李森

摘 要：風(fēng)積砂作為路基填筑材料，優(yōu)、缺點都非常明顯。難點較為突出，針對風(fēng)積砂填筑的特點，對風(fēng)積砂的選料、填筑工藝、碾壓機(jī)械的選型進(jìn)行探索，并提出了風(fēng)積砂路基施工質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：砂化地區(qū) 風(fēng)積砂 路基 施工質(zhì)量 控制

中圖分類號：U416.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0075-02

1 選擇一段風(fēng)積砂路段作為案例

外蒙古國第二公路某段地形起伏，部分地段草原砂化嚴(yán)重，分布有半固定砂丘，大部分為固定砂丘、砂地及風(fēng)蝕砂地、殘丘。植被覆蓋率較低，部分地段不到35%，為中等及輕微風(fēng)砂地段。當(dāng)?shù)睾细竦穆坊盍狭显瓷?，填料只能選擇風(fēng)積砂。為降低工程總成本，節(jié)約資源，就地取材的原則，以風(fēng)積砂作為路基填料。

2 風(fēng)積砂特點和性能

風(fēng)積沙是由均勻單一的細(xì)微顆粒組成，這種顆粒含少量的粉粘粒，具有較大的滲透系數(shù)和表面積，較小的粘聚力，很松散，具有很不錯的水穩(wěn)定性，含有很少量的易溶鹽，本身微堿性，不具有腐蝕性，壓縮不易變形，壓縮量和荷載是指數(shù)關(guān)系，擁有較大的回彈模量，容易在飽水狀態(tài)被壓實，干密度在自然狀態(tài)是1.4 g/cm3左右，濕密度為1.5 g/cm3左右，密度在壓實狀態(tài)會快速增長，壓實后最大干密度可以達(dá)到1.76～2.0 g/cm3，這個密度是自然狀態(tài)的1.2～1.4倍。天然風(fēng)積沙還有很少量水份，最低不足1%，最大含水量一般也不會超過5%，天然狀態(tài)很松散，幾乎沒有內(nèi)聚力，很差的抗剪性能，表面一般難以行使機(jī)具，沒有辦法通過鋼輪壓路機(jī)將其碾壓到規(guī)定的壓實度，所以很容易出現(xiàn)陷車，非常難上料。

如果砂區(qū)路基的填筑使用風(fēng)積沙作材料，也有一定的優(yōu)點，像可以用來治理殺害，又因為其較廣料源和較低成本，可以用來做路基所缺乏的填料，這樣不光有較好的水穩(wěn)定性，還可以降低工后沉降。

風(fēng)積砂的特性，決定了風(fēng)砂路基施工的難點。一是松散不易壓實，承載力難保證；二是不穩(wěn)定，容易被大風(fēng)侵蝕和移動；三是運輸車輛通過困難，易陷車。

風(fēng)積砂特別是壓實難度大，壓輪寄出的松砂在初壓時會壅積到前輪下，經(jīng)后輪碾壓的表面會發(fā)生剪切造成的錯動，壓路機(jī)會因此難以行駛，壓路機(jī)路面的含水量如果不夠，就會產(chǎn)生打滑或者深陷的情況。所以要嚴(yán)格選取碾壓設(shè)備，比較穩(wěn)妥的選擇是振動壓路機(jī)，因為其采用前后輪驅(qū)動。

針對風(fēng)積砂不同于一般常規(guī)的路基填料的特點，采取了特殊的施工工藝和壓實方法，同時，還采取合理有效的環(huán)境保護(hù)措施，對風(fēng)積砂路基進(jìn)行封閉式保護(hù)，以減少風(fēng)蝕現(xiàn)象，避免影響污染環(huán)境和周圍草場的環(huán)境質(zhì)量。

3 工藝參數(shù)的選擇

3.1 室內(nèi)試驗

在試驗室采用濕法進(jìn)行風(fēng)積砂室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗（含水量試驗區(qū)間為8%至15%），由標(biāo)準(zhǔn)擊實曲線得出最佳含水量為12.6%，最大干密度為1.779 g/cm3。結(jié)果見表1和圖1。

根據(jù)表1作出圖1標(biāo)準(zhǔn)擊實曲線

3.2 填料取土場選擇及填料處理

為減少運距，在路基附近選擇一些砂丘作為取土場，由于風(fēng)積砂含水量極低，草原風(fēng)大，運輸和填筑都會砂塵飛揚，增加了施工難度且污染環(huán)境。因此，在每個取土場放置蓄水池，向取土場適當(dāng)灌水悶料，再用自卸汽車運料到工地攤鋪填筑。

3.3 填筑工藝試驗

本項目施工了300 m的試驗段，通過試驗選取了填層松鋪厚度、機(jī)械設(shè)備的最佳組合、碾壓遍數(shù)、水密方法填筑等技術(shù)參數(shù)。

（1）松鋪厚度。試驗了35 cm，40 cm，45 cm，50 cm四種松鋪厚度，對壓路機(jī)壓實效果進(jìn)行檢測。分析試驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場施工實際效果發(fā)現(xiàn)：50 cm和45 cm的松鋪厚度，壓五遍后壓實系數(shù)仍然達(dá)不到設(shè)計及規(guī)范要求；40 cm和35 cm的松鋪厚度，壓五遍后壓實系數(shù)可以達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求；盡管35 cm的松鋪厚度壓五遍后壓實系數(shù)可以達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求，由于工效較低。因此，為提高工效并且滿足質(zhì)量要求，決定采用最佳松鋪厚度為40 cm，壓實厚度30 cm，松鋪系數(shù)為1.33。

3.4 路基防護(hù)

為使已填筑的砂土保持穩(wěn)定不被大風(fēng)搬移，路基填到一定高度時，及時用漿砌片石施工邊坡護(hù)腳，并在邊坡上覆蓋一層碎石做臨時防護(hù)，整個路基填至設(shè)計標(biāo)高后，對邊坡進(jìn)行干砌或漿砌片石防護(hù)或用骨架護(hù)坡植草防護(hù)。

4 施工設(shè)備選擇

由于本地區(qū)砂化嚴(yán)重，交通運輸狀況極不理想，加之干燥、高溫、砂塵天氣對機(jī)械車輛的損害較為嚴(yán)重，因此，盡量考慮使用能在本地區(qū)行走方便的大型機(jī)械車輛，例如推土機(jī)采用T120以上、自卸車采用8～15 t、裝載機(jī)采用50 L、灑水車采用8～15 m3較為經(jīng)濟(jì)合理，選用18 T以上前后輪驅(qū)動的振動壓路機(jī)，并盡量選擇設(shè)備狀況良好的的機(jī)械進(jìn)場。

通過試驗段，一個工作面采用四區(qū)段八流程進(jìn)行施工，機(jī)械配置最佳設(shè)備組合為：挖掘機(jī)2臺，裝載機(jī)1臺，推土機(jī)1臺，自卸卡車10臺，22 t振動壓路機(jī)2臺，平地機(jī)1臺。

5 施工質(zhì)量控制

為了提高車輛的運輸效率和工作效益，取土場至路基之間的施工便道需要精心修建。首先用推土機(jī)將路面進(jìn)行一席推平，再用平地機(jī)精平，過程中用裝載機(jī)、灑水車配合人工進(jìn)行維護(hù)，為提高施工便道的承重能力，需要鋪設(shè)4.5 m寬度的土工布，再鋪筑10～20 cm粘土或砂礫料，直至灑水碾壓密實即可。每隔100～200 m修建錯車道。

要在施工現(xiàn)場附近選擇鉆井抽水的河道，井旁修建80～150 m3蓄水池，為了預(yù)防不時之需，井中要確保定量的蓄水。

采用集中取土場取土，以避免對草原植被造成破壞，并盡量設(shè)在水井旁，從蓄水池或直接從水井中抽水燜料。

5.1 填料含水量控制

道路及取土場及時灑水，為控制水量，在取土場周邊挖溝控水、排水，取土場地表土坑用推土機(jī)推鏟平整，防止積水。

填筑路基時，盡量縮短運輸、攤鋪及碾壓時間，保證碾壓時的最佳含水量。因草原風(fēng)大，砂土運到工地卸料推平后，表面砂料會快速失水，達(dá)不到最佳含水量要求，因此，填料運至施工現(xiàn)場精平后立即灑水，含水量達(dá)11%～12%時即進(jìn)行下道工序碾壓。

5.2 填方路基施工控制

（1）測量放線：首先放出路基的中心線，每20 m一根樁，再根據(jù)每填筑層頂面標(biāo)高放出每層風(fēng)積砂填筑的邊線。

（2）路基填層厚度控制。

根據(jù)現(xiàn)場試驗所確定的松鋪厚度進(jìn)行攤鋪，虛鋪厚度控制在30～40 cm。采用邊樁采用長1 m左右的長木桿刻度控制填層厚度，為控制上土量，根據(jù)每層的虛鋪厚度、平均寬度和長度，計算每個斷面計劃所需的材料用量；再根據(jù)拉料車的額定拉運量，計算每個斷面計劃所需的車數(shù)；在每個斷面內(nèi)，確定卸車間距和車數(shù)。在卸車過程中，及時灑水。

（3）整平和澆水濕潤。

為了便于對虛鋪厚度進(jìn)行有效控制，整平采取邊上土邊整平的方式。采用推土機(jī)進(jìn)行粗平。在粗平過程中，同時澆水濕潤。在整平過程中，邊線采用掛線控制虛鋪厚度，同時使邊線順直，坡度一致，滿足設(shè)計要求。澆水過程中，保證以下幾點：①水井的直徑、間距、數(shù)量以及水泵的功率配套，保證水井的出水量。②第1層風(fēng)積砂澆水時分層分次進(jìn)行，防止一次澆水過多，浸泡路基。③分格進(jìn)行澆水，確保澆水均勻。

（4）碾壓控制。

根據(jù)試驗得出風(fēng)積砂路基填筑碾壓時的控制方法：碾壓前，用灑水車補灑水，控制砂層含水量比最佳含水量大2%～3%，以補償施工中水分的下滲和蒸發(fā)。澆水符合要求后，采用平地機(jī)進(jìn)行精平，然后采用振動壓路機(jī)進(jìn)行風(fēng)積砂的碾壓（靜壓）。振動壓路機(jī)以50～80 m做為一個碾壓段，按先靜壓后振動、先邊后中、先慢后快、由外向內(nèi)、由低向高的順序碾壓4～5遍。第一遍靜壓，第二～第四遍振動碾壓，第五遍靜壓收光。碾壓2遍輪痕較明顯時，采用壓路機(jī)大排軸快速碾壓1遍，盡量消除輪痕。每次碾壓均重復(fù)1/2輪跡，行駛速度為2～4 km/h。一般22 t振動壓機(jī)碾壓五遍就能達(dá)到密實要求。

風(fēng)積砂壓實度在接近或達(dá)到最大干密度時，內(nèi)摩擦角φ最大，抗剪強(qiáng)度也最大，機(jī)械車輛能在土層上較為自由的行駛或工作。

成型后的抗剪強(qiáng)度較差，振動壓路機(jī)壓實后表層5～10 cm密實度較低呈松散狀，這可在下道工序中彌補，因為風(fēng)積砂透水性好，上層施工時，水在砂層中直接往下滲，該松散薄層的含水量增大，在壓路機(jī)的作用下，密實度將達(dá)到規(guī)定值。通過現(xiàn)場記錄分析，振動壓路機(jī)的有效壓實范圍可達(dá)50 cm，并且在有效壓實范圍內(nèi)越往下密度越大。因此作為中間層，不會影響路基質(zhì)量。

當(dāng)出現(xiàn)現(xiàn)場施工控制中填料含水量過大，碾壓時出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象不會對風(fēng)積砂填筑的路基質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，由于填料的濾水作用和水穩(wěn)性好的特點，出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象的路基填方不用翻挖，只要等待約1～2 h后碾壓即可達(dá)到規(guī)定的密實度。

（5）高程控制：現(xiàn)場施工時，以原地面壓實后的高程作為原始高程。由于風(fēng)積砂施工后，表面風(fēng)積砂因大量水分散失后松散現(xiàn)象嚴(yán)重，對每層風(fēng)積砂壓實后均立即進(jìn)行高程檢測，核實每層的填筑厚度，同時進(jìn)行中線偏位的檢測，以便在施工過程中隨時糾正中線偏差。

施工中，每層填筑碾壓結(jié)束后均進(jìn)行了檢測，壓實度均滿足要求。

（6）路基頂層施工。

最上層施工時，振動壓路機(jī)碾壓后表層5～10 cm松散，路基彎沉值滿足不了設(shè)計要求。此時，用灑水車灑水，使砂層含水量達(dá)到或超過最佳含水量，用YL16T膠輪壓路機(jī)碾壓3～4遍，使路基頂面形成平整、緊密的表面，彎沉值達(dá)到設(shè)計要求。待整個施工段碾壓完畢（300～500 m）立即進(jìn)行自檢、報檢（壓實度、高程和彎沉的檢驗）。在自檢、報檢和底基層施工前，始終用灑水車補水以保持路基適當(dāng)?shù)暮?，并封閉交通。

5.3 挖方路塹施工控制

路塹開挖施工，考慮到山丘的高度與不均勻地貌及特定土質(zhì)，需采用縱向通道法進(jìn)行施工，從一端或兩端縱向挖掘15～20 m通道，一次挖到路槽標(biāo)高，然后由通道向兩側(cè)拓寬工作面。開挖過程中邊坡先預(yù)留50～100 cm，刷坡時采用人工配合挖掘機(jī)一次性完成。成型邊坡及時防護(hù)，確保穩(wěn)定。

路基填挖交界段，壓實度控制工藝就顯得更為明顯。遵循“先做填方后做挖方”的總原則，施工時先確定填挖分界線并予以標(biāo)識，從下向上逐層做出臺階。

5.4 構(gòu)造物（橋涵）臺背的回填

通過對草原地區(qū)公路涵洞、臺背路基病害的調(diào)查，橋頭、通道臺背的處理一直是質(zhì)量控制較難，結(jié)合本項目部使用施工工藝和機(jī)械組合，采用分層換填級配碎石的方法處理路基臺背，施工結(jié)束幾個月后，現(xiàn)場觀測未發(fā)現(xiàn)臺背變形、沉陷等病害。

5.5 邊坡質(zhì)量控制措施

路堤填至設(shè)計標(biāo)高后，按設(shè)計的邊坡坡度及位置，自上而下進(jìn)行刷坡。刷坡下來的風(fēng)積砂，可用作護(hù)腳平臺，可防止周圍的灌溉水或雨水流入路基范圍內(nèi)，又可防止路基沖刷的流入周圍，污染草場。為了防止路基邊坡沖刷或邊坡外的積水浸泡路基，對低洼段路基邊坡和地勢較高路基邊坡進(jìn)行全面或部分漿砌片石防護(hù)。

6 結(jié)語

該段風(fēng)積砂填筑路基地段，竣工后的經(jīng)多次檢測，各項指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求值，而且性能穩(wěn)定。采用風(fēng)積砂材料做路基填料，通過合理技術(shù)攻關(guān)、因地制宜結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧显O(shè)計、而且施工簡單、檢測方便。在能滿足規(guī)范要求，最大限度地降低了工程造價。