沙漠地區(qū)高速公路風(fēng)積沙路基干壓法施工工藝與質(zhì)量控制

（新疆交投建設(shè)管理有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

責(zé)任編輯/曹晶磊 美術(shù)編輯/王德本

新疆S21阿勒泰至烏魯木齊高速公路是全國第一條交旅深度融合的沙漠探險(xiǎn)旅游高速公路，項(xiàng)目大部分段落位于中國“最美五大沙漠”之一的古爾班通古特沙漠區(qū)。由于水資源極為匱乏，150公里風(fēng)積沙段落路基及下路床采用了風(fēng)積沙干壓法施工，上路床部位采用30cm天然砂礫材料鋪筑。干壓實(shí)技術(shù)成為路基施工的關(guān)鍵。

一、風(fēng)積沙特性

風(fēng)積沙礦物成分以石英、長(zhǎng)石、云母為主，易溶鹽含量較低，其化學(xué)性質(zhì)呈微堿性，無腐蝕性，自然狀態(tài)下的風(fēng)積沙含水量很低，最低不足1%，最大不超過4%，干容重一般在1.15g/cm3～1.40g/cm3，濕容重大約為1.5g/cm3左右，壓實(shí)后的最大干密度在1.7g/cm3～2.0g/cm3范圍，為天然狀態(tài)下的1.2倍～1.4倍，風(fēng)積沙經(jīng)顆粒分析后，判定為級(jí)配不良砂，2mm篩孔通過率基本100%。粒徑在0.25mm～0.074mm的含量可占到總量的40%～95%。其顆粒分析結(jié)果如表1所示。

二、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果分析，風(fēng)積沙標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)中，影響干密度的因素除了風(fēng)積沙材料本身的顆粒組成和擊實(shí)功外，主要是含水率。當(dāng)含水量為零和最佳含水量時(shí)，出現(xiàn)兩個(gè)最大干密度，宜取風(fēng)積沙含水量為零或最佳含水量時(shí)兩者中較大值，減少試驗(yàn)過程中的各種誤差影響。

表1 風(fēng)積沙顆粒分析結(jié)果

表1 風(fēng)積沙顆粒分析結(jié)果

表2 部分段落擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

表2 部分段落擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

表3 最大干密度及最佳含水量

表3 最大干密度及最佳含水量

圖1 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)曲線圖

表4 承載比（CBR）試驗(yàn)（附試驗(yàn)結(jié)果）

表4 承載比（CBR）試驗(yàn)（附試驗(yàn)結(jié)果）

三、風(fēng)積沙碾壓

（一）壓實(shí)機(jī)械選擇

填筑段落無法使用壓路機(jī)碾壓時(shí)，采用大型履帶推土機(jī)，借助履帶碾壓4遍～6遍，直至達(dá)到放樣標(biāo)高；挖方段碾壓不少于4遍。當(dāng)可以采用壓實(shí)機(jī)械時(shí)采用振動(dòng)碾壓法，振動(dòng)碾壓前先用平地機(jī)快速精細(xì)整平，精平時(shí)橫縱方向保持平順均勻，精平后用振動(dòng)碾壓3遍，碾壓速度3km/h～4km/h。最后靜壓1遍～2遍收光。

（二）風(fēng)積沙碾壓特殊性

當(dāng)風(fēng)積沙含水率為0時(shí)，處于干燥狀態(tài)，較松散，黏聚力幾乎為0，壓實(shí)功使得周圍顆粒重新排列，小顆粒進(jìn)入大顆粒間空隙，得到較大的干密度和壓實(shí)效果。當(dāng)含水率介于0%～2%之間，隨著含水率增加，干密度值下降，增大了內(nèi)摩阻力，同時(shí)毛細(xì)水產(chǎn)生毛細(xì)壓力阻止顆粒間的位移，導(dǎo)致壓實(shí)效果降低。當(dāng)含水率為2%至最佳含水量時(shí)，隨著含水率增加，水膜變厚，連接力逐漸減小，水在顆粒間的潤滑作用逐漸增加，使得內(nèi)摩阻力逐漸減小，干密度呈上升趨勢(shì)。當(dāng)沙樣中空氣消失時(shí)，毛細(xì)作用急劇減小，顆粒間黏結(jié)力迅速下降，干密度迅速提高，在最佳含水率時(shí)得到最大干密度。

（三）松鋪厚度

填料厚度控制采用邊坡中樁插控制桿控制。推土機(jī)按照邊樁竹竿掛線高度控制松鋪厚度，根據(jù)分層分區(qū)壓實(shí)前后高程對(duì)照風(fēng)積沙填筑。下路床以下的松鋪系數(shù)為1.19、虛鋪厚度為50cm，采用26t雙驅(qū)動(dòng)振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)碾壓4遍以上。

表5 碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系

表5 碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系

四、施工工藝與質(zhì)量控制要點(diǎn)

（一）施工準(zhǔn)備

施工前，詳細(xì)審核設(shè)計(jì)文件、設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行施工調(diào)查及現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)工作。取料場(chǎng)填料進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)、天然含水量、相對(duì)密度、最大干密度、CBR值等試驗(yàn)項(xiàng)目；原地面取樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，確定合格的填料及合適的取土場(chǎng)。填筑試驗(yàn)段，確定填筑工藝的各項(xiàng)參數(shù)。

（二）測(cè)量放線

1.清表線放樣：根據(jù)路基設(shè)計(jì)寬度及標(biāo)高、原地面標(biāo)高、路基邊坡坡度放樣清表邊線（兩側(cè)各加寬50cm），直線段每20m一斷面（曲線段每10m一斷面），兩側(cè)插管標(biāo)記。

2.施工過程中放樣：基底處理完成后進(jìn)行中樁及坡腳邊樁放樣，中、邊樁處標(biāo)記采用PVC管代替以往使用的竹竿，按照路基分層填筑厚度在PVC管上粘貼紅色膠布，與沙基區(qū)分明顯。

（三）基底處理

清除路堤基底表層范圍內(nèi)的草皮、樹根、腐植土等非適用土，將坑穴回填夯實(shí)；對(duì)清除表層土的地面進(jìn)行填前碾壓，使其壓實(shí)度達(dá)到規(guī)定要求。

（四）分層填筑

按橫斷面全寬水平分層逐層填筑，按照每20m一斷面，中樁至邊樁間距離作為一個(gè)上料單元，嚴(yán)格按照計(jì)算車數(shù)均勻卸料。在第二層以上施工時(shí)，表面干燥造成翻砂現(xiàn)象，經(jīng)常存在運(yùn)料車輛在風(fēng)積沙上陷車的現(xiàn)象，所以在上料前規(guī)劃好上料時(shí)車輛行走位置很關(guān)鍵，盡可能減少料車在風(fēng)積沙上行走的距離，料車上路的坡道采用級(jí)配合理的礫類土修筑，坡道方向?yàn)榈管嚪较颍瑮l件允許料車可直接倒車駛?cè)胄读宵c(diǎn)，防止重料車在已施工的風(fēng)積沙上停車、掉頭。

（五）推鋪平整

高度控制：推土機(jī)根據(jù)中、邊樁標(biāo)記高度控制攤鋪厚度，每層虛鋪厚度按照30cm～50cm控制。

穩(wěn)壓平整：風(fēng)積沙上料20m后用推土機(jī)開始粗平，同時(shí)借助推土機(jī)履帶穩(wěn)壓4遍，穩(wěn)壓時(shí)從路基邊緣向內(nèi)側(cè)逐輪碾壓，碾壓時(shí)輪跡重疊寬度不小于1/2單輪寬度，單輪輪跡布滿一個(gè)作業(yè)面為1遍。

（六）含水率控制

風(fēng)積沙干壓法應(yīng)嚴(yán)格控制其含水率，需確保風(fēng)積沙碾壓時(shí)含水率＜2%，當(dāng)取料深度較深或天然含水率＞2%時(shí)，可在料場(chǎng)提前進(jìn)行開挖取料，并在料場(chǎng)進(jìn)行攤開晾曬。

（七）碾壓

碾壓時(shí)，壓路機(jī)行駛路線由外到內(nèi)，遵循“先慢后快、先弱后強(qiáng)、先兩邊后中間”的原則，行走速度控制在1.5km/h～3km/h以內(nèi)，輪跡通向重疊1/3輪寬、前后重疊1m以上。每一壓實(shí)遍數(shù)為壓路機(jī)來回碾壓，靜壓1遍，弱振2遍，振動(dòng)碾壓完成后靜壓1遍，使風(fēng)積沙表面松散部分相嵌密實(shí)。碾壓過程中若出現(xiàn)鼓包或坑洼現(xiàn)象及時(shí)組織施工人員整平。

（八）試驗(yàn)檢測(cè)

在每層已完成的路基上，按照《沙漠地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》JTG/T D31-2008及《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》JTG 3450-2019，用浸水環(huán)刀法檢測(cè)壓實(shí)度，因風(fēng)積沙干壓法路基表層10cm～15cm始終無法壓實(shí)呈松散狀態(tài)，故壓實(shí)度取樣在每層距頂面15cm以下。在試驗(yàn)地點(diǎn)，將面積約50cm×50cm的風(fēng)積沙路基自表面下?lián)?5cm，不得擾動(dòng)下層，將透水布在清水中濕潤且不滴水，將布展平鋪在試驗(yàn)處，用噴壺均勻緩慢在布上灑水，浸水量以試驗(yàn)確定，以水浸透深度大于環(huán)刀取土深度的3倍為宜。

（九）路基整修

路基填筑整修驗(yàn)收應(yīng)貫穿于整個(gè)填筑過程，每填高2m對(duì)路基邊坡整修驗(yàn)收一次。整修時(shí)，將路基兩側(cè)超填部分刷坡收至下層填筑面，并對(duì)刷坡成型后的路堤邊坡及時(shí)夯拍、整平。

五、質(zhì)量檢測(cè)

壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果，如表6所示；風(fēng)積沙路基上路床砂礫封頂后的彎沉，如表7所示；根據(jù)《沙漠地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》JTG/TD31—2008中，沙漠路基干燥狀態(tài)下固定半固定沙漠風(fēng)積沙回彈模量取值80MPa～100MPa，流動(dòng)沙漠風(fēng)積沙回彈模量取90MPa～120MPa，得出回彈模量檢測(cè)結(jié)果，如表8所示。

表6 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

表6 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

表7 風(fēng)積沙路基上路床砂礫封頂后的彎沉

表7 風(fēng)積沙路基上路床砂礫封頂后的彎沉

表8 回彈模量檢測(cè)結(jié)果(下路床及路堤采用風(fēng)積沙填筑，上路床填筑30cm天然砂礫)

表8 回彈模量檢測(cè)結(jié)果(下路床及路堤采用風(fēng)積沙填筑，上路床填筑30cm天然砂礫)

六、結(jié)語

《沙漠地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》JTG/TD31-2008中，風(fēng)積沙天然含水率＜2%的適宜路基振動(dòng)干壓實(shí)施工工藝，通過浸水法測(cè)定干燥風(fēng)積沙密度試驗(yàn)方法檢測(cè)，壓實(shí)度、彎沉、回彈模量等指標(biāo)滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙要求。