论文部分内容阅读
摘要：本文主要谈及风积沙路基施工中水坠法即饱水碾压法的施工方法，风积沙路基填料压实的关键在于含水量和压密实性的控制。结合辽新高速公路的建设的经验，对风积沙路基施工进行简单介绍，供今后大家在类式工程施工中借鉴参考。
关键词：风积砂；高速公路；路基填筑；施工
辽宁中部环线辽中至新民段高速公路，设计行车速度100Km/h，路面宽度26m。路线所经地区处于辽宁中部城市辽中县和新民市，本标段（K147+000～K158+000）穿过农耕区，大部分地区为水田，农耕地地表0.6～1.5m以下均为风积沙。修建辽中至新民段高速公路路基大部分为填方，故采用风积沙筑路，可以就地取材，少占耕地，保护环境，同时采用风积沙填筑路基，也可大大加快施工进度，缩短工期，使项目早日投入运营，提前进行资金回收，另外风积沙的固有物性对路基的强度及稳定性都有较好的效果，对于阻断毛细水、提高路基稳定性均起到好的效果。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，一般机械在风积沙上难以行驶，普通钢轮压路机根本无法碾压至规定的压实度，比一般地质条件下的公路施工难度要大得多。
一、风积沙的物理特性
容重：干容重一般为1.5g/cm3，湿容重为1.6g/cm3。在压实情况下密度增加，压实后风积沙的最大干密度可以达到1.86～2.1g/cm3，（而纯风积沙1.94g/cm3），为天然状态下密度的1.2～1.4倍。
天然含水量：风积沙的天然含水量很低，最低不足1%，最大含水量一般也不超过5%。
微粒性：沙颗粒属于细沙，沙粒组成为天然不良级配。
非塑性：积沙层的初粘性含量很少，表面活性很低，松散无粘聚性，具有明显的非塑性质，所以成型比较困难，且成型后的抗剪性能也较差。
非亲水性：沙粒表面对水几乎没有物理吸附作用，最大吸水率不足1%，一般都在零附近。
非湿陷状态：沙颗粒遇到水后能保持原有骨架架构性质，水稳性好。
压实特性：由于风积沙无粘聚性，振动压实可以使颗粒重新排列，获得较大的压实度。当含水量接近饱和时，沙层中存在大量的受重力影响的自由水，此时，除了振动本身的作用，水也将沿着孔隙向外推出，对沙颗粒也产生一个作用力使其位移，这种综合作用的结果将使沙层获得较大的压实度。
二、风积沙的施工方法
1、施工准备工作
（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，再铺筑10～20cm砂砾料，以提高便道的承载力，洒水碾压密实。
（2）水源解决
为解决施工中大量用水的问题，如路基沿线水位较高可以采用沿路线两侧每隔200m打一口水井的方式，配备柴油发电机组、潜水泵从井中抽水至路基。否则可以配备满足施工需要若干辆水车。
（3）取土场选择
因该地区路线两侧风积沙资源较丰富，可就近选择取土场，注意土质变化较大的不应选取。
（4）施工机械设备的选择
沙尘天气对机械车辆的损害大，因此机械维修保养、配件供应要及时有备份。应尽量考虑在沙区能较为便利行走的大型机械车辆，并尽量调配较新或状况较好的设备进场。
（5）路基开工前
根据图纸要求进行路基放样，根据设计图、表、数据定出路基的边缘、路堤坡脚、边沟等具体位置以便于施工。
（6）对风沙段路基进行选样，具体的分析沙体成分、含水量、密度、微粒性，進行饱水试验和压实试验，为风沙路基处理提供准确可靠的依据。
2 路基填筑
（1）施工程序
基底清理测量放线一填料前基底清理碾压一基底检测一拉（铲）运土方分层填筑一推土机推土初平一分格充分浇水一平地机整平一压路机碾压一质量检测一下步工序施工。
（2）测量放线
首先放出路基的中心线，每20m一桩，然后在路基两侧适当的位置进行边桩放样；再根据每填筑层顶面高程放出每层风积沙填筑的标高，挂线进行填筑厚度控制。
（3）松铺厚度
风积沙的压实工艺与传统路基填料的压实工艺有明显的不同，风积沙的压实靠水坠法，传统的压路机碾压方法对风积沙压实效果不明显。经现场试验发现，只要浇水均匀充足，压路机振压3～4遍，风积沙的压实度就能满足规范要求。采用压路机过度碾压反而造成风积沙表面松散，压实度下降。风积沙填筑的松铺厚度需依靠试验段进行反复试验确定。
（4）整平和浇水
风积沙施工的关键环节就是浇水问题，不适当的浇水方法，对风积沙的施工质量影响很大。在施工中经常出现浇水不均匀、不彻底而导致风积沙压实度不足的问题，同时也导致运料车辆在上料时出现陷车现象而影响施工进度。为了便于松铺厚度的控制，整平必须采取边上土边整平的方式。采用推土机进行粗平。为了保证浇水均匀充足，对风积沙的浇水方法也非常重要，现场浇水时，必须及时、大量、均匀，同时在粗平过程中先不设置横坡，并要求采用分格的方式。保证了浇水均匀，防止漏浇、过浇现象的发生，保证了风积沙的施工质量又不浪费水。
（5）碾压
浇水符合要求后，采用平地机进行精平，然后采用振动压路机进行风积沙的碾压。碾压必须采取由外向内、由低向高的顺序，同时错1/2轮，压路机振压3-4遍。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。
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。
（6）封闭
为防止风蚀现象，当路基填至设计高程后，或有较长时间的停工时，必须对风积沙顶面和边坡进行临时封闭，封闭的方法可采用虚铺厚lOcm的黏土或砂砾进行全封闭。在路基交工时，风积沙填筑的路基边坡必须进行正式防护，防护形式一般采用网格防护，并在网格内回填种植土植草。
（7）刷坡
路堤填至设计高程后，按设计的边坡坡度及位置，至上而下进行刷坡。刷坡后应及时进行防护工程施工，以免边坡暴露时间过长造成风积沙水分散失而影响边部压实度。
三、结束语
通过风积沙路基填筑工艺在辽新高速路基的施工实践，成功地解决了风积沙路基填筑质量控制问题。风积沙路基填筑最重要的就是水源和含水量的控制，我部施工的风积沙路基段经检测指标全部满足要求。风积沙路基适用于在雨季施工，保证了路基的填筑质量，同时又降低了施工成本。
关键词：风积砂；高速公路；路基填筑；施工
辽宁中部环线辽中至新民段高速公路，设计行车速度100Km/h，路面宽度26m。路线所经地区处于辽宁中部城市辽中县和新民市，本标段（K147+000～K158+000）穿过农耕区，大部分地区为水田，农耕地地表0.6～1.5m以下均为风积沙。修建辽中至新民段高速公路路基大部分为填方，故采用风积沙筑路，可以就地取材，少占耕地，保护环境，同时采用风积沙填筑路基，也可大大加快施工进度，缩短工期，使项目早日投入运营，提前进行资金回收，另外风积沙的固有物性对路基的强度及稳定性都有较好的效果，对于阻断毛细水、提高路基稳定性均起到好的效果。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，一般机械在风积沙上难以行驶，普通钢轮压路机根本无法碾压至规定的压实度，比一般地质条件下的公路施工难度要大得多。
一、风积沙的物理特性
容重：干容重一般为1.5g/cm3，湿容重为1.6g/cm3。在压实情况下密度增加，压实后风积沙的最大干密度可以达到1.86～2.1g/cm3，（而纯风积沙1.94g/cm3），为天然状态下密度的1.2～1.4倍。
天然含水量：风积沙的天然含水量很低，最低不足1%，最大含水量一般也不超过5%。
微粒性：沙颗粒属于细沙，沙粒组成为天然不良级配。
非塑性：积沙层的初粘性含量很少，表面活性很低，松散无粘聚性，具有明显的非塑性质，所以成型比较困难，且成型后的抗剪性能也较差。
非亲水性：沙粒表面对水几乎没有物理吸附作用，最大吸水率不足1%，一般都在零附近。
非湿陷状态：沙颗粒遇到水后能保持原有骨架架构性质，水稳性好。
压实特性：由于风积沙无粘聚性，振动压实可以使颗粒重新排列，获得较大的压实度。当含水量接近饱和时，沙层中存在大量的受重力影响的自由水，此时，除了振动本身的作用，水也将沿着孔隙向外推出，对沙颗粒也产生一个作用力使其位移，这种综合作用的结果将使沙层获得较大的压实度。
二、风积沙的施工方法
1、施工准备工作
（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，再铺筑10～20cm砂砾料，以提高便道的承载力，洒水碾压密实。
（2）水源解决
为解决施工中大量用水的问题，如路基沿线水位较高可以采用沿路线两侧每隔200m打一口水井的方式，配备柴油发电机组、潜水泵从井中抽水至路基。否则可以配备满足施工需要若干辆水车。
（3）取土场选择
因该地区路线两侧风积沙资源较丰富，可就近选择取土场，注意土质变化较大的不应选取。
（4）施工机械设备的选择
沙尘天气对机械车辆的损害大，因此机械维修保养、配件供应要及时有备份。应尽量考虑在沙区能较为便利行走的大型机械车辆，并尽量调配较新或状况较好的设备进场。
（5）路基开工前
根据图纸要求进行路基放样，根据设计图、表、数据定出路基的边缘、路堤坡脚、边沟等具体位置以便于施工。
（6）对风沙段路基进行选样，具体的分析沙体成分、含水量、密度、微粒性，進行饱水试验和压实试验，为风沙路基处理提供准确可靠的依据。
2 路基填筑
（1）施工程序
基底清理测量放线一填料前基底清理碾压一基底检测一拉（铲）运土方分层填筑一推土机推土初平一分格充分浇水一平地机整平一压路机碾压一质量检测一下步工序施工。
（2）测量放线
首先放出路基的中心线，每20m一桩，然后在路基两侧适当的位置进行边桩放样；再根据每填筑层顶面高程放出每层风积沙填筑的标高，挂线进行填筑厚度控制。
（3）松铺厚度
风积沙的压实工艺与传统路基填料的压实工艺有明显的不同，风积沙的压实靠水坠法，传统的压路机碾压方法对风积沙压实效果不明显。经现场试验发现，只要浇水均匀充足，压路机振压3～4遍，风积沙的压实度就能满足规范要求。采用压路机过度碾压反而造成风积沙表面松散，压实度下降。风积沙填筑的松铺厚度需依靠试验段进行反复试验确定。
（4）整平和浇水
风积沙施工的关键环节就是浇水问题，不适当的浇水方法，对风积沙的施工质量影响很大。在施工中经常出现浇水不均匀、不彻底而导致风积沙压实度不足的问题，同时也导致运料车辆在上料时出现陷车现象而影响施工进度。为了便于松铺厚度的控制，整平必须采取边上土边整平的方式。采用推土机进行粗平。为了保证浇水均匀充足，对风积沙的浇水方法也非常重要，现场浇水时，必须及时、大量、均匀，同时在粗平过程中先不设置横坡，并要求采用分格的方式。保证了浇水均匀，防止漏浇、过浇现象的发生，保证了风积沙的施工质量又不浪费水。
（5）碾压
浇水符合要求后，采用平地机进行精平，然后采用振动压路机进行风积沙的碾压。碾压必须采取由外向内、由低向高的顺序，同时错1/2轮，压路机振压3-4遍。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。
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。
（6）封闭
为防止风蚀现象，当路基填至设计高程后，或有较长时间的停工时，必须对风积沙顶面和边坡进行临时封闭，封闭的方法可采用虚铺厚lOcm的黏土或砂砾进行全封闭。在路基交工时，风积沙填筑的路基边坡必须进行正式防护，防护形式一般采用网格防护，并在网格内回填种植土植草。
（7）刷坡
路堤填至设计高程后，按设计的边坡坡度及位置，至上而下进行刷坡。刷坡后应及时进行防护工程施工，以免边坡暴露时间过长造成风积沙水分散失而影响边部压实度。
三、结束语
通过风积沙路基填筑工艺在辽新高速路基的施工实践，成功地解决了风积沙路基填筑质量控制问题。风积沙路基填筑最重要的就是水源和含水量的控制，我部施工的风积沙路基段经检测指标全部满足要求。风积沙路基适用于在雨季施工，保证了路基的填筑质量，同时又降低了施工成本。