风积沙路基填筑施工在乌玛高速公路中卫段的应用分析

张新

（宁夏交投工程建设管理有限公司，宁夏 银川 750000）

0 引言

通过研究发现风积沙较为特殊，与常规路基填料的应用技术存在较大差异。在风积沙地区就地取材进行路基填筑，通过整平、洒水、压实和边坡防护等施工工艺进行优化，确保路基填筑质量。此外，风积沙地区环境状况脆弱，还需合理加强生态防护，对风积沙路基实施有效的封闭保护，在此基础上强化公路施工环保水保效果。

1 工程概况

乌海至玛沁高速公路（简称“乌玛高速公路”）的建设意义重大、影响深远，乌玛高速公路青铜峡至中卫段工程A8—A10 合同段穿越腾格里沙漠，该项目不仅是穿越沙漠腹地的典型公路，同时对区域经济发展具有明显的带动作用。施工中，该地区筑路材料缺乏，为了提高路基填筑质量、节约成本，设计本着就地取材原则，借助施工工艺优化，有效降低工程造价。项目实施过程中，该路段以风积沙作为路基填筑的最佳材料。实际应用中，风积沙路基填筑涉及内容多，项目实施难度大，填筑质量至关重要，关乎路基的整体强度和稳定性。基于此，乌玛高速公路中卫段施工中选择合适的施工工艺，并高效应用试验检测方法，确保了路基填筑质量，具体的风积沙填筑路基段落见表1。

表1 乌玛高速公路中卫段风积沙填筑路基段落

2 风积沙特性研究

风积沙形成过程复杂，对其研究后普遍特征可总结为：整体结构中颗粒均匀，具有较低的含水量，粉黏粒含量也很低。此外，静荷载下不易压实。风积沙湿度非常低，自然状态下其自身干密度一般为1.4g/cm3左右。基于这些特征，风积沙压实情况下可发现其密度增长很快，特别是在压实后的干密度会迅速提高，为自然状态的1～2 倍[1]。风积沙呈微碱性，具有非常弱的腐蚀性，在实际应用中压缩变形小，压缩量与荷载呈指数关系。研究表明，风积沙在自然状态或饱水状态下均可实现较好的密实效果，即采用干压法和湿压法均可达到理想的压实特性。

3 风积沙路基填筑施工关键技术要点

3.1 测量放样

为了提高施工功效，确保路基填筑施工品质，就必须精确控制每一步工序，提升施工的有效性，避免施工缺陷的发生。前期做好测量放样，将其作为风积沙路基施工的基础保证，为后续施工提供基准。为施工顺利进行，实施测量放样前需落实好地形勘察，放出路基中心线，同时设置好桩位间距，为强化效果还需在路基两侧特征位置做好栓桩工作[2]。

3.2 包边土填筑

项目实施中，包边土的作用不可忽视，可减少该地区风的侵蚀，从而发挥隔断层的作用，避免路基内的风积沙在长期风蚀、风腐作用下遭受破坏。除此之外，设置包边土还可以有效强化路基边坡的稳定，提高其耐久性。结合施工横断面图的要求，在进行风积沙路基包边土作业时，需先落实清理工作，将地表杂质清除干净。依据项目实际，包边采用砾类土进行填筑，在具体操作中每层包边土需控制好顶面与底面的宽度。填筑时，需要在技术保障下外侧加宽填筑50cm 以提升路基稳定性，同时方便压路机碾压。按照放样位置，科学调整填筑顺序：第一层包边土，在进行此项操作的同时在包边土内侧填筑同厚度的风积沙，利用风积沙资源落实好填筑工作。碾压完成并检测合格后，再实施第二层包边土填筑，采用相同的方法，同样填筑一层风积沙，以此类推。

3.3 整平和洒水

乌玛高速公路中卫段风积沙资源丰富，路基填筑难度较大，为强化整平效果，需灵活应用边送料边整平，提高整平技术有效性。实践证明，这样的施工方法对后续的松铺厚度控制非常有利，值得推广。粗平应选用推土机，并在操作中结合公路施工情况配合洒水施工作业，合理控制风积沙路基的含水量，确保其在预控的范围内。实践中，松铺厚度的控制最为关键，应采用挂线的方式，确保厚度控制的精准性。洒水时要注意适量，保证供水量满足要求，和洒水量匹配[3]。实践证明，由于风积沙路基性质特殊，洒水需分层进行，这是保证质量的前提。而且洒水量要适中，不得一次洒过量的水，否则过度集中的水量会破坏路基填料的内部结构，从而影响路基稳定性。在上述措施基础上，洒水要采用分格形式，确保每次洒水量均匀是夯实碾压施工的基础。

3.4 设置排水盲沟

在路基填筑施工中排水盲沟设置非常有必要，需将其设置在护坡宽度内，同时控制好断面尺寸。采用土工布包裹碎石，将处理后的碎石作为过滤材料，碎石规格应控制在3～6cm，确保盲沟的效果最佳。需要注意的是：每道盲沟施工后为确保排水通畅，需将多余填土清除，充分发挥盲沟的排水作用。

3.5 碾压施工

3.5.1 技术原理

路基压实是重要工序，为了保证施工质量，碾压施工要严格控制。路基填料的压实涉及内容较多，需综合考虑多项因素。实际施工中通过压路机碾压，施加给路基骨架颗粒外力，使其进行挤压密实，形成坚实的路基。在冲击荷载作用下，可以改善土颗粒松散的情况，优化路基填土骨架，再在荷载作用下使推动土粒重新互相靠拢，实现相互挤密的过程，路基压实技术原理如图1 所示。通过研究发现，风积沙为无黏性土，整体结构中颗粒松散，并且有着蓄水能力低的特点，经检测发现其黏聚力接近于零。所以，对风积沙路基施工优化时可以忽略黏聚力影响因素，只将土骨架的内摩擦力考虑在内即可。

图1 路基压实技术原理

3.5.2 压实方法选择

第一种，干压法。干压法平时应用较多，指风积沙在不加水的自然状态下借助高效的碾压技术，克服颗粒间的摩擦力，通过合理化措施将风积沙气体挤出，借此增强颗粒内部联系，使其相互移动靠近，达到密实效果。干振动压实法整体效果理想，可广泛应用。振动压实流程如图2 所示。

图2 振动压实流程图

结合图2 内容分析，振动压实作用性强，整个过程中通过振动作用促使材料的内摩擦力减小，科学提升颗粒间的密实性。除此之外，借助材料本身惯性合理消除内摩擦力，降低黏聚力的影响，借助合理化措施，使颗粒重新排列。在外力作用下，实现相互嵌挤，达到理想的密实状态。从研究的风积沙特性可知，其黏聚力基本为零，整个颗粒运动性不足，需要的惯性力也较小，所以应用振动压实，可获得可靠的压实效果。综上可以看出，振动压实效果显著，是对风积沙路基实施合理强化压实质量的最有效手段。实际施工中，压路机的振动频率是基础性保障，其规范性达标方可确保压实质量。

第二种，湿压法。湿压法具有一定的优势，指在较干的风积沙里添加一定的水，合理达到最佳含水率；也可以选择在饱水状态下对施工路段实施碾压，控制碾压质量和效率。湿压法施工注意事项较多，通常情况下需控制好压实料的含水率，一般应保证被压实填料的含水率比最佳含水率高1%～2%。湿压法主要有以下几种：其一，进行沙填料的状态优化。采用机械设备将沙填料的状态合理调节，控制好自然含水率，为后续施工夯实基础。研究表明，当含水率最佳时，采用机械压实可有效强化压实效果。其二，合理应用水坠法（水沉法）。实践中，使用机械设备将风积沙填料摊铺后灌水将填料密实，并以机械设备辅助进行压实。目前国内应用最为广泛的方法是水坠后采用振动机械进行压实。研究发现，湿压法作用显著，是利用风积沙透水性好的特点获得理想的压实效果。使用湿压法在一定程度上可以克服干压法施工的缺点，提高施工的有效性，但湿压法施工时需要大量的水，适用于水源充足的路段，以及桥梁、涵洞的台背回填和挡土墙后的填料压实等。具体施工过程中，需结合工程的实际情况，对压实方法灵活选择。

3.5.3 碾压工艺分析

风积沙的黏聚力很弱，再加上其松散性很强，基于这样的特性，振动碾压相当敏感。基于此，需确保路基的含水量，使含水量指标处于最佳的状态，科学强化碾压效果，保证路基压实质量满足设计要求。初次碾压时，需严格控制施工工艺，提升碾压效果。施工中，如果沙层含水量小，压路机碾压轮打滑或者深陷技术问题会比较突出。为了消除这方面的影响，风积沙路基碾压时需合理运用前后轮驱动的配合方式，提高碾压的效率，确保路基的碾压质量。进行碾压施工时，为达到理想施工状态，应做好以下几点。

第一，在碾压之前，应全面评估碾压环境。为确保含水量达标，要辅助使用洒水车以达到补水目的，科学补偿施工过程中已经渗漏和蒸发的水分，保证路基压实质量。振动压路机性能要随时检查，控制好工作时间，实际施工中可以50～80m 划分为一个基本的碾压段落，正确应用碾压顺序，按照先边上后中间、先静压后振动等合理性措施，提高碾压的实际效果。当风积沙压实度趋于理想或接近最大干密度时，形成的抗剪强度最大。

第二，风积沙路基成型以后，需要考虑的因素诸多，碾压阶段的抗剪强度指标通常较低，而基于这样的情况，压路机在压实以后经常会出现表层密实度较小以及整体结构相对松散等问题。为了提升路基压实质量，需对以上环节加以严格控制，杜绝不良现象发生。实际施工中，风积沙透水性好，进行上层施工操作时水分会逐渐下渗，此时的松散薄层中含水量会不断增加，在压力之下会达到预期的密实度。具体应用中，振动压路机是存在有效压实深度范围的，该范围能够达到50cm，并且在此深度范围内越往下其密度越大。基于风积沙的含水量问题，在碾压的时候弹簧现象也会极易发生，但这并不会弱化风积沙填筑的效果。因为风积沙的滤水性和较强的水稳定性，即使产生弹簧现象，也不会影响路基填方的翻挖，依然可以达到规定的密实度要求。

3.6 边坡防护

高速公路边坡防护尤为重要。实践证明，良好的边坡防护力可以防止滑坡病害，提高边坡稳定性，增强路基耐久性。针对边坡防护效果的应用实际，通常采用黏性土，这样的土质使用效果理想，不仅可以促进防护保障效果，还便于植物的种植生长，及时形成生态防护。需要注意的是，在实施边坡防护时，护坡土填筑材料选择至关重要，同时还应保证填筑厚度合理。施工过程中，为提高碾压的质量，需合理选用稳定的护坡土并保证压实质量，确保路基耐久性。

在碾压完成后，为达到生态防护的目的，要及时对风积沙路基边坡进行整修，采取生态化处理技术，提高整修的标准，做到线形美观、坡面平顺，打造“生态廊道”效应。乌玛高速公路中卫段沙漠路基防沙体系如图3 所示。

图3 沙漠路基防沙体系布置图

边坡整修完成后，为达到理想的“生态廊道”景观效果，可以大面积种植植物，借此合理稳定边坡，发挥项目的生态效益。同时，利用植物的稳固作用，避免雨水的侵蚀，达到保护公路的效果。护坡土压实度合格后，还应合理调整盲沟间距和向外倾斜的坡度，同时铺设土工布，确保高速公路的稳定。

4 结语

综上所述，高速公路施工中为实现对风积沙路基高质量的施工控制，强化路基压实效果，必须严格遵循工艺流程，合理控制洒水量。在基础技术保障下，选取因地制宜的边坡防护技术，有效防治环境污染和水土流失，重视渗水排水处理，增强边坡稳定性。从多个方面综合考虑，确保风积沙路基的安全，延长公路的使用寿命，为车辆安全通行提供保障。