內(nèi)蒙古東部地區(qū)風(fēng)積沙路基填筑施工

中交第四公路工程局有限公司,北京 100123

1 概述

風(fēng)積沙作為路基工程的一種特殊填料，受顆粒組成影響較大，而且壓實(shí)需要大量用水，不同于一般路基的施工工藝，本文針對(duì)省道304 線大保一標(biāo)風(fēng)積沙路基填筑中存在的問題，通過分析風(fēng)積沙的特性及土工試驗(yàn)確定土質(zhì)類別，以及采取合理有效的施工工藝從而確保路基工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，為今后類似項(xiàng)目積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2 適用范圍

適用于內(nèi)蒙古東部地區(qū)風(fēng)積沙路基施工。

3 工程概況

項(xiàng)目位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部科爾沁草原腹地的通遼市境內(nèi)，地形屬于內(nèi)蒙古高原遞降遼河平原的斜坡地帶，地勢(shì)為西北高東南低，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為固定，半固定沙丘為主，土質(zhì)主要為砂性土和粉性土。氣候情況：該地區(qū)屬于中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明。春季回暖快，風(fēng)沙大且干燥，溫差大，降水量少；夏季炎熱，雨量集中，雨熱同步；秋季雨少降溫快；冬季干冷而漫長(zhǎng)。省道304線通遼（大林）至?？倒吠两üこ痰谝缓贤纹瘘c(diǎn)樁號(hào)K0+000，終點(diǎn)樁號(hào)K18+000,路線全長(zhǎng)18km。

4 風(fēng)積沙特性

由于該處內(nèi)蒙古東部地區(qū)，位于風(fēng)積沙堆積平原區(qū)，風(fēng)積沙產(chǎn)量豐富，是較為理想的筑路材料，也符合就地取材、因地制宜的原則；采用風(fēng)積沙施工具有運(yùn)距近、成本低、施工工藝簡(jiǎn)單、進(jìn)度快、質(zhì)量好控制的特點(diǎn)，而且風(fēng)積沙具有水穩(wěn)定性好、承載力高的特點(diǎn)，但風(fēng)積沙黏結(jié)力差，不易板結(jié)成整體，在施工中需要大量用水；雖然路線不長(zhǎng)，但每段落內(nèi)風(fēng)積沙各有差異，有時(shí)取土場(chǎng)相距只有幾百米，但差異卻很大，通過標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工確定，風(fēng)積沙的最大干密度與它的顆粒組成中小于0.074mm所占的比重有很大關(guān)系，比重越小也即越潔凈的風(fēng)積沙，CBR 值偏低，最大干密度偏低，越不易板結(jié)，上料越困難，若所占比重偏大，最大干密度偏大，壓實(shí)后越容易板結(jié)，易于上料。

在施工前對(duì)風(fēng)積沙進(jìn)行各種材料試驗(yàn)，以區(qū)分土的類別以及確定最大干密度與最佳含水量，用天指導(dǎo)施工。具體如下。

4.1 顆粒分析

從篩分試驗(yàn)結(jié)果來得知，風(fēng)積沙顆粒組成范圍大概在0～1mm 之間，膨脹量幾乎為零，篩底也即小于0.074mm顆粒組成占的比例越小則標(biāo)準(zhǔn)干密度越小，碾壓也越困難。通過篩分試驗(yàn)確定小于0.074mm 顆粒組成占總土重基本在0～7%范圍內(nèi)，做如下分類:

1）小于0.074mm 顆粒組成占總土重m1≤1%的風(fēng)積沙，有的CBR 可能達(dá)不到指標(biāo)，即使到達(dá)指標(biāo)的這類風(fēng)積沙標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)要得出準(zhǔn)確結(jié)果較困難，它們隨著含水量的變化干密度變化不太明顯,擊實(shí)曲線為一條波浪形曲線，往往得到的峰值存在一定的偏差,它的最大干密度在1.75～1.77之間，且無塑性。該類土質(zhì)定為第一類風(fēng)積沙。

2）小于0.074mm 顆粒組成占總土重1%＜m2≤3%的風(fēng)積沙，標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)隨著篩底占總土重的增加而變大，它的最大干密度在1.80-1.85 之間，有塑性。擊實(shí)曲線為一條光滑的拋物線，易得到準(zhǔn)確的峰值，該類土質(zhì)定為第二類風(fēng)積沙。

3）小于0.074mm 顆粒組成占總土重3%＜m2≤7%的風(fēng)積沙，標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)隨著篩底占總土重的增加而變大，它的最大干密度在1.87～1.92 之間，有塑性，擊實(shí)曲線為一條光滑的拋物線，易得到準(zhǔn)確的峰值，該類土質(zhì)定為第三類風(fēng)積沙。

針對(duì)以上三類風(fēng)積沙經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工得知：

第一類風(fēng)積沙無塑性、不易粘結(jié)成整體、上料困難，不是理想的路基填料，一般不宜用于路床填料。

第二類風(fēng)積沙CBR 強(qiáng)度能夠達(dá)到規(guī)范要求，也易于壓實(shí)，是較為理想的路基填料。

第三類風(fēng)積沙有塑性，易于上料，能加快施工進(jìn)度，且質(zhì)量也好控制，是理想的路基填料。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)

由于各段落內(nèi)風(fēng)積沙各有差異，根據(jù)每個(gè)取土場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)積沙分別通過標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)確定各自的最大干密度，采用重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，對(duì)于無塑性風(fēng)積沙若要得出較為理想的峰值應(yīng)采用振動(dòng)臺(tái)法。在實(shí)際施工過程中，應(yīng)定期到取土場(chǎng)確定是否土質(zhì)有變化，現(xiàn)場(chǎng)套用的最大干密度是否正確，因?yàn)樵擁?xiàng)地區(qū)都是多年沉積下來的風(fēng)積沙，分層較為明顯，應(yīng)及時(shí)對(duì)各層中不同類的土質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定各自的最大干密度與最佳含水量，以正確指導(dǎo)施工。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備（包括機(jī)械設(shè)備、取水措施、人員組織等）→路基邊線位置定位（測(cè)量放線）→原地面附著物清除→基底整平碾壓→基底檢測(cè)→拉運(yùn)土分層填筑→推土機(jī)攤捕粗平→灌水密實(shí)→平地機(jī)整平→壓路機(jī)靜壓→壓實(shí)度檢測(cè)→邊坡修整→進(jìn)行下層填筑。

5.2 試驗(yàn)段

在路基填筑大面積施工前,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，劃分段落，先進(jìn)行試驗(yàn)段施工。通過對(duì)路堤試驗(yàn)路段施工最終確定：壓實(shí)工藝主要參數(shù)，包括機(jī)械組合、壓實(shí)機(jī)械規(guī)格、松鋪厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓速度、最佳含水量及碾壓時(shí)含水量允許偏差等；過程質(zhì)量控制方法、指標(biāo)；質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)；優(yōu)化后的施工組織方案及工藝；原始記錄、過程記錄；對(duì)施工設(shè)計(jì)圖的修改建議等。

試驗(yàn)段的施工方案，報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后執(zhí)行。在試驗(yàn)路段獲得成功、施工方案報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后展開大面積施工。

5.3 測(cè)量放線

首先放出路基的中心線，直線段每50m 一樁，曲線段每20m 一樁，然后在路基兩側(cè)適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行拴樁，我項(xiàng)目由于為新舊路相接，所以拴樁好控制，可以已建成通車的半幅瀝青路面上用油漆標(biāo)注作記號(hào)，再根據(jù)每填筑層頂面標(biāo)高放出每層風(fēng)積沙填筑的邊線。邊線采用竹片樁控制，樁上插帶有明顯警示標(biāo)志的旗幟。

5.4 填前處理

對(duì)于路線位于基底為粉性土、黏性土路段，為保證路基基底壓實(shí)度，對(duì)基底清表后，挖除軟弱土層，然后換填一定厚度石渣或風(fēng)積沙等透水性較好材料。

對(duì)于路線位天農(nóng)區(qū)，地表覆蓋層為粉土、粉質(zhì)黏土，淤泥質(zhì)土等土質(zhì)較差難于壓實(shí)路段，采取清表后將表層一定厚度范圍內(nèi)土層挖除換填石渣或風(fēng)積沙，為了提高路基整體穩(wěn)定性，減少不均勻沉降，對(duì)填高較高段落在路基底部鋪設(shè)兩層土工格柵。

由于地處平原地區(qū)，沿線筑路材料匱乏，軟弱地基換填所需碎石渣運(yùn)距較遠(yuǎn)，成本較高，針對(duì)風(fēng)積沙產(chǎn)量大、水穩(wěn)定性好、質(zhì)量好控制等特點(diǎn)，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與設(shè)計(jì)方、業(yè)主等協(xié)商，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段結(jié)果分析表明，換填風(fēng)積沙能夠滿足設(shè)計(jì)要求，大大節(jié)約成本，降低工程造價(jià)，采用換填風(fēng)積沙取代換填碎石渣利用價(jià)值可觀。

5.5 松鋪厚度

風(fēng)積沙填筑的松鋪厚度根據(jù)試驗(yàn)段確定，在實(shí)際施工過程中，一般松鋪厚度控制在30cm～40cm。松鋪厚度的控制方法采用邊樁竹竿掛線的方式。

5.6 中線、高程控制

由于在內(nèi)蒙東北部地區(qū)，風(fēng)沙大，雨水少，尤其在春秋季節(jié)風(fēng)積沙施工后，表面因失水后松散現(xiàn)象嚴(yán)重，所以不必要對(duì)每一層填筑后高程進(jìn)行測(cè)量，而且也與業(yè)主及總監(jiān)辦下發(fā)文件要求每三層一檢相符。一般情況下，風(fēng)積沙路基每填筑三層進(jìn)行高程檢測(cè)和核實(shí)每層的填筑厚度，同時(shí)進(jìn)行中線偏位的檢測(cè)，以便在施工過程中隨時(shí)糾正中線偏差。

5.7 上土

由于風(fēng)積沙本身屬于不穩(wěn)定材料，表面由于失水翻沙現(xiàn)象嚴(yán)重，易產(chǎn)生誤車現(xiàn)象，所以綜合考慮擬采用載運(yùn)量為20m3以內(nèi)的噸位較小的自卸汽車進(jìn)行風(fēng)積沙的運(yùn)輸，自卸車盡量采用同一種型號(hào)的汽車。自卸車將風(fēng)積沙拉運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，按照確定后的卸車間距和車數(shù)進(jìn)行卸車。在卸車過程中，特別是第2 層以后的卸車，必須做到風(fēng)積沙的及時(shí)澆水，合理組織車輛和指揮交通，防止運(yùn)料車輛在風(fēng)積沙上誤車和便道交通堵塞情況的發(fā)生，對(duì)于越純凈的風(fēng)積沙，上土越困難，車輛無法直接進(jìn)入線內(nèi)，經(jīng)多次試驗(yàn)總結(jié)，我標(biāo)段內(nèi)風(fēng)積沙路基填筑的上土主要采取以下三種方法：

第一，根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果，選擇上述中第二、三類風(fēng)積沙，在上土之前先在鋪筑段落內(nèi)的中央分隔帶位置處鋪筑一定厚度的該類土質(zhì)，由于該類土易于板結(jié)，利于重型車輛通行，可大大降低上土?xí)r間及節(jié)約機(jī)械費(fèi)用。待這一層風(fēng)積沙填筑完成后，退行將該土回收以作下一層上土道路的填料。

第二，若在周圍沒有含土量較大的風(fēng)積沙可作為運(yùn)輸?shù)缆诽盍蠒r(shí)，可選擇利用級(jí)配較好的石渣作為道路填料，方法同上，一次鋪筑較厚，最后填筑到一定高度后，再將石渣填料回收，用作臺(tái)背回填或石渣封層填料，這樣也不至于造成浪費(fèi)材料。

第三，采用鋼板作為運(yùn)輸?shù)缆?。此方法雖然避免了路基在中央分隔帶處的接頭處理問題，填筑質(zhì)量控制較好，但成本過高，由于承受重型車輛行駛，鋼板厚度需在2cm以上，寬度至少能滿足輪跡寬度，單側(cè)每個(gè)輪下至少需1m，兩側(cè)共2m 寬，填筑段落至少需在200m 以上，這樣每一個(gè)工作面就需要200 ×2 ×0.02 鋼板，18km 分三個(gè)小隊(duì)共6 個(gè)工作面，共需6 塊這樣的鋼板方能滿足施工，成本過高，而且需要裝載機(jī)配合安放，機(jī)械利用率也較低。綜上所述，方法一和二是較為理想的上土方法。

5.8 整平和澆水濕潤(rùn)

5.8.1 整平

整平與以往路基填筑施工工藝相同，也是為了更好的控制松鋪厚度，整平必須采取邊上土邊整平的方式。采用推土機(jī)進(jìn)行粗平。

5.8.2 澆水

風(fēng)積沙路基施工，澆水是控制質(zhì)量的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，風(fēng)積沙路基填筑對(duì)壓實(shí)機(jī)械要求不高,采用水沉法施工,只要澆水合適,再靜壓3～5 遍,壓實(shí)度均能滿足要求;我項(xiàng)目所處地區(qū),位于科爾沁大草原腹地,這里早些也屬于濕地草原,地下水資源豐富,出水量(降深5 米)可達(dá)60～328 噸/小時(shí)，水為了更好的控制施工質(zhì)量，確保達(dá)到最佳含水量?jī)蓚€(gè)百分點(diǎn)范圍之內(nèi)，我項(xiàng)目采用打格澆水的方法，而且指派專人負(fù)責(zé)澆水，一般方格尺寸為4 ×4m 左右，人工修整成方格擋水埝，以灑透、灑勻?yàn)橹?，這種以分格澆水的方法可確保灑水均勻，避免漏灑、過灑現(xiàn)象的發(fā)生。由于地下水資源豐富，我項(xiàng)目選擇水井的數(shù)量與間距只受水泵功率的影響，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工確定，各施工段落內(nèi)適宜的水井?dāng)?shù)量約為350 米一個(gè)。

5.9 碾壓

風(fēng)積沙的壓實(shí)工藝與傳統(tǒng)路基填料的壓實(shí)工藝有明顯的不同，風(fēng)積沙的壓實(shí)主要靠水沉法，傳統(tǒng)的壓路機(jī)碾壓方法對(duì)風(fēng)積沙壓實(shí)效果不太明顯。實(shí)踐證明，只要澆水均勻合適，再配合4 驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)（沙漠王）碾壓(靜壓)3～5遍(具體壓實(shí)遍數(shù)以試驗(yàn)段確定的碾壓遍數(shù)為準(zhǔn))，壓實(shí)度均可滿足規(guī)范要求。只不過一般風(fēng)積沙地區(qū)風(fēng)沙較大，表面易失水，表面5cm～10cm 范圍內(nèi)較為松散，在檢測(cè)壓實(shí)度要將松散層下挖后再檢測(cè)，最后到頂后要及時(shí)鋪筑封層料，避免水分散失以及外露面被風(fēng)蝕破壞。

碾壓順序按規(guī)范要求進(jìn)行，必須采取由外向內(nèi)、由低向高的順序，同時(shí)交錯(cuò)1／2～1／3 輪跡。風(fēng)積沙填筑地段每側(cè)應(yīng)超過路堤的設(shè)計(jì)寬度50cm，以保證修整路基邊坡后路堤邊緣有足夠的壓實(shí)度。

5.10 壓實(shí)度檢測(cè)

根據(jù)目前的檢測(cè)方法，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)較為合理的仍然是傳統(tǒng)的灌沙法，此方法檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，適用于風(fēng)積沙路基填筑壓實(shí)度檢測(cè)，但檢測(cè)較為繁瑣，時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低，而環(huán)刀法雖然相對(duì)比較簡(jiǎn)單、而且檢測(cè)速度較快，但往往試驗(yàn)數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)偏差，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性較低，所以對(duì)于風(fēng)積沙路基填筑壓實(shí)度應(yīng)選用灌沙法檢測(cè)。壓實(shí)后要及時(shí)檢測(cè)，避免因長(zhǎng)時(shí)間裸露水分散失造成影響檢測(cè)結(jié)果。而且檢測(cè)合格后及時(shí)進(jìn)行下一層施工，若因其他原因造成檢測(cè)后不能馬上進(jìn)行下一層施工，要待下一層填筑前提前澆水，以保持結(jié)合部位的有效粘結(jié)。

5.11 封閉

若檢測(cè)合格后必須及時(shí)進(jìn)行下一層路基施工，若因其他原因造成檢測(cè)合格后不能馬上進(jìn)行下一層施工，或較長(zhǎng)時(shí)間停工（如冬休期）則要待下一層填筑前提前澆水，以保持結(jié)合部位的有效粘結(jié)。最有效的防止風(fēng)蝕現(xiàn)象的方法是路堤填至設(shè)計(jì)標(biāo)高后及時(shí)對(duì)風(fēng)積沙頂面和邊坡進(jìn)行臨時(shí)封閉，按設(shè)計(jì)要求，對(duì)全線風(fēng)積沙填筑的路基以及沙區(qū)挖方段路床部分(0-0.3m)填筑20cm 碎石渣封層進(jìn)行封閉，石渣粒徑及級(jí)配要求應(yīng)符合規(guī)范要求。

5.12 刷坡

路堤填筑一定高度后要按設(shè)計(jì)坡率及時(shí)刷坡，針對(duì)風(fēng)積沙這種特殊路基填料，一般邊坡坡度在保證穩(wěn)定的情況下均比常規(guī)填料填筑的路基要緩，視填筑高度而定，填高小于3m 時(shí)采用1:2.0,填高大于3m 時(shí)采用1:2.5，刷坡應(yīng)一次到位。

6 施工注意事項(xiàng)

6.1 灑水問題

風(fēng)積沙施工質(zhì)量控制的鍵環(huán)點(diǎn)就是灑水問題，若灑水不當(dāng)，或河水不均勻、漏灑、過灑等造成達(dá)不到最佳含水量正負(fù)2 個(gè)百分點(diǎn)內(nèi)，則對(duì)風(fēng)積沙的施工質(zhì)量影響很大。我項(xiàng)目?jī)?nèi)由于地下水資源豐富，水不是問題，關(guān)鍵在于如何控制好灑水量及均勻度，在施工過程中我們采用的灑水方式為人工打格灑水的方法，指派專人負(fù)責(zé)，保證灑水均勻，防止漏灑、過灑現(xiàn)象的發(fā)生，提高風(fēng)積沙路基填筑的施工質(zhì)量。

6.2 避免誤車現(xiàn)象

在進(jìn)行第2 層以上風(fēng)積沙施工時(shí)，經(jīng)常存在運(yùn)料車輛在路基上誤車的現(xiàn)象，在上料前必須對(duì)風(fēng)積沙進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，或者采用合適材料填筑一層臨時(shí)便道，防止重型車輛誤車，影響施工進(jìn)度，具體可參照上述工藝中之上土。

6.3 厚度控制

風(fēng)積沙因顆粒較小、屬于細(xì)砂類，部分含塵量較大，填料過厚，影響密實(shí)水下滲，達(dá)不到設(shè)計(jì)壓實(shí)度要求。所以在施工過程中采取插桿掛線控制填料厚度，填料厚度由試驗(yàn)段最終確定。

6.4 填筑時(shí)期安排

在北方地區(qū)當(dāng)年開工的風(fēng)積沙路基填筑應(yīng)盡量在當(dāng)年完工，如確實(shí)因其他原因不能當(dāng)年完工的項(xiàng)目，快進(jìn)入冬季期，路基填筑應(yīng)根據(jù)氣溫而定，一般以因溫度降低而發(fā)生結(jié)塊、難以壓實(shí)時(shí)停止，以避免氣溫過低，填筑后來年凍融后路基發(fā)軟產(chǎn)生彈簧現(xiàn)象，影響施工質(zhì)量。

6.5 內(nèi)控指標(biāo)

風(fēng)積沙路基填筑，為提高施工質(zhì)量，一般壓實(shí)度應(yīng)較規(guī)范要求高一個(gè)指標(biāo)作為內(nèi)控指標(biāo)。

6.6 由于各段落內(nèi)土質(zhì)變化較大，不同取土場(chǎng)分層中的不同土質(zhì)都應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)確定各自的最大干密度與對(duì)應(yīng)的最佳含水量，確保檢測(cè)結(jié)果更接近理論值，目前檢測(cè)手段以灌沙法為宜。

7 結(jié)束語

通過省道304 線連接線工程對(duì)內(nèi)蒙古通遼地區(qū)風(fēng)積沙路基施工方面做了詳細(xì)總結(jié)，探討施工過程中容易出現(xiàn)的問題，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，盡量做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，形成一套能夠指導(dǎo)類似項(xiàng)目風(fēng)積沙路基施工的方法，從而達(dá)到節(jié)約施工成本、確保施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度的目的。

[1]省道304 線DBLJ1 合同段工程招標(biāo)文件、設(shè)計(jì)圖紙

[2]省道304 線DBLJ1 合同段工程施工合同文件

[3]現(xiàn)場(chǎng)踏勘及調(diào)查了解工程所處的地形、工程地質(zhì)及水文條件等

[4]內(nèi)蒙古地區(qū)路基施工地方標(biāo)準(zhǔn)

[5]公路路基施工技術(shù)規(guī)范JTGF10-2006

[6]公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1-2004）