高车辆的运输效率,取土场至路基的施工便道应精心修建。先用推土机粗平,再用平地机 精平,为提高便道的承载力,铺设4.5m宽土工布,再铺筑10cm～20cm黏土或砂砾料,洒水碾压密 实，每隔100m～200m修建错车道。
2.2 水源解决

在内蒙古地区，地下藏水较浅，无地表径流，所以沿线每隔300m左右打机井一眼，深度在2 0m～30m，也可以根据当地的地理情况而定，以能满足路基填筑用水为基准。在工地现场也 应该配备备用发电机，以备不时之需。
2.3 取土场选择

采用集中取土场取土,取土场选择应尽量避免对荒漠植被造成破坏并尽量设在水井旁,从 蓄水池或直接从水井中抽水焖料,避免用干沙填筑再洒水的做法。
2.4 施工机械、车辆的选择

沙漠地带地广人稀,交通运输极为不便,高温、沙尘天气对机械车辆的损害大,机械维修 保养、配件供应等极为不便。因此，应尽量考虑在沙区能较为便利行走的大型机械车辆,推 土机宜采用T120以上,自卸车采用8~15t,洒水车采用8m³～15m³较为经济,选用14t以上前 后轮驱动的振动压路机为宜,并尽量调配较新或状况较好的设备进场。
2.5 填前试验

路基施工前应做好试验工作，主要包括以下几个方面：①对路基范围内地质、水文情况进行 详细调查，通过取样、试验确定其相关性质，并了解气候情况对工程进度和质量的影响；② 根据设计文件提供的资料，对取自挖方或用于填方的风积沙取土场，按规定频率进行取样试 验；③用于填筑路基的风积沙应做下列试验项目，其方法按照《土工试验规程》执行：颗粒 分析试验；天然含水量试验；最大干密度的试验。④风积沙最大干密度的确定方法为确保风 积沙填筑路基的工程质量，必须合理确定风积沙的最大干密度。根据内蒙古省际通道建设办 大量的试验分析，对风积沙进行了分类，其分类情况如下：

I类：I-1类：无塑级配不良沙，即土中＜0.074组分质量小于总质量的5%。

I-2类：有塑级配不良沙，即土中＜0.074组分质量小于总质量的5%。

II类：含细粒土沙，即土中＜0.074组分质量占总质量的5%~15%，其特点为塑性指数较大。 

III类：含细粒土沙，即土中＜0.074组分质量占总质量的15%~50%，其特点为塑性指数较大 。

I-1类风积沙宜采用表面振动压实法(干法)和振动台法(干法和湿法)，从试验资料分析 ：I-1类风积沙采用表面振动压实法和振动台法比击实标准干密度提高0.05～0.12，采用标 准击实法时，在击实筒试样上放钢垫板，其标准较准确。

I-2类风积沙宜采用标准击实法，其标准干密度较准确。

II、III类风积沙宜采用标准击实法(与黏性土试验方法一致)。

室内通过风积沙在不同的含水量情况下使用表面振动压实仪法和击实试验法取得试验资料， 在室外通过修筑试验段，用不同的机具进行风积沙路基的压实试验，来对室内试验数据进行 验证。
2.6 施工测量

①交桩完毕后，增设的水准点应设在地势比较平坦、便于观测、不宜被风蚀和沙埋的地方 ，水准桩采用φ35×1 200mm钢管打入沙中至少80cm深(外露40cm左右)。在水准点旁插一带 小红旗竹竿或其他易辨标识物。②施工时注意保护所有标志，以免被风刮倒或沙埋。③沙基 放样时，应根据恢复的路基中桩、设计图表定出路基边缘的具体位置，每20m沙基两侧边缘 多插一竹杆，并系一红布条，注明填挖高度，用(+)表示填方，用(-)表示挖方。④路堤放样 时，应考虑预加沉落度，预加沉落度数值按试验段试验结果约为填方高度的3％计。
3 风积沙路基填筑施工工艺
3.1 风积沙路基压实标准
风积沙路基压实度应满足下表规定值。

注：表列数值以饱水表面振动压实试验法和标准击实为准。
3.2 填方试验路段

在开工前，用路堤填料进行长度150m，全幅路基的现场压实试验，并将结果报监理工程师审 批。现场试验进行到能有效地使该种填料达到规定的压实度为止。试验时记录压实设备的类 型、最佳组合方式；碾压遍数及碾压速度、工序；每层材料的松铺厚度、材料的含水量等， 试验结果经监理工程师批准后，作为该填料的施工控制依据。试验结束时，试验段若达到质 量检验标准，可作为路基的一部分，否则挖除后重新进行试验。用于填方的每种类型的材料 ，都要进行现场压实试验。试验段所用的填料和机具要与施工所用材料和机具相同。
3.3 施工程序

基底清理测量放线→填料前基底清理碾压→基底检测→拉运土方分层填筑→推土机摊土粗平 →分格浇水→平地机整平→压路机碾压→质量检测→下步工序施工。

风积沙土方路基填筑最好分5个作业面，每个工作面长约200m～600m，使之能保证一个作业 面填土，一个作业面洒水、精平，一个作业面碾压，一个作业面检测，一个作业面放样。这 样在保证进度的同时，还能保证在填筑下一层之前有充足的检测时间。
3.4 测量放线

首先放出路基的中心线，每20m一桩，然后在路基两侧适 当的位置进行拴桩。再根据每填筑层顶面标高放出每层风积沙填筑的边线。其边线必须要比 其他材料边线多放出的30cm多10cm~20cm, 防止风积沙被吹散造成对路基不必要的损害。之 后沿路基中边线撒石灰方格网放料,在边部立施工标尺进行控制。
3.5 虚铺厚度

对汽车运土填筑填层厚度的控制方法，采用画石灰方格网放料,每一方格的面积×松铺厚度= 一辆汽车松方体积，一般虚铺厚度控制在30cm～40cm。
3.6 高程控制

现场施工时，以原地面压实后的高程作为原始高程。由于风积沙施工后，表面风积沙因失水 后松散现象严重，对每层风积沙均要进行高程检测没有必要，也没有意义。一般情况下，风 积沙路基每填筑3层进行高程检测和核实每层的填筑厚度。同时进行中线偏位的检测，以便 在施工过程中随时纠正中线偏差。
3.7 上土数量控制

根据每层的虚铺厚度、平均宽度和长度，计算每个断面计划所需的材料用量。再根据拉料车 的每车拉运量，计算每个断面计划所需的车数。在每个断面内，确定卸车间距和车数。
3.8 上土

采用大吨位自卸汽车进行风积沙的运输，自卸车尽量采用同一种型号的汽车。自卸车将风积 沙拉运至现场后，按照确定的卸车间距和车数进行卸车。在卸车过程中，特别是第二层以后 的卸车，必须做到风积沙的及时浇水，合理组织车辆和指挥交通，防止运料车辆在风积沙上 误车和便道交通堵塞情况的发生。
3.9 整平和浇水湿润

为了便于虚铺厚度的控制，整平必须采取边上土边整平的方式。采用推土机进行粗平。在粗 平过程中，同时进行浇水湿润。在整平过程中，边线采用挂线控制虚铺厚度，同时使边线顺 直，坡度一致，满足设计要求。在浇水过程中，必须注意以下几点：①必须保证水井的出水 量，水井的直径、间距、数量以及水泵的功率必须配套；②第一层风积沙浇水时必须分层分 次进行，防止一次浇水过多，浸泡路基；③浇水必须分格进行，保证浇水均匀。
3.10 碾压

风积沙的压实工艺与传统路基填料的压实工艺有明显的不同。经现场试验发现， 只要浇水均匀合适，先采用压路机静压2遍。碾压必须采取由外向内、由低向高的顺序，同 时错1/2轮。然后用平地机进行精平，压路机静压3～5遍(以试验段确定的碾压遍数为准) ，风积沙的压实度就完全满足规范要求。轮痕较明显时，采用压路机大排轴快速碾压1遍， 尽量消除轮痕。采用压路机过度碾压反而造成风积沙表面松散，压实度下降。
3.11 其他要求

为了保证压实宽度和保证修整路基边坡后的路堤边缘有足够的压实度，每侧应超出路堤的设计宽度30cm。必须大量及时提前浇水湿润风积 沙，同时必须保证浇水均匀。
3.12 压实度检测

由于风积沙是一种比较特殊的路基填料，采用传统的重型标准击实方法，对风积沙不适用。 而且，试验原理与现场实际施工工艺差别较大。现在风积沙的标准干容重测试方法，一般采 取相对密度法测定风积沙的标准干容重，是比较科学并符合现场实际的一种方法。同样，对 风积沙路基填筑压实度的检测方法也存在一定的分歧。传统的灌沙法检测程序复杂、时间长 而且标准砂浪费太大。而环刀法相对比较简单、检测速度较快，但试验数据却存在不准确和 偏差较大的情况。现在又出现了一种改进环刀法的风积沙压实度检测方法，但尚未得到权威 部门的认可，至今也未进行推广。
3.13 封闭

为防止风蚀现象，当路堤填至设计标高后，或有较长时间的停工时，必须对风积沙顶面和边 坡进行临时封闭，采用虚铺15cm厚的黏土或砂砾进行全封闭。在路基交工时，风积沙路基填 筑的边坡必须进行正式防护，防护形式一般采取网格防护，在网格内回填种植土并种植适合 生长的植物。
3.14 刷坡

路堤填至设计标高后，按设计的边坡坡度及位置，自上而下进行刷坡。刷坡下来的风积沙， 一般工程设计用作挡水垫。挡水垫合理布置，可防止周围的灌溉水或雨水流入路基范围内， 又可防止高速公路的排水流入周围耕地，污染农田。为了防止路基边坡外的少量积水浸泡路 基，一般工程设计路基边坡坡脚进行浆砌片石防护。
4 存在的主要问题及解决方法
4.1 风积沙洒水问题

风积沙施工的关键环节就是洒水问题，不适当的 洒水对风积沙施工质 量影响很大。施工经常出现洒水不均匀、不彻底而导致风积沙压实度不足，同时会出现运料 车辆在上料时的误车现象，严重影响施工进度。风积沙施工需要大量及时的洒水，所以必须 保证有充足的水源和配套的上水设备。本地区地下水位较高，而且大多数地段水源相当丰富 ，可采取就地打井取水的方法。根据施工进度计划、原材料的含水量和最佳含水量，必须通 过计算来确定井的直径、数量和间距以及应配备水泵的功率和数量。一般情况下，水井可采 用梅花井，每个梅花井由8～10眼2寸小井组成，配备1台移动式4寸水泵，梅花井的间距为10 0m～150m左右。在干旱、地下水位缺乏的地方，可采取铺设PVC管道纵向调水的方法，进行 补充洒水，此法费用较高，不提倡大量使用。风积沙的洒水方法非常重要，必须采取分格的 方式及时、大量、均匀洒水。在风积沙粗平后，采用人工修筑5×5m方格并设挡水围堰，然 后对方格依次进行洒水，洒水时间以洒水均匀到底为准，应尽量避开中午炎热高温时段和沙 尘天气,施工时间最好是早、晚和夜间。
4.2 环境污染问题

在风积沙的运输、施工过程中，经常存在风积沙被 风吹起污染环境的问题。必须采取大吨位自卸汽车进行风积沙的运输，并且要求汽车状态良 好，车厢封闭相对较好，在运输过程中，避免漏沙现象。由于风积沙的含水量较低，可采 取装车后在风积沙表面洒水湿润或用帆布覆盖，减少风积沙对环境的污染。同时，加强对运 输车辆司机的教育，文明行车，在发生车辆故障时，不得随意倾倒风积沙。对不得不临时倒 在路上的风积沙，必须及时进行清理。施工过程中为了防止发生扬沙，应对风积沙及时进行 洒水湿润，对已经成型但失水严重的风积沙路基表面也应及时进行补充洒水，对施工便道必 须经常进行洒水。对取土场整体规划强制集中取土，限制取土深度防止乱挖、超挖对环境的 破坏。
4.3 风积沙误车问题

第二层以上风积沙施工时，由于风积沙本身属于 不稳定材料，表面失水后翻沙严重，经常发生运料车辆误车现象。车辆通行前要对风积沙表 面洒水湿润，防止误车。车辆驶上路基的坡道必须采用级配合理的砂砾或碎石渣修筑，坡道 的方向为倒车方向，以便料车直接倒挡驶入卸料点，防止重料车在风积沙上停车、调头而误 车。
4.4 风积沙渗水问题

风积沙路基填筑到一定高度并高出便道后，风积 沙路基内一部分水在重力和上层压力的作用下，将逐渐渗出边坡，流到便道上。渗水会造成 边坡坡脚坍塌，并浸泡便道，造成便道损坏，严重影响交通。所以必须严格控制风积沙的洒 水量，不可盲目大量洒水。同时要根据现场实际情况采取排水措施，保护路基坡脚和便道。 在便道上适当间距挖设排水盲沟，盲沟内填2cm～4cm的碎石。由于渗水连同风积沙一并流入 盲沟，常造成堵塞，需经常清理。也可直接挖设一条浅沟，但对交通会有些影响。或者按一 定的距离在坡脚处挖设直径1m左右的渗水井解决排水。沿坡脚方向，采用黏土修筑挡水坝， 将渗水引向盲沟、浅沟 或渗水井，防止渗水到处乱流。
4.5 风级沙路基施工段落划分不宜过长

应集中力量从线路一端进行推进,并使各施工段落尽快连成一片,便于所有机械设备尤其是压 路机的统一调配,提高设备的利用率。路基交验段落也不宜过长,以300m～500m为宜,交验合 格后立即用底基层砂砾料进行覆盖封闭，避免遭风蚀破坏。
4.6 沙漠地区路基以湿压法施工为主

重点是解决好施工用水、焖料及碾压问题,遵循短、快原则,即施工段落宜短,施工速度要快, 各工序衔接要紧凑。对运输车辆、压路机等机械在填筑层上作业时易打滑、陷车要有充分的 准备和必要的措施。
5 风积沙填筑路基的意义和发展前景

竣工后的风积沙路基填筑地段，经交通管理部门实际检测，各项技术指标均达到或超过设计 要求、施工规范及验收标准，而且性能稳定。

采用风积沙做路基填料，不但技术领先、设计科学，而且施工简单、检测方便，不需要特殊 的机械设备和检测仪器。同时在不降低设计标准的前提下，充分利用了当地丰富的风积沙材 料，最大限度地降低了工程造价，意义深远。

风积沙路基施工工艺的应用，为中国中铁在沙漠地区的铁路、公路施工，提供了一种新的筑 路材料、新的施工方法，发展前景广阔。

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