風積沙路基填筑施工在烏瑪高速公路中衛段的應用分析

張新

（寧夏交投工程建設管理有限公司，寧夏 銀川 750000）

0 引言

通過研究發現風積沙較為特殊，與常規路基填料的應用技術存在較大差異。在風積沙地區就地取材進行路基填筑，通過整平、灑水、壓實和邊坡防護等施工工藝進行優化，確保路基填筑質量。此外，風積沙地區環境狀況脆弱，還需合理加強生態防護，對風積沙路基實施有效的封閉保護，在此基礎上強化公路施工環保水保效果。

1 工程概況

烏海至瑪沁高速公路（簡稱“烏瑪高速公路”）的建設意義重大、影響深遠，烏瑪高速公路青銅峽至中衛段工程A8—A10 合同段穿越騰格里沙漠，該項目不僅是穿越沙漠腹地的典型公路，同時對區域經濟發展具有明顯的帶動作用。施工中，該地區筑路材料缺乏，為了提高路基填筑質量、節約成本，設計本著就地取材原則，借助施工工藝優化，有效降低工程造價。項目實施過程中，該路段以風積沙作為路基填筑的最佳材料。實際應用中，風積沙路基填筑涉及內容多，項目實施難度大，填筑質量至關重要，關乎路基的整體強度和穩定性。基于此，烏瑪高速公路中衛段施工中選擇合適的施工工藝，并高效應用試驗檢測方法，確保了路基填筑質量，具體的風積沙填筑路基段落見表1。

表1 烏瑪高速公路中衛段風積沙填筑路基段落

2 風積沙特性研究

風積沙形成過程復雜，對其研究后普遍特征可總結為：整體結構中顆粒均勻，具有較低的含水量，粉黏粒含量也很低。此外，靜荷載下不易壓實。風積沙濕度非常低，自然狀態下其自身干密度一般為1.4g/cm3左右。基于這些特征，風積沙壓實情況下可發現其密度增長很快，特別是在壓實后的干密度會迅速提高，為自然狀態的1～2 倍[1]。風積沙呈微堿性，具有非常弱的腐蝕性，在實際應用中壓縮變形小，壓縮量與荷載呈指數關系。研究表明，風積沙在自然狀態或飽水狀態下均可實現較好的密實效果，即采用干壓法和濕壓法均可達到理想的壓實特性。

3 風積沙路基填筑施工關鍵技術要點

3.1 測量放樣

為了提高施工功效，確保路基填筑施工品質，就必須精確控制每一步工序，提升施工的有效性，避免施工缺陷的發生。前期做好測量放樣，將其作為風積沙路基施工的基礎保證，為后續施工提供基準。為施工順利進行，實施測量放樣前需落實好地形勘察，放出路基中心線，同時設置好樁位間距，為強化效果還需在路基兩側特征位置做好栓樁工作[2]。

3.2 包邊土填筑

項目實施中，包邊土的作用不可忽視，可減少該地區風的侵蝕，從而發揮隔斷層的作用，避免路基內的風積沙在長期風蝕、風腐作用下遭受破壞。除此之外，設置包邊土還可以有效強化路基邊坡的穩定，提高其耐久性。結合施工橫斷面圖的要求，在進行風積沙路基包邊土作業時，需先落實清理工作，將地表雜質清除干凈。依據項目實際，包邊采用礫類土進行填筑，在具體操作中每層包邊土需控制好頂面與底面的寬度。填筑時，需要在技術保障下外側加寬填筑50cm 以提升路基穩定性，同時方便壓路機碾壓。按照放樣位置，科學調整填筑順序：第一層包邊土，在進行此項操作的同時在包邊土內側填筑同厚度的風積沙，利用風積沙資源落實好填筑工作。碾壓完成并檢測合格后，再實施第二層包邊土填筑，采用相同的方法，同樣填筑一層風積沙，以此類推。

3.3 整平和灑水

烏瑪高速公路中衛段風積沙資源豐富，路基填筑難度較大，為強化整平效果，需靈活應用邊送料邊整平，提高整平技術有效性。實踐證明，這樣的施工方法對后續的松鋪厚度控制非常有利，值得推廣。粗平應選用推土機，并在操作中結合公路施工情況配合灑水施工作業，合理控制風積沙路基的含水量，確保其在預控的范圍內。實踐中，松鋪厚度的控制最為關鍵，應采用掛線的方式，確保厚度控制的精準性。灑水時要注意適量，保證供水量滿足要求，和灑水量匹配[3]。實踐證明，由于風積沙路基性質特殊，灑水需分層進行，這是保證質量的前提。而且灑水量要適中，不得一次灑過量的水，否則過度集中的水量會破壞路基填料的內部結構，從而影響路基穩定性。在上述措施基礎上，灑水要采用分格形式，確保每次灑水量均勻是夯實碾壓施工的基礎。

3.4 設置排水盲溝

在路基填筑施工中排水盲溝設置非常有必要，需將其設置在護坡寬度內，同時控制好斷面尺寸。采用土工布包裹碎石，將處理后的碎石作為過濾材料，碎石規格應控制在3～6cm，確保盲溝的效果最佳。需要注意的是：每道盲溝施工后為確保排水通暢，需將多余填土清除，充分發揮盲溝的排水作用。

3.5 碾壓施工

3.5.1 技術原理

路基壓實是重要工序，為了保證施工質量，碾壓施工要嚴格控制。路基填料的壓實涉及內容較多，需綜合考慮多項因素。實際施工中通過壓路機碾壓，施加給路基骨架顆粒外力，使其進行擠壓密實，形成堅實的路基。在沖擊荷載作用下，可以改善土顆粒松散的情況，優化路基填土骨架，再在荷載作用下使推動土粒重新互相靠攏，實現相互擠密的過程，路基壓實技術原理如圖1 所示。通過研究發現，風積沙為無黏性土，整體結構中顆粒松散，并且有著蓄水能力低的特點，經檢測發現其黏聚力接近于零。所以，對風積沙路基施工優化時可以忽略黏聚力影響因素，只將土骨架的內摩擦力考慮在內即可。

圖1 路基壓實技術原理

3.5.2 壓實方法選擇

第一種，干壓法。干壓法平時應用較多，指風積沙在不加水的自然狀態下借助高效的碾壓技術，克服顆粒間的摩擦力，通過合理化措施將風積沙氣體擠出，借此增強顆粒內部聯系，使其相互移動靠近，達到密實效果。干振動壓實法整體效果理想，可廣泛應用。振動壓實流程如圖2 所示。

圖2 振動壓實流程圖

結合圖2 內容分析，振動壓實作用性強，整個過程中通過振動作用促使材料的內摩擦力減小，科學提升顆粒間的密實性。除此之外，借助材料本身慣性合理消除內摩擦力，降低黏聚力的影響，借助合理化措施，使顆粒重新排列。在外力作用下，實現相互嵌擠，達到理想的密實狀態。從研究的風積沙特性可知，其黏聚力基本為零，整個顆粒運動性不足，需要的慣性力也較小，所以應用振動壓實，可獲得可靠的壓實效果。綜上可以看出，振動壓實效果顯著，是對風積沙路基實施合理強化壓實質量的最有效手段。實際施工中，壓路機的振動頻率是基礎性保障，其規范性達標方可確保壓實質量。

第二種，濕壓法。濕壓法具有一定的優勢，指在較干的風積沙里添加一定的水，合理達到最佳含水率；也可以選擇在飽水狀態下對施工路段實施碾壓，控制碾壓質量和效率。濕壓法施工注意事項較多，通常情況下需控制好壓實料的含水率，一般應保證被壓實填料的含水率比最佳含水率高1%～2%。濕壓法主要有以下幾種：其一，進行沙填料的狀態優化。采用機械設備將沙填料的狀態合理調節，控制好自然含水率，為后續施工夯實基礎。研究表明，當含水率最佳時，采用機械壓實可有效強化壓實效果。其二，合理應用水墜法（水沉法）。實踐中，使用機械設備將風積沙填料攤鋪后灌水將填料密實，并以機械設備輔助進行壓實。目前國內應用最為廣泛的方法是水墜后采用振動機械進行壓實。研究發現，濕壓法作用顯著，是利用風積沙透水性好的特點獲得理想的壓實效果。使用濕壓法在一定程度上可以克服干壓法施工的缺點，提高施工的有效性，但濕壓法施工時需要大量的水，適用于水源充足的路段，以及橋梁、涵洞的臺背回填和擋土墻后的填料壓實等。具體施工過程中，需結合工程的實際情況，對壓實方法靈活選擇。

3.5.3 碾壓工藝分析

風積沙的黏聚力很弱，再加上其松散性很強，基于這樣的特性，振動碾壓相當敏感。基于此，需確保路基的含水量，使含水量指標處于最佳的狀態，科學強化碾壓效果，保證路基壓實質量滿足設計要求。初次碾壓時，需嚴格控制施工工藝，提升碾壓效果。施工中，如果沙層含水量小，壓路機碾壓輪打滑或者深陷技術問題會比較突出。為了消除這方面的影響，風積沙路基碾壓時需合理運用前后輪驅動的配合方式，提高碾壓的效率，確保路基的碾壓質量。進行碾壓施工時，為達到理想施工狀態，應做好以下幾點。

第一，在碾壓之前，應全面評估碾壓環境。為確保含水量達標，要輔助使用灑水車以達到補水目的，科學補償施工過程中已經滲漏和蒸發的水分，保證路基壓實質量。振動壓路機性能要隨時檢查，控制好工作時間，實際施工中可以50～80m 劃分為一個基本的碾壓段落，正確應用碾壓順序，按照先邊上后中間、先靜壓后振動等合理性措施，提高碾壓的實際效果。當風積沙壓實度趨于理想或接近最大干密度時，形成的抗剪強度最大。

第二，風積沙路基成型以后，需要考慮的因素諸多，碾壓階段的抗剪強度指標通常較低，而基于這樣的情況，壓路機在壓實以后經常會出現表層密實度較小以及整體結構相對松散等問題。為了提升路基壓實質量，需對以上環節加以嚴格控制，杜絕不良現象發生。實際施工中，風積沙透水性好，進行上層施工操作時水分會逐漸下滲，此時的松散薄層中含水量會不斷增加，在壓力之下會達到預期的密實度。具體應用中，振動壓路機是存在有效壓實深度范圍的，該范圍能夠達到50cm，并且在此深度范圍內越往下其密度越大。基于風積沙的含水量問題，在碾壓的時候彈簧現象也會極易發生，但這并不會弱化風積沙填筑的效果。因為風積沙的濾水性和較強的水穩定性，即使產生彈簧現象，也不會影響路基填方的翻挖，依然可以達到規定的密實度要求。

3.6 邊坡防護

高速公路邊坡防護尤為重要。實踐證明，良好的邊坡防護力可以防止滑坡病害，提高邊坡穩定性，增強路基耐久性。針對邊坡防護效果的應用實際，通常采用黏性土，這樣的土質使用效果理想，不僅可以促進防護保障效果，還便于植物的種植生長，及時形成生態防護。需要注意的是，在實施邊坡防護時，護坡土填筑材料選擇至關重要，同時還應保證填筑厚度合理。施工過程中，為提高碾壓的質量，需合理選用穩定的護坡土并保證壓實質量，確保路基耐久性。

在碾壓完成后，為達到生態防護的目的，要及時對風積沙路基邊坡進行整修，采取生態化處理技術，提高整修的標準，做到線形美觀、坡面平順，打造“生態廊道”效應。烏瑪高速公路中衛段沙漠路基防沙體系如圖3 所示。

圖3 沙漠路基防沙體系布置圖

邊坡整修完成后，為達到理想的“生態廊道”景觀效果，可以大面積種植植物，借此合理穩定邊坡，發揮項目的生態效益。同時，利用植物的穩固作用，避免雨水的侵蝕，達到保護公路的效果。護坡土壓實度合格后，還應合理調整盲溝間距和向外傾斜的坡度，同時鋪設土工布，確保高速公路的穩定。

4 結語

綜上所述，高速公路施工中為實現對風積沙路基高質量的施工控制，強化路基壓實效果，必須嚴格遵循工藝流程，合理控制灑水量。在基礎技術保障下，選取因地制宜的邊坡防護技術，有效防治環境污染和水土流失，重視滲水排水處理，增強邊坡穩定性。從多個方面綜合考慮，確保風積沙路基的安全，延長公路的使用壽命，為車輛安全通行提供保障。