風(fēng)積砂在高速公路路基填筑中的應(yīng)用

1、 風(fēng)積砂在高速公路路基填筑中的應(yīng)用                          鄭瑞光         (福建省第二公路工程公司，福州  350007     摘 

2、 要  內(nèi)蒙古自治區(qū)哈磴高速公路利用污染環(huán)境的沙漠風(fēng)積砂填筑路基，取得較好的經(jīng)濟效果，本文對其施工及其注意事項進行介紹，供今后類似工程借鑒。    關(guān)鍵詞  風(fēng)積砂  高速公路  路基填筑  施工1  引言    內(nèi)蒙占自治區(qū)哈磴高速公路屬丹拉國道主干線內(nèi)蒙境內(nèi)的段，其中第30合同段的路基位于內(nèi)蒙古河套地區(qū)磴口縣補隆淖鎮(zhèn)境內(nèi)，其周邊有巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠及毛烏素沙地。該

3、地區(qū)的風(fēng)速大、溫差大、冷熱變化劇烈，氣候干燥、年降雨量少，一般不足30mm；植物生長十分困難，植被稀疏矮小，加之風(fēng)速大，周圍四個沙漠的流沙隨風(fēng)吹揚在境內(nèi)堆積，且面積直蔓延，分布有流動沙丘、半固定沙丘和固定沙丘等，給該地區(qū)的公路施工造成困難和危害。該段路基全長9km，風(fēng)積砂挖方45萬m3,借方125萬m3，設(shè)計時采用了境內(nèi)星羅棋布的沙丘細砂(俗稱風(fēng)積砂作為路基填筑材料(目前國內(nèi)高等級公路路基施工采用該填料尚屬少見，取得了較好的經(jīng)濟效果。但這種細砂塑性指數(shù)很低，在4以下，故對填砂施工工藝有著極高要求。2  風(fēng)積砂的物理特性    沙丘砂經(jīng)

4、受風(fēng)的吹揚作用，首先會影響砂的粒度成分。由于風(fēng)是一種有效的分選介質(zhì)，原生砂經(jīng)受風(fēng)力吹揚時大顆粒不斷磨搓碎裂，其中塵埃狀的顆粒被吹走，使細顆粒(粉砂的含量減少，中等顆粒的百分比相對增加。根據(jù)路基沿線四個取砂場93個風(fēng)積砂樣的篩析，粒徑為02501mm的細砂平均占6628，粒徑05025mm的中砂和粒徑0，1005mm的極細砂平均占1627和1269，粒徑小于005ma的粉砂和粒徑1005mm的粗砂含量很少，粒徑大于1，Omm的極粗砂幾乎沒有。主要由細砂組成，粗砂和粉砂含量都很低，粒級比較集中，級配不好，壓實困難。粒度成分見表1。3  填方路堤的施工31  

5、路基填方試驗段的施工    路堤施工前選定K1014+300K1014+500段作為試驗段，以此來確定填方路堤壓實機具、壓實遍數(shù)及施工工藝。(1施工機械組合：施工時用挖掘機和裝載機挖運，自卸車運到施工現(xiàn)場后用推土機和平地機攤鋪平整，采用18t振動壓路機碾壓。    （2）壓實：風(fēng)積砂壓實的關(guān)鍵是調(diào)整其最佳含水量。經(jīng)過多次試驗，我們采用水墜碾壓法施工，即在路基外側(cè)沿路線方向每50m打一眼機井，待路堤上風(fēng)積砂填料大致攤鋪整平時，把風(fēng)積砂做成長寬為35m、高為3040cm的圍堰，然后從機井抽水往圍堰中放水，讓風(fēng)積沙填料自

6、行吸水至最佳含水量；這個過程需用2436h，待填料表面無水跡時用平地機推平，開始碾壓，計算壓實度時采用的最大干密度與施工壓實工藝相適應(yīng)。水墜法加振動壓路機分層碾壓時，可用試驗室按重型擊實標準得出的最大干密度值來計算壓實度。    (3試驗結(jié)果：表3試驗數(shù)據(jù)表明，靜碾壓2遍后單點壓實度達不到9%；開動微振動碾壓2遍后單點壓實度達92：強振動碾壓1遍后單點壓實度值均達645%：繼續(xù)強振動碾壓2遍后單點壓實度值均達96，強振動碾壓3遍后單點壓實度均達97，強振動碾壓4遍后單點壓實度均大于97。以上施工方法成功地解決了分層填筑調(diào)整風(fēng)積砂最佳含水量的施工難點，針對

7、路基不同深度范圍壓實度(93區(qū)、95區(qū)、97區(qū)的要求，確定了風(fēng)積砂壓實機具及碾壓的遍數(shù)，經(jīng)檢測壓實度均滿足要求。由此確定出可行的施工方案。3，2  路堤填筑321  水墜碾壓法施工工藝流程    水墜碾壓法壓實工藝流程如圖1所示。32。2  路基施工    (1施工前準備工作：包括放樣、清除填方路段原地表雜草、樹根及借方位置表面雜草、樹根等。    （2）對原地面處理：做好原地面臨時排水設(shè)施，否則水墜法施工時滲漏的水

8、和雨水可能引起水溝淤積和沖刷路基。路堤修筑范圍內(nèi)，原地面的坑、洞，墓穴等用風(fēng)積砂回填，并壓實到規(guī)定壓實度。路堤基底為耕地，松沙地或水塘?xí)r，先清除有機土，腐殖質(zhì)、淤泥、種植土，待平整后或?qū)⑺劣倌嗲宄蓛艉?，按?guī)定分層碾壓至規(guī)定壓實度，所有路堤范圍內(nèi)的沙丘，必須清出至距原狀土地面30cm，并進行填前碾壓，達到規(guī)定壓實度。對填方路堤地基，應(yīng)充分碾壓，確保地表面壓實度達到規(guī)定的壓實度。    （3）推送填料：用推土機、裝載機或自卸車從路基兩側(cè)或取土場短距離內(nèi)調(diào)配風(fēng)積砂至填方路段。    (4攤鋪填料：對推運至填方路段內(nèi)的

9、填料采用推土機粗平，然后再用平地機精平，攤鋪后每層厚度不超過30cm。采用訂有刻度的木樁掛線控制松鋪厚度。    (5圍堰；在攤鋪、乎整好的路基上分段設(shè)圍堰。設(shè)置圍堰時應(yīng)根據(jù)縱、橫坡大小適當(dāng)劃段，否則風(fēng)積砂的含水量不均勻，影響壓實質(zhì)量。    (6放水：圍堰設(shè)置好后開始放水，放水要連續(xù)進行，放水時水流流速應(yīng)稍大。    (7碾壓；每個圉堰放滿水后，待風(fēng)積砂全部吸水飽和、面層上無水跡時開始碾壓。采用兩臺18t以上(激振為400kN以上振動壓路機，同時由路基外側(cè)向中間碾壓，碾壓過

10、程中，如發(fā)現(xiàn)表層填料風(fēng)干，需灑水補充填料含水量后再碾壓。壓路機行走速度為1.5kmh，碾壓時輪跡應(yīng)重疊，重疊輪跡寬度的l3以上。開始時先靜壓2遍，再弱振2遍，最后強振4遍。    (8檢測：壓實屑應(yīng)盡快檢測壓實度，否則碾壓好的路基表面層失水松散，檢測出的壓實度數(shù)據(jù)失真。    風(fēng)積砂路基壓實度現(xiàn)場用灌砂法進行檢測，不宜用環(huán)刀法；取樣位置不能在每層頂面，應(yīng)輕輕刮開頂面距頂面510cm以下進行取樣；測定含水量時不能用酒精法，應(yīng)將試樣全部放入烘干箱烘干。檢測方法頻率按公路工程質(zhì)量檢驗評定標準（JTJ071-98）附錄B和

11、公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程(JTJ059-95規(guī)定，隨機取樣每2000m2檢查8點，不足3OOm2時檢測2點。4  路基施工注意事項    該地區(qū)自然條件特殊，由于風(fēng)積砂的松散、無粘聚性，為避免路基在施工過程中受到風(fēng)蝕與沙埋，必須注意下面幾個原則：    (1爭取有利季節(jié)施工。為防沙風(fēng)蝕和沙埋，宜在少風(fēng)、風(fēng)速較小或有雨的季節(jié)施工，并能在大風(fēng)來臨之前完成。一般最適宜施工的季節(jié)是夏秋兩季，春季風(fēng)沙大，防護有困難，應(yīng)盡量減少或避免施工。    (2遵循邊施工邊防護

12、的原則，對路基、路塹防護以及兩側(cè)的防沙工程都應(yīng)配合施工,配套完成。周密做好施工組織計劃。    (3填筑路堤當(dāng)日不能完工的地段，對坡面和路肩應(yīng)加以覆蓋，預(yù)防夜里刮風(fēng)，免受風(fēng)蝕。開挖路塹，從一開始就要隨挖隨用草席、蘆葦?shù)葘⑵旅?、路肩保護好。    (4路基施工時，要采取措施保護路基兩側(cè)的地表原有植被和地表的硬殼，防止人為地任意砍伐破壞沿線植被，防止因工程防沙措施不當(dāng)而引起流沙再起、蔓延、沙化擴大，加劇沙害。    (5盡量利用挖方材料，減少棄方，以免加大沙害。5 &#

13、160;工后檢測情況    本合同段路基自2004年6月完工后，由內(nèi)蒙古自治區(qū)公路工程質(zhì)量監(jiān)督站對上路床進行彎沉檢測，所測彎沉均小于設(shè)計值。采用承載板測試表明，該路基整體強度高，其彎沉值及回彈模量E0如表4所示。截止目前，路面己鋪筑完畢，整段路基未出現(xiàn)不均勻沉降、坍塌等質(zhì)量情況。6  結(jié)束語    通過哈磴高速公路路基施工實踐證明曾經(jīng)嚴重污染環(huán)境的風(fēng)積砂是可以利用的，其施工工藝不僅可行，而且施工效果也很理想，工程質(zhì)量較高。此外，又可變廢為寶，減輕環(huán)境污染，帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。利用風(fēng)積砂

14、的施工，其成功的經(jīng)驗，給西北眾多沙化地區(qū)及沿海海砂眾多地區(qū)筑路提供了很好的借鑒，大大降低工程成本，有助于推動基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展。淺談風(fēng)積砂填筑路基的施工質(zhì)量控制熱摘 要：通過對風(fēng)積砂路基施工積累經(jīng)驗的總結(jié)，探討了風(fēng)積砂路基的施工方法、工藝及質(zhì)量控制。 關(guān)鍵詞：風(fēng)積砂；路基；施工方法；質(zhì)量；控制 中圖分類號：U416.1+6  文獻標識碼：A  文章編號：10076921(200808009101 沙漠公路中風(fēng)積砂填筑路基的施工是公路建設(shè)部門的一個重要研究課題，長期以來，風(fēng)積砂路基的施工技術(shù)一直困擾著公路工程的建設(shè)者們。由于風(fēng)積砂土質(zhì)松散、無塑性指數(shù)、無粘聚性、內(nèi)聚力小、抗

15、剪能力差，在外力作用下，容易產(chǎn)生位移，完成壓實后路基不能穩(wěn)定通車，解決風(fēng)積砂路基施工問題是公路建設(shè)部門的一個重要研究課題。 1 風(fēng)積砂的物理力特性 渾善達克沙地的風(fēng)積砂（級配不良砂）主要分布于風(fēng)蝕地形中的風(fēng)蝕洼地，沙丘起伏較大，呈灰白、土黃色，由長石、石英組成，分選性及磨圓性較好。 1.1 自然狀態(tài)下的容量 風(fēng)積砂容重值一般不高，干容重一般為1.4g/cm3，濕容重大約為1.5g/cm3。在同一層沙粒中，由上到下，隨深度的增加，其容重有所減小，大顆粒沉在下面空隙率較大，容量減小，最上層顆粒較細，孔隙率最小，容量相對增加，由于天然狀態(tài)下沙層中的含水量都有很小，因而天然容重與干容重相差無幾。 1.

16、2 壓實狀態(tài)下的密度 壓實后風(fēng)積砂的最大干密度可以達到1.762.0g/cm3（而純風(fēng)積砂1.8g/cm3左右），為天然狀態(tài)下密度的1.21.4倍。 1.3 沙的內(nèi)聚力C值內(nèi)磨擦值 風(fēng)積砂的值約為28°32°，松散沙的值與天然休止相近，密沙的值要比天然休止角大，飽和沙比同樣密度的干沙值低1°2°左右。風(fēng)積砂的內(nèi)聚力C值很小，一般近似為零。 1.4 風(fēng)積砂的天然含水量 風(fēng)積砂天然含水量很低，最低的地方不足1%，最大含水量一般不超過5%。隨著季節(jié)變化，沙中的含水量也有變化，但變化不大。由于表面蒸發(fā)量大，故水分常積聚在沙漠層的底部，從上到下，含水量呈三角形變化

17、。1.5 風(fēng)積砂的微粒性 渾善達克沙地的沙顆粒屬于細砂，大多數(shù)情況下，最大粒徑約0.5mm，0.5mm0.25mm范圍內(nèi)的顆粒含量占30%左右，0.25mm0.074mm范圍內(nèi)的顆粒含量為68%左右，0.074mm以下顆粒含量占2%左右。 1.6 風(fēng)積砂的非親水性 風(fēng)積砂顆粒一般具有非親水性，即沙粒表面對水幾乎沒有物理吸附作用，最大吸水率不足1%，一般都在零附近。沙的濾水作用十分明顯，水在沙層中直接下滲，使沙漠表層的沙常處于干燥狀態(tài)。 1.7 風(fēng)積砂的非濕陷狀態(tài) 濕陷性是指土顆粒在干燥時具有較強的骨架結(jié)構(gòu)，而遇到水后骨架發(fā)生變形或崩塌的一種特性。沙的自然結(jié)構(gòu)或者壓實結(jié)構(gòu)都具有非濕陷性質(zhì)，即沙顆

18、粒遇到水后能保持原有骨架結(jié)構(gòu)性質(zhì)，水穩(wěn)性好，毛細水上升高度小于1m。 2 風(fēng)積砂的化學(xué)特性 2.1 風(fēng)積砂的工程特性 風(fēng)積砂的工程力學(xué)特性決定著風(fēng)積砂作為結(jié)構(gòu)層其強度和穩(wěn)定性是否滿足要求。 2.2 風(fēng)積砂的擊實特性 通過對典型沙漠進行試驗，結(jié)果表明：風(fēng)積砂的擊實規(guī)律和礫石土相似，表現(xiàn)為隨含水量增大，干密度先降低，經(jīng)過一個低谷后再上升，呈凹曲線型，最大干密度出現(xiàn)在含水量接近零及接近飽和處，有兩個峰值，表明風(fēng)積砂具有干壓實飽水壓實兩大特性。3 風(fēng)積砂具有振動壓實特性 3.1 共振頻率 通過對不同含水量、不同初始密度、不同厚度的沙樣共振頻率測定表明；共振頻率與沙的密實度、含水量和厚度相關(guān)。渾善達克沙

19、地細沙在2555HZ之間。 3.2 振動壓實規(guī)律 風(fēng)積砂的壓縮特性表明風(fēng)積砂的密度變化范圍不大，幅度為0.38g/mm3，變化率為22%，說明由松散狀態(tài)到密實狀態(tài)壓實過程較短。 通過干燥狀態(tài)下的壓縮試驗得出：在同一荷載作用下，風(fēng)積砂的初始沉降完成很快，一般在15s內(nèi)，基本不產(chǎn)生徐變，總沉降率1.5%；在不同荷載作用下，沉降量變化較大；荷載越重，沉降量越大。 4 風(fēng)積砂路基壓實的施工技術(shù)方案、施工程序及質(zhì)量控制 4.1 清表與填前碾壓 路基填筑前，按照施工放樣及橫斷面進行清表，清表深度清除到?jīng)]有根系部位為止，一般不小于30cm。清表時，清除一段，碾壓成型一段。碾壓完后，進行路基填筑。 4.2 挖方 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)，采用縱向通道法進行施工，從一端或兩端縱向挖掘1520m通道，一次挖到路槽標高，然后由通道向兩側(cè)拓寬工作面。開挖過程中要考慮挖方