沙漠地区风积沙路基湿压法施工85722

沙漠地区风积沙路基湿压法施工

喻进全1刘浩2祁伟2吕辉斌3

1 武警交通第五支队830016；

2 乌鲁木齐河滩快速路管理处830000；

3 新疆审计厅830000

关键词：沙漠风积沙路基湿压法施工

1 前言

我国沙漠在东北、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践结果表明，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。下面结合国道218线铁干里克—若羌的沙漠公路建设，对风积沙路基施工的机械选型、湿压法施工方法以及施工注意事项作一介绍。

2 工程概况

G218线铁干里克镇—若羌县公路位于塔克拉玛干沙漠边缘，沿塔里木河古河道西侧布线，沿线有固定、半固定沙丘、沙垄分布，属平原微丘地形，沙漠地貌。路线两侧土质多为冲积、风积而成的粉砂土、低液限粘土夹粉砂。由于塔河断流，致使该地区生态环境恶化，绿色走廊退化，沙化加剧，森林植物成片枯死。

该地区气候炎热，空气干燥，低降雨高蒸发，极端最高气温43.6℃，年蒸发量2 902mm，年降水量仅47mm，水源缺乏，地下水位埋深在10~30m之间。沙尘暴频繁，最大风速40m/s。公路主要病害为沙埋和风蚀。

路基设计采用风积沙作为填料，两侧用低液限粘土或粉砂土作为包边土，以防止风蚀作用对路基的破坏。

3 施工准备工作

3.1 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10~20cm粘土或砂砾料，洒水碾压密实。每隔100~200m 修建错车道。

3.2 水源解决

选择距施工现场较近的塔河古河道旁钻井，井深一般12~40m，配备15~24Kw柴油发电机组、5.5~7.5Kw 潜水泵从井中抽水，井旁修建80~150m3蓄水池并保证蓄水量以备不时之需。考虑到沙漠地区气候炎热、高蒸发量和风积沙路基施工用水量大的特点，原则上一个路基施工队由一口水井供水。

3.3 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。

3.4 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8~15m3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。

4 路基填筑

4.1 标准击实

根据以往大量实验研究表明:风积沙标准击实曲线随着含水量由0%至最佳含水量的变化,往往呈现出波动形状,在0%附近和最佳含水量时会出现两个较大的干密度峰值,所以在风积沙施工中,一般可采用干压实或湿压实两种不同的施工工艺。在干旱缺水地区，若取水十分困难，施工技术、施工条件及施工工艺具备，可以利用干压实法进行风积沙路基碾压成型（风积沙干压实具有相当的难度）；同时在有条件取水的施工地段，也可以采用传统的路基施工碾压作业模式（风积沙湿压实相对较简单，易于控制、操作），利用湿压实法进行路基碾压施工。

此次施工路段位于塔河古河道旁，有条件取水，为了提高施工进度所以因地制宜，采取采用传统的压实工艺进行施工。根据《公路工程土工试验规程》（JTJ053−98），结合实际的施工工艺,仅利用湿法进行风积沙室内标准击实试验(含水量试验区间为8%至15%)，由标准击实曲线得出最佳含水量12.6%，最大干密度1.778g/m3。其结果见表1和图1。

表1 标准击实试验结果

项目 1 2 3 4 5 6 7 含水量（%）8.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0

干密度（g/m3） 1.730 1.760 1.770 1.776 1.775 1.745 1.700

4.2 挖装、运输及整平

取土前根据用量对取土场做好规划，用挖掘机从预定开挖

深度往上装土，进出取土场的便道要及时洒水。运输以8~15T

自卸车为主，自卸车在用湿压法碾压密实的中间层上行使，一

般情况下不会陷车，但该土层失水或车辆调头则行走非常困难。

自卸车卸土后推土机粗平，平地机精平，洒水车及时补洒水。

施工中注意各道工序要紧凑，尽量避免风积沙土基水分下渗和

蒸发而用洒水车大量补水的情况发生。

4.3 碾压

风积沙对振动很敏感，在最佳含水量时，采用振动压路机

碾压，压实效果好，效率高。根据库伦定律：τf=σ·tgφ+C，风积沙的抗剪强度τf是由粘聚力C，内摩擦角φ和作用于剪切面上的法向应力σ形成的。风积沙的粘聚力基本为0，因此只有增大内摩擦角才能获得较大的抗剪强度。基于风积沙的上述力学性质，压实是风积沙路基施工中的难点。

4.3.1 碾压特点及压路机型选择初压时，压轮挤出的松沙壅积于前轮下，后轮碾压过的表面由于剪切作用发生错动，造成压路机行走困难，若沙层含水量偏低，还会出现压路机打滑以至于深陷于沙层中的现象。因此碾压宜采用前后轮驱动的振动压路机。

4.3.2 碾压时应遵循原则风积沙碾压时应遵循以下原则：碾压前，用洒水车补洒水，控制沙层含水量比最佳含水量大2~3%，以补偿施工中水分的下渗和蒸发。振动压路机以50~80m做为一个碾压段，按先静压后振动、先边后中、先慢后快的顺序碾压4~5遍。风积沙压实度在接近或达到最大干密度时，内摩擦角φ最大其抗剪强度也最大，机械车辆能在土层上较为自由的行驶或工作。

4.3.3 碾压时应注意事宜①由于风积沙成型后的抗剪强度较差，振动压路机压实后表层5~10cm密实度较低呈松散状，作为中间层，不会影响路基质量。这是因为风积沙透水性好，上层施工时，水在沙层中直接往下渗，该松散薄层的含水量增大，在压路机的作用下，密实度将达到规定值。实践证明，振动压路机的有效压实范围可达50cm，并且在有效压实范围内越往下密度越大。

②风积沙含水量过大，碾压时出现弹簧现象不会对纯风积沙填筑的路基质量产生不利影响，由于风积沙的滤水作用和水稳性好的特点，出现弹簧现象的路基填方不用翻挖，只要等待约1小时后碾压即可达到规定的密实度。

4.4 路基顶层施工

封顶层施工时，振动压路机碾压后表层5~10cm松散，路基弯沉值满足不了设计要求。此时，用洒水车洒水，使沙层含水量达到或超过最佳含水量，用YL16T胶轮压路机碾压3~4遍，使路基顶面形成平整、紧密的表面，弯沉值即可达到设计要求。待整个施工段碾压完毕（300~500m）立即进行自检、报检，重点是压实度、高程和弯沉的检验。在自检、报检和底基层施工前，应始终用洒水车补水以保持路基水分，否

则表层失水松散，弯沉将达不到设计标准，路基质量难以保证。