內蒙古東部地區風積沙路基填筑施工

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，而且壓實需要大量用水，不同于一般路基的施工工藝，本文針對省道304 線大保一標風積沙路基填筑中存在的問題，通過分析風積沙的特性及土工試驗確定土質類別，以及采取合理有效的施工工藝從而確保路基工程質量，加快施工進度，為今后類似項目積累寶貴經驗。

2 適用范圍

適用于內蒙古東部地區風積沙路基施工。

3 工程概況

項目位于內蒙古自治區東部科爾沁草原腹地的通遼市境內，地形屬于內蒙古高原遞降遼河平原的斜坡地帶，地勢為西北高東南低，地質結構為固定，半固定沙丘為主，土質主要為砂性土和粉性土。氣候情況：該地區屬于中溫帶大陸性季風氣候區，四季分明。春季回暖快，風沙大且干燥，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。省道304線通遼（大林）至保康公路土建工程第一合同段起點樁號K0+000，終點樁號K18+000,路線全長18km。

4 風積沙特性

由于該處內蒙古東部地區，位于風積沙堆積平原區，風積沙產量豐富，是較為理想的筑路材料，也符合就地取材、因地制宜的原則；采用風積沙施工具有運距近、成本低、施工工藝簡單、進度快、質量好控制的特點，而且風積沙具有水穩定性好、承載力高的特點，但風積沙黏結力差，不易板結成整體，在施工中需要大量用水；雖然路線不長，但每段落內風積沙各有差異，有時取土場相距只有幾百米，但差異卻很大，通過標準擊實及現場實際施工確定，風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系，比重越小也即越潔凈的風積沙，CBR 值偏低，最大干密度偏低，越不易板結，上料越困難，若所占比重偏大，最大干密度偏大，壓實后越容易板結，易于上料。

在施工前對風積沙進行各種材料試驗，以區分土的類別以及確定最大干密度與最佳含水量，用天指導施工。具體如下。

4.1 顆粒分析

從篩分試驗結果來得知，風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準干密度越小，碾壓也越困難。通過篩分試驗確定小于0.074mm 顆粒組成占總土重基本在0～7%范圍內，做如下分類:

1）小于0.074mm 顆粒組成占總土重m1≤1%的風積沙，有的CBR 可能達不到指標，即使到達指標的這類風積沙標準擊實要得出準確結果較困難，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。該類土質定為第一類風積沙。

2）小于0.074mm 顆粒組成占總土重1%＜m2≤3%的風積沙，標準擊實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。擊實曲線為一條光滑的拋物線，易得到準確的峰值，該類土質定為第二類風積沙。

3）小于0.074mm 顆粒組成占總土重3%＜m2≤7%的風積沙，標準擊實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，擊實曲線為一條光滑的拋物線，易得到準確的峰值，該類土質定為第三類風積沙。

針對以上三類風積沙經現場實際施工得知：

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

第二類風積沙CBR 強度能夠達到規范要求，也易于壓實，是較為理想的路基填料。

第三類風積沙有塑性，易于上料，能加快施工進度，且質量也好控制，是理想的路基填料。

4.2 標準擊實

由于各段落內風積沙各有差異，根據每個取土場內的風積沙分別通過標準擊實確定各自的最大干密度，采用重型標準擊實試驗，對于無塑性風積沙若要得出較為理想的峰值應采用振動臺法。在實際施工過程中，應定期到取土場確定是否土質有變化，現場套用的最大干密度是否正確，因為該項地區都是多年沉積下來的風積沙，分層較為明顯，應及時對各層中不同類的土質進行標準擊實試驗確定各自的最大干密度與最佳含水量，以正確指導施工。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

施工準備（包括機械設備、取水措施、人員組織等）→路基邊線位置定位（測量放線）→原地面附著物清除→基底整平碾壓→基底檢測→拉運土分層填筑→推土機攤捕粗平→灌水密實→平地機整平→壓路機靜壓→壓實度檢測→邊坡修整→進行下層填筑。

5.2 試驗段

在路基填筑大面積施工前,根據現場實際情況，劃分段落，先進行試驗段施工。通過對路堤試驗路段施工最終確定：壓實工藝主要參數，包括機械組合、壓實機械規格、松鋪厚度、碾壓遍數、碾壓速度、最佳含水量及碾壓時含水量允許偏差等；過程質量控制方法、指標；質量評價指標、標準；優化后的施工組織方案及工藝；原始記錄、過程記錄；對施工設計圖的修改建議等。

試驗段的施工方案，報監理工程師批準后執行。在試驗路段獲得成功、施工方案報監理工程師批準后展開大面積施工。

5.3 測量放線

首先放出路基的中心線，直線段每50m 一樁，曲線段每20m 一樁，然后在路基兩側適當的位置進行拴樁，我項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注作記號，再根據每填筑層頂面標高放出每層風積沙填筑的邊線。邊線采用竹片樁控制，樁上插帶有明顯警示標志的旗幟。

5.4 填前處理

對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度，對基底清表后，挖除軟弱土層，然后換填一定厚度石渣或風積沙等透水性較好材料。

對于路線位天農區，地表覆蓋層為粉土、粉質黏土，淤泥質土等土質較差難于壓實路段，采取清表后將表層一定厚度范圍內土層挖除換填石渣或風積沙，為了提高路基整體穩定性，減少不均勻沉降，對填高較高段落在路基底部鋪設兩層土工格柵。

由于地處平原地區，沿線筑路材料匱乏，軟弱地基換填所需碎石渣運距較遠，成本較高，針對風積沙產量大、水穩定性好、質量好控制等特點，通過現場實際情況與設計方、業主等協商，經現場試驗段結果分析表明，換填風積沙能夠滿足設計要求，大大節約成本，降低工程造價，采用換填風積沙取代換填碎石渣利用價值可觀。

5.5 松鋪厚度

風積沙填筑的松鋪厚度根據試驗段確定，在實際施工過程中，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

由于在內蒙東北部地區，風沙大，雨水少，尤其在春秋季節風積沙施工后，表面因失水后松散現象嚴重，所以不必要對每一層填筑后高程進行測量，而且也與業主及總監辦下發文件要求每三層一檢相符。一般情況下，風積沙路基每填筑三層進行高程檢測和核實每層的填筑厚度，同時進行中線偏位的檢測，以便在施工過程中隨時糾正中線偏差。

5.7 上土

由于風積沙本身屬于不穩定材料，表面由于失水翻沙現象嚴重，易產生誤車現象，所以綜合考慮擬采用載運量為20m3以內的噸位較小的自卸汽車進行風積沙的運輸，自卸車盡量采用同一種型號的汽車。自卸車將風積沙拉運至現場后，按照確定后的卸車間距和車數進行卸車。在卸車過程中，特別是第2 層以后的卸車，必須做到風積沙的及時澆水，合理組織車輛和指揮交通，防止運料車輛在風積沙上誤車和便道交通堵塞情況的發生，對于越純凈的風積沙，上土越困難，車輛無法直接進入線內，經多次試驗總結，我標段內風積沙路基填筑的上土主要采取以下三種方法：

第一，根據土工試驗結果，選擇上述中第二、三類風積沙，在上土之前先在鋪筑段落內的中央分隔帶位置處鋪筑一定厚度的該類土質，由于該類土易于板結，利于重型車輛通行，可大大降低上土時間及節約機械費用。待這一層風積沙填筑完成后，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積沙可作為運輸道路填料時，可選擇利用級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，用作臺背回填或石渣封層填料，這樣也不至于造成浪費材料。

第三，采用鋼板作為運輸道路。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，單側每個輪下至少需1m，兩側共2m 寬，填筑段落至少需在200m 以上，這樣每一個工作面就需要200 ×2 ×0.02 鋼板，18km 分三個小隊共6 個工作面，共需6 塊這樣的鋼板方能滿足施工，成本過高，而且需要裝載機配合安放，機械利用率也較低。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

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。采用推土機進行粗平。

5.8.2 澆水

風積沙路基施工，澆水是控制質量的一項重要環節，風積沙路基填筑對壓實機械要求不高,采用水沉法施工,只要澆水合適,再靜壓3～5 遍,壓實度均能滿足要求;我項目所處地區,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60～328 噸/小時，水為了更好的控制施工質量，確保達到最佳含水量兩個百分點范圍之內，我項目采用打格澆水的方法，而且指派專人負責澆水，一般方格尺寸為4 ×4m 左右，人工修整成方格擋水埝，以灑透、灑勻為止，這種以分格澆水的方法可確保灑水均勻，避免漏灑、過灑現象的發生。由于地下水資源豐富，我項目選擇水井的數量與間距只受水泵功率的影響，經現場施工確定，各施工段落內適宜的水井數量約為350 米一個。

5.9 碾壓

風積沙的壓實工藝與傳統路基填料的壓實工藝有明顯的不同，風積沙的壓實主要靠水沉法，傳統的壓路機碾壓方法對風積沙壓實效果不太明顯。實踐證明，只要澆水均勻合適，再配合4 驅動壓路機（沙漠王）碾壓(靜壓)3～5遍(具體壓實遍數以試驗段確定的碾壓遍數為準)，壓實度均可滿足規范要求。只不過一般風積沙地區風沙較大，表面易失水，表面5cm～10cm 范圍內較為松散，在檢測壓實度要將松散層下挖后再檢測，最后到頂后要及時鋪筑封層料，避免水分散失以及外露面被風蝕破壞。

碾壓順序按規范要求進行，必須采取由外向內、由低向高的順序，同時交錯1／2～1／3 輪跡。風積沙填筑地段每側應超過路堤的設計寬度50cm，以保證修整路基邊坡后路堤邊緣有足夠的壓實度。

5.10 壓實度檢測

根據目前的檢測方法，現場檢測較為合理的仍然是傳統的灌沙法，此方法檢測結果準確，適用于風積沙路基填筑壓實度檢測，但檢測較為繁瑣，時間較長，效率較低，而環刀法雖然相對比較簡單、而且檢測速度較快，但往往試驗數據容易出現偏差，檢測結果準確性較低，所以對于風積沙路基填筑壓實度應選用灌沙法檢測。壓實后要及時檢測，避免因長時間裸露水分散失造成影響檢測結果。而且檢測合格后及時進行下一層施工，若因其他原因造成檢測后不能馬上進行下一層施工，要待下一層填筑前提前澆水，以保持結合部位的有效粘結。

5.11 封閉

若檢測合格后必須及時進行下一層路基施工，若因其他原因造成檢測合格后不能馬上進行下一層施工，或較長時間停工（如冬休期）則要待下一層填筑前提前澆水，以保持結合部位的有效粘結。最有效的防止風蝕現象的方法是路堤填至設計標高后及時對風積沙頂面和邊坡進行臨時封閉，按設計要求，對全線風積沙填筑的路基以及沙區挖方段路床部分(0-0.3m)填筑20cm 碎石渣封層進行封閉，石渣粒徑及級配要求應符合規范要求。

5.12 刷坡

路堤填筑一定高度后要按設計坡率及時刷坡，針對風積沙這種特殊路基填料，一般邊坡坡度在保證穩定的情況下均比常規填料填筑的路基要緩，視填筑高度而定，填高小于3m 時采用1:2.0,填高大于3m 時采用1:2.5，刷坡應一次到位。

6 施工注意事項

6.1 灑水問題

風積沙施工質量控制的鍵環點就是灑水問題，若灑水不當，或河水不均勻、漏灑、過灑等造成達不到最佳含水量正負2 個百分點內，則對風積沙的施工質量影響很大。我項目內由于地下水資源豐富，水不是問題，關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，指派專人負責，保證灑水均勻，防止漏灑、過灑現象的發生，提高風積沙路基填筑的施工質量。

6.2 避免誤車現象

在進行第2 層以上風積沙施工時，經常存在運料車輛在路基上誤車的現象，在上料前必須對風積沙進行灑水濕潤，或者采用合適材料填筑一層臨時便道，防止重型車輛誤車，影響施工進度，具體可參照上述工藝中之上土。

6.3 厚度控制

風積沙因顆粒較小、屬于細砂類，部分含塵量較大，填料過厚，影響密實水下滲，達不到設計壓實度要求。所以在施工過程中采取插桿掛線控制填料厚度，填料厚度由試驗段最終確定。

6.4 填筑時期安排

在北方地區當年開工的風積沙路基填筑應盡量在當年完工，如確實因其他原因不能當年完工的項目，快進入冬季期，路基填筑應根據氣溫而定，一般以因溫度降低而發生結塊、難以壓實時停止，以避免氣溫過低，填筑后來年凍融后路基發軟產生彈簧現象，影響施工質量。

6.5 內控指標

風積沙路基填筑，為提高施工質量，一般壓實度應較規范要求高一個指標作為內控指標。

6.6 由于各段落內土質變化較大，不同取土場分層中的不同土質都應通過標準擊實確定各自的最大干密度與對應的最佳含水量，確保檢測結果更接近理論值，目前檢測手段以灌沙法為宜。

7 結束語

通過省道304 線連接線工程對內蒙古通遼地區風積沙路基施工方面做了詳細總結，探討施工過程中容易出現的問題，以試驗數據為依據，盡量做到理論與實踐相結合，形成一套能夠指導類似項目風積沙路基施工的方法，從而達到節約施工成本、確保施工質量、加快施工進度的目的。

[1]省道304 線DBLJ1 合同段工程招標文件、設計圖紙

[2]省道304 線DBLJ1 合同段工程施工合同文件

[3]現場踏勘及調查了解工程所處的地形、工程地質及水文條件等

[4]內蒙古地區路基施工地方標準

[5]公路路基施工技術規范JTGF10-2006

[6]公路工程質量檢驗評定標準（JTG F80/1-2004）