沙漠公路施工的控制与管理

孙贻国

(新疆交通科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

0 引 言

G315线至于田县达里雅布依乡公路建设项目由新疆交通科学研究院承接代建任务，项目位于和田地区于田县境内，该项目的建设将打通于田县北侧百余公里外的达里雅布依乡与县城和区域干线公路G315线之间的通道。

项目设计采用3种路面结构形式：K0+000～K6+080段(原有油面)直接施工路面结构层；K6+081～K8+350段(原有砂砾路面)、K8+351～K22+760段(地形为冲积河谷平原区，主要植被为芦苇)路基填料为天然砂砾； K22+761～K100+700段为沙漠区，部分路段为流动性沙漠区，路基填筑采用风积沙。本文主要针对风积沙填筑、土工布铺设及底基层施工控制及管理作相应研究。

1 施工工艺

1.1 芦苇区段原地面压实

首先，对原地面清表后进行碾压，设计要求原地面压实度不小于90%，采用干压法施工。根据监理、施工单位对原地面材料取样检测，测得材料标准密度为1.77 g·cm-3，最佳含水量为15.4%。清表后采用推土机、挖掘机进行碾压，每遍碾压后进行现场检测，结果显示随着碾压遍数的增加，压实度先增大后减小。施工单位对原地面重新进行了处理，报验监理工程师进行试验检测，检测数据见表1(试验段桩号为K8+340～K8+540，采用环刀法检测压实度)。

表1 K8+340～K8+540段压实度检测结果

通过现场检测发现，采用干压法碾压的地面压实度明显达不到设计要求，通过调整碾压机械的碾压遍数、碾压机械的吨位等方式再次碾压后进行检测，结果没有发生明显的变化。

1.2 风积沙路基填筑

对于风积沙路基，以振动干压实为主要压实方法，根据《沙漠地区公路设计与施工指南》规定，如有条件也可以采用洒水压实。本项目为加快工程进度，采用洒水压实的施工方案[1-4]。以下对风积沙试验段施工做简单阐述。

1.2.1 准备工作

(1)风积沙料场段(K22+760)右侧130 m处取样进行试验检测，得到风积沙料场最大干密度为1.74 g·cm-3，最佳含水量为16.2%；液限为24.5%，塑限为14%，塑限指数为10.5%；易溶盐检测为亚硫酸盐，非盐渍土；颗粒分析计算不均匀，系数为2.5，曲率系数为2.85，土样为细粒土质砂。

(2)路线放样确定路基填筑边线，在路基范围内清理地基上的植被(主要是芦苇)，将坑穴填平碾压密实，推土机按照路线走向进行推平，清理表面约30 cm的腐土，清除的腐土全部集中堆放。

(3)洒水车对清理后的基地进行洒水闷料，平地机平整后，压路机进行碾压，然后试验人员进行压实度检测，达到设计规定的压实度(90%)后进行风积沙路基填筑。

1.2.2 风积沙填筑施工

本项目一合同段地形起伏不大，风积沙路基填料由料场取料、运输车辆运至现场填筑，采用洒水碾压的压实工艺；二合同段风积沙施工采取就地取材的原则，风积沙填筑主要以纵向调配为主，采用干压实的施工工艺。

(1)风积沙洒水施工。根据设计要求对横断面路基进行全断面填筑，风积沙路基设计填筑高度平均在50～60 cm之间，按照两层进行填筑施工，第1层松铺厚度为30 cm，采用边桩竹竿挂线的方式摊铺。

一般路基施工用灰线划方格上料来控制松铺厚度，因为运输车辆很难进入到填筑地点，在风积沙路基施工过程中不方便采用，只能采用递进法推进[5-7]。运输车下料后，利用装载机进行布料，推土机进行整平，洒水车洒水闷料。

风积沙洒水闷料，当含水量到达10%以上时，平地机进行精平，布点测量高程，双驱20 t振动压路机先静压1遍、再振压1遍，检测压实度基本达到90%左右；压路机静压1遍、再振压2遍的情况下，检测压实度达到92%以上；压路机先静压1遍、再振压3遍、再静压1遍的情况下，检测压实度达到93%以上；压路机静压1遍、再振压4遍、再静压1遍的情况下，检测压实度达到93%左右；碾压5遍的压实度较碾压4遍的压实度无明显的提高，个别位置压实度反而降低。通过检测数据可知，先静压1遍、再振压4遍、再静压1遍可以满足压实度要求。测量顶面高程，通过计算松铺厚度、压实厚度确定松铺系数为1.08。

(2)风积沙干压法施工。设计路基填筑平均高度在60 cm左右，采用大功率推土机沿路线纵向将沙丘多余的风积沙推向需要填筑的低洼路段，基本上按照松浦厚度35 cm左右进行控制。用平地机整平后，测量布点高程，采用推土机(D9R)在其表面行走3遍(确保无碾压死角)，检测风积沙压实度基本达到93%以上，满足设计要求。测量顶面高程，通过计算松铺厚度、压实厚度确定松铺系数为1.02。

风积沙路基第1层填筑后测量顶面高程，依据设计高程确定第2层的填筑厚度，按照确定的松铺系数计算第2层的松铺厚度，尽量做到实际的松铺厚度大于理论值，防止压实后的路基顶面高程过低出现二次补料，实测高程高于设计高程时，可以用平地机将多余的材料刮出路基范围。

1.3 土工布铺设

土工布是展铺在风积沙路基与底基层之间的结构薄层，主要目的是将沙基与粒料类的路面基层隔断，增强风积沙路基的抗剪能力和承载能力，起到加固风积沙路基并提高路面整体强度的作用，有效阻止荷载作用下风积沙路基与天然砂砾相互掺混的干翻沙变形[8-10]。

(1)土工布(本项目采用聚丙烯编织布)进场后，监理、施工单位及时取样送检，各项检测指标满足设计要求后方可用于施工。

(2)铺设时应将土工布拉紧张平，为防止被风掀起，可在边缘搭接处撒少许风积沙或天然砂砾压住，相邻的两幅土工布采用打包机现场拼接，拼接质量要满足规范要求。

(3)铺设好的土工布在当日必须用底基层材料覆盖，施工期间现场未用完的土工布应尽快遮盖，日照时间不得超过36 h。

(4)土工布材料展铺好后，用振动压路机振动碾压1遍，使土工布与风积沙路基紧密结合，增强风积沙路基表面密度。

(5)控制土工布铺设宽度是确保底基层、基层填料边部压实质量的关键因素，若铺设宽度达不到底基层顶面宽度，经运输车辆反复碾压，边部位置容易出现塌肩、下陷等质量病害。

1.4 底基层施工

底基层材料为天然砂砾，需将原料筛分为53～4.75 mm和2.36～0.075 mm两种，按照《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034—2000)的要求掺配后用于底基层，设计厚度为18 cm，压实度不小于96%，CBR(加州承载比)不小于60%。

施工单位在K22+760～K23+000段进行了试验段施工，压实度、弯沉等各项检测指标均满足设计要求，因此可在底基层展开大面积施工；但是，施工过程中发现厚度为18 cm的底基层难以承受运输车辆的反复碾压，已施工成型的底基层路段经运输车辆反复碾压后出现严重的车辙现象，现场挖开出现车辙的部位，土工布已严重破损，起不到将沙基与粒料类路面底基层、基层隔断的作用，风积沙路基与天然砂砾相互掺混，从而产生干翻沙变形的现象，存在严重的质量隐患。

2 存在的问题及应对措施

2.1 芦苇区段原地面压实达不到设计要求

针对原地面压实度不满足设计要求的问题，参建各方在查阅相关沙漠公路施工资料和咨询沙漠路基施工方面的专家后，协商对该试验路段填筑天然砂砾路基一层再洒水闷料后，压路机先对路基填料进行碾压，当压实度满足设计要求后，对路基填料进行挖除(采用剥离法)，再对原地面压实度进行检测，检测结果见表2。

表2 K8+340～K8+540段路基处理后压实度检测结果

原地面土为低液限粉土，采用干压法施工很难达到规定的压实度，但是洒水碾压的施工方案实施存在难度，故采用在原地面上填筑一层天然砂砾的方式进行洒水闷料，水渗透到原地面土层中，通过对路基填料的碾压，使原地面达到规定的压实度。

2.2 风积沙施工存在的问题及措施

2.2.1 水质问题

第一合同路段风积沙路基施工采用洒水碾压的施工工艺，水的质量必须满足施工需求，施工单位沿线打了多眼水井，要求必须对水质进行检验，杜绝将盐碱水用于工程。

2.2.2 风积沙洒水问题

第一合同路段风积沙施工采用洒水碾压的施工工序，关键环节就是洒水，不恰当的洒水的方法对风积沙的施工质量影响很大[11-12]。在施工过程中经常出现洒水不均匀、不彻底导致风积沙压实度不足，以及运料车上料时出现误车现象，严重影响施工进度。

2.2.3 控制风积沙填筑厚度

第一合同路段采用设计风积沙料场取料，运输车运至现场进行填筑，在边线处通过木桩控制松铺厚度。第二合同路段采用风积沙路基填筑，通过纵向调配、移挖作填的方式进行路基填筑，在控制松铺厚度方面难度较大，要求施工单位对填筑深度较大的路段提前在低洼处进行整平，逐层填筑碾压，安排施工技术人员、监理人员现场监督控制松铺厚度，避免一层填筑厚度过大，确保填筑质量。

2.2.4 风积沙路基施工沿线的环境保护

第一合同路段大部分为半流动性沙丘，项目区域内生态环境脆弱而敏感，破坏后极难恢复，施工过程中要始终坚持“不破坏就是最大的保护”的生态理念[13]。第一合同路段在施工中沿线取料，造成局部环境破坏，管理部门及时制止，加大了管理力度，对沿线生态环境未造成较大的破坏。

2.2.5 土工布施工

(1)土工布铺设一般先于底基层施工500 m左右，施工过程中易出现土工布铺设长度过长，底基层不能及时跟进，造成土工布暴晒问题。要求控制土工布的铺设长度，底基层施工因故停工时，要及时将土工布收回覆盖，严禁暴晒。

(2)土工布铺设后底基层不能及时摊铺时，沙尘暴过后土工布上面会布满一层风积沙，土工布与底基层填料之间会形成薄薄的夹层，给工程质量带来隐患，要求施工单位必须在底基层填料前及时清理土工布上的风积沙[14-16]。

(3)土工布破损应及时修复，一般采用面积大于破损面各边20 cm的方形土工布置于破损面下部并铺平。

(4)土工布铺设宽度两侧都应宽于底基层底面20 cm，同时将宽出的土工布反向包裹在底基层外部，这样可有效避免底基层、基层边部碾压不到位、不密实及边部下陷的问题。

2.3 底基层施工存在的问题及措施

2.3.1 底基层施工厚度调整

本项目采用递进法施工，第一合同路段底基层、基层贯通后，为第二合同路段提供底基层、基层运输通道；但项目工期紧迫，施工任务重，底基层、基层的施工进度将直接影响整个项目的总体施工进度。在咨询了以往在疆内沙漠地区公路施工方面的技术专家及设计单位后，组织监理、施工单位召开路面底基层、基层施工工艺专题会，决定在K26+000～K26+500段将施工厚度调整至25～30 cm并进行试验性填筑，要求填筑的级配范围满足基层材料要求。

该段落成型后检测压实度、弯沉数据均满足设计路面基层的要求(压实度检测值为98.4%，弯沉检测值为93.1(0.01 mm))。运输车辆在该路段反复碾压后，车辙现象明显得到了改善，解决了土工布受损的问题，工程质量得到了保障。

底基层、基层填筑厚度调整后的施工方案，在保证工程质量的前提下，加快了进度，为实现年底通车的目标奠定基础。

2.3.2 底基层、基层边部结构层的厚度问题

底基层、基层上料后经过平整、碾压，以及运输车辆的反复碾压，基层顶面宽度大于设计顶面宽度50 cm以上。上料厚度按照试验段确定的松铺厚度施工时，宽度的增加势必影响到结构层的厚度，经现场对底基层、基层挖验检测厚度，确实存在结构层厚度不足的现象。

施工单位现场测量高程，对已经碾压成型的路段采用洒水浸泡，用大功率拖拉机带糍粑翻松10 cm左右的深度(严禁翻松太深破坏土工布)，重新对基层顶面进行补料，洒水精平碾压成型，确保结构层的厚度。

2.3.3 结构层之间出现夹层

充分考虑到沙漠公路的控制重点，严禁土工布铺设后底基层施工前、基层施工前和沥青面层摊铺前下承层表面有风积沙隔离层，必须清理干净，防止出现隔沙，造成基层翻砂或面层出现推移现象，施工过程中要做好各工序之间的衔接。

3 结 语

通过沙漠地区公路建设施工质量管理，阐明解沙漠地区筑路技术是一项复杂的综合技术。依据现有的科研成果，大胆尝试，不断创新，证明风积沙作为路基填料是可行的。沙漠地区风积沙填筑路基综合经济效益较好，施工技术难度不是非常大，只要严格控制施工工艺，及时解决施工过程中的质量问题，不断总结施工经验，即可提高沙漠地区筑路水平，可为国家创造出显著的经济效益和社会效益。