浅谈高速公路风积沙路基施工与质量控制

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【摘 要】风积沙修筑路基具有施工困难、质量难以控制、环境恶虐、施工工艺复杂等特点。通过榆绥公路施工实践，浅谈沙漠公路路基施工与质量控制。

【关键词】风积沙；路基施工；质量控制

随着陕西经济快速发展，交通运输压力增大，公路已成为经济发展的一个重要环节，而新疆多数地方属于沙漠干旱地区，修筑公路沙砾混合材料就近很少，靠外运拉进施工现场造成成本大、不经济，施工时间长等困难。为了解决这个问题，新疆公路行业采用了一种用风积沙材料修筑沙漠公路路基的工艺，现在以榆绥高速公路施工经验，谈谈风积沙路基施工工艺及质量控制。

一、施工前的准备.

（一）路基施工前，各施工单位应在全面熟悉设计文件和设计技术交底的基础上，进行现场核对和调查，发现问题应及时按有关程序上报监理部门和业主，并提出修改意见报请设计变更。

（二） 根据设计要求和调查的现场实际情况，核实工程数量，按工期要求、施工难易程度、人员、设备、试验等准备情况，编制较为详细的施工组织计划，上报现场监理工程师或业主批准并及时提交开工申请报告，必要时应编制沙区路基施工网络计划。

（三）修建生活和工程用房，解决好通讯、电力、水的供应，修建工程所需的临时便道、便桥、预制场地，确保施工设备、材料、生活用品的供应并设立必要的安全标志。

（四）路基施工前应按现行有关规范做好施工测量工作，包括导线、中线、水准点复测、横断面抽查与补测、增设水准点等。施工测量的精度应符合交通部颁布实施的《公路路线勘测规程》的要求。导线、中线、水准点复测应符合现行《公路路基施工技术规范》中的有关规定，必要时应增补点位。若发现控制点、水准点位于路基施工范围内应移至路基施工影响范围之外，并设在较为稳定的、长度不少于1.0m的砼桩上，必要时应设保护桩进行保护。

（五）路基施工前应按现行《公路路基施工技术规范》中的有关条款规定和《榆林至靖边高速公路技术规范》中有关规定进行路基放样。

1、路基施工前应详细检查，核对纵、横断面图，发现问题及时进行复测。复测时按设计文件提供的桩号进行放样，复核土方数量时不得增减桩号。

2、根据恢复的中线、设计图表、施工工艺和有关规定，钉出路基用地界桩和路堤坡脚、路堑堑顶、边沟、取沙位置、平整带、弃沙位置等具体桩位，距路中心一定安全距离处设立控制桩，其间隔不宜大于50m。桩上应标明桩号与路基中心填挖高度，用（+）表示填方，用（-）表示挖方。

3、在放完边桩后，应进行边坡放样，对深挖高填地段每5米应复测中线桩，测定其标高及宽度，以控制边坡的大小。

4、施工期间，每隔一定时间应复测导线点、水准点。在春融以后必须复测水准点、导线点、控制点等。

5、机械施工中，应在边桩处设立明显的填挖标志，在不大于200米的段落内距中心桩一定距离处埋设控制标高的控制桩进行施工控制。若发现控制桩丢失或碰倒应及时补上。

6、对取沙位置应定点设立明显标志，注明允许的挖掘深度、宽度和所供应的路基范围桩号。

7、边沟、截水沟和排水沟放样时，宜先做成样板架检查，也可每隔10～20米在沟内、外边缘钉木桩，并注明里程及挖深。

8、施工过程中，应保护所有标志，特别是主要控制点、导线点、水准基点等原始控制点。

（六） 路基施工前应做好复查和试验工作。主要包括以下几个方面：

1、应对路基范围内地质、水文情况进行详细调查。通过取样、试验确定其性质和范围，并了解附近既有建筑物对特殊土的处理方法。

2、应根据设计文件提供的资料，对取自挖方或用于路堤填料的借方位置的风积沙每隔一定距离进行复查和取样试验。对于土方路基地段的土样也应取样进行复查和取样试验。

3、挖方、借方和用于填筑路基的风积沙、土及用于石灰土封层的石灰应做下列试验项目，其方法按照《土工试验规范》、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》、《公路路面基层施工技术规范》等执行。

（1）风积沙填、挖路段试验项目

a、颗粒分析试验

b、相对密度试验（视比重）

c、天然含水量试验

d、最大干密度的确定，包括干燥状态下和饱水状态下两种不同情况，确定方法应按本规程附录规定方法进行试验。

（2）土的试验项目

a、沙区路基范围内存在部分土方路段路基工程及粘土包边等项目，施工前应对土做相关试验。

b、液限、塑限、塑性指数、天然稠度或液性指数。

c、颗粒分析试验

d、含水量试验

e、密度试验和相对密度试验

f、重型击实试验

g、强度试验（CBR值）

h、有机质含量试验和易溶盐含量试验

（3）石灰土试验项目

a、石灰的化学分析，主要包括石灰的有效氧化钙、氧化镁含量。

b、石灰土的配合比设计。

c、石灰土的重型击实试验。

（七） 在开工前须由各施工单位将具有代表性的风积沙试样送高速公路中心试验室，对各合同段风积沙填料的颗粒分析及最大干密度值进行室内试验。若在施工过程中发现风积沙颗粒粒径发生变化，应及时取样进行补充相应试验。

（八） 场地清理

1、施工前应按设计要求进行公路用地放样，有业主办理征用土地手续。施工单位根据施工需要提出临时用地计划，并绘制用地平面图及用地划界表，送交有关单位办理拆迁及临时占用地手续。

2、路基用地范围内的既有房屋、道路、河沟、通讯、电力设施、上下水道、坟墓及其它建筑物，均应协助有关部门事先拆迁或改造；对于路基附近的危险建筑应予以适当加固；对文物古迹应妥善保护。

3、路基用地范围内的树木、灌木丛等均应在施工前砍伐或移植清理，砍伐的树木应移置于路基用地之外，进行妥善处理。应将路基范围内的树根全部挖除，并将坑穴填平碾压密实。

4、在填方和借方地段的原地面应进行表面清理，清理深度应根据腐土厚度决定，清除的腐土应集中堆放。填方地段在清理完地面后，应整平压实到规定要求，才可进行填方作业。

5、目前尚无完整的沙区路基施工技术规范、施工工艺和方法，施工单位在大面积施工前应根据本规程有关条款规定，采用不同的施工机械做试验路，熟悉和掌握沙区路基施工的基本方法和程序，以便指导大面积施工。

6、试验路段位置应选择地质条件、断面型式均具有代表性的地段，路段长度不宜小于100m。

7、试验所用的材料和机具应与将来全线施工所用的材料和机具相同。通过试验来确定不同机具压实风积沙的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织。应按松铺厚度30cm进行试验，以确保压实层的匀质性。

8、试验路段施工中及完成以后，应加强有关指标的检测；完工后，应及时写出试验报告。如发现路基设计有缺陷或本规程有关条款不完善时，应提出意见，报监理工程师或业主审批

二、路基施工的一般要求

（一）施工机械的要求与选择： 风积沙路基施工要求必须采用机械化施工，机械配备应贯彻“适应环境、使用先进、经济合理、安全可靠”的原则。组配工程机械应具有附着力大。通用性好，爬坡力强的高底盘，宽负载面功能。

（二）填方路堤施工：采用风积沙填筑路堤时，各分层中不得夹杂粘性土，植物及树根等杂质，必须是纯净风积沙。路堤填筑采用水平分层填筑方式，填筑时按照横断面全宽推筑，分层的最大松铺厚度根据风沙地貌类型及压实机械的不同确定，若采用10-20吨铰接式前后轮驱动的自行式振动压路分层碾压时的最大松铺厚度不得50CM，路基填筑宽度每侧应宽于设计宽度30CM，填方路堤填筑可用推土机或装载机从两侧或短距离纵向调配分层填筑。当路堤较高时，可将填料运至坡角处，然后用挖掘机运至填方段后用推土机整平。每层填筑完毕后，用推土机沿纵向大致整平，并借助18吨以上履带推土机碾压3-4遍，用平地机进行精平，台背填土应与锥坡填方同时进行。沙基填筑完成后，其边坡按设计边坡度用机械或人工整平。

（三）挖方路堑施工：挖方路堑施工前应复查施工组织设计，核实或编制风积沙调整图表，清理施工现场，以桩志表明轮廓。风积沙开挖应自上而下进行，不得乱挖和超挖，施工过程中如发现风积沙层下部出现土质或其他材料，应将上部风积沙全部挖除后再进行下部开挖，土方路段应按《公路路基施工技术规范》中有关条款办理，其边坡应符合土方边坡的规定，上部风积沙边坡坡度就符合设计要求。

（四）路堑开挖，根据路堑深度和纵向长度，可按下列方式进行：

1、横挖法：以路堑整个横断面的宽度和深度，从一端或两端逐渐向前开挖的方式称为横挖法，如图.1所示。本法适用于短而深的路堑。

（1）用机械按横挖法挖路堑时，可在不同高度分几个台阶开挖，其深度视工作与安全而定，一般宜为3.0～4.0m。无论自两端一次横挖到路基标高或分台阶横挖，均应设单独的通道及临时排水沟。

（2）路堑横挖法可用推土机进行。若弃方或以挖作填运距超过推土机的经济运距时，应按本规程弃方有关条款执行。

（3）机械开挖路堑时，边坡应配以推土机或人工分层修刮平整。

图1 横向全宽挖掘法

a）一层横向全宽挖掘法；b）多层横向全宽挖掘法

1-第一台阶运土道；2-临时排水沟

2、纵挖法：沿路堑全宽以深度不大的纵向分层挖掘前进时称为分层纵挖法，如图3.4.8.2a，本法适用于较长的路堑开挖。

先沿路堑纵向挖掘一通道，然后将通道向两侧拓宽，如图3.4.8.2b，上层通道拓宽至路堑边坡后，再开挖下层通道，如此向纵深开挖至路基标高称为通道纵挖法。本法适用于路堑较长较深，两端地面纵坡较小的路堑开挖。

沿路堑纵向选择一个或几个适宜处，将较薄一侧路堑壁横向挖穿，使路堑分成两段或数段，各段再纵向开挖称为分段纵挖法，如图2。本法适用于路堑过长，弃方运距过远的傍山路堑，其一侧堑壁不厚的路堑开挖。

图2 纵向挖掘法

a） 分层纵挖法（图中数字为挖掘顺序）

b） 通道纵挖法（图中数字为拓宽顺序）

（1） 当采用分层纵挖法挖掘的路堑长度较短（不超过100m），开挖深度不大于3m，地面坡度较陡时，宜采用推土机作业。

（2） 推土机作业时铲挖地段的长度应能满足一次铲切达到满载的要求，一般为5～10m，铲挖宜在下坡时进行；对于下坡坡度不宜小于10%，不得大于15%。

（3） 当采用分层纵挖法挖掘的路堑长度较长（超过100m时），宜采用铲运机作业。铲运机在沙基上作业可通过试验确定施工工艺和方法。

（4） 对于拖式铲运机和铲运推土机，其铲斗容积为4～8m3的适宜运距为100～400m；容积为9～12m3的适宜运距为100～700m。自行式铲运机适宜运距可照上述运距加倍。铲运机在路基上的作业距离不宜小于100m。有条件时宜配备一台推土机（或使用铲运推土机）配合铲运机作业。

（5） 铲运机运输道，单道宽度不应小于4m，双道宽度不应小于8m；重载上坡纵坡不宜大于5～8%，空驶上坡，纵坡不得大于30～50%；弯道应尽可能平缓，避免急弯；路面表层应在回驶时刮平，重载弯道处路面应保持平整。

（6） 铲运机作业面的长度和宽度应能使铲斗易于达到满载。在地形起伏的工地，应充分利用下坡铲装；取沙应沿其工作面有计划地均匀进行，不得局部过度取沙。

（7） 铲运机卸料场的大小应满足分层铺卸的需要，并留有回转的余地。填方卸料应边走边卸，防止成堆，行走路线外侧边缘至填方边缘的距离不宜小于30cm。

3、当路线纵向长度和挖深都很大时，宜采用混合式开挖法，即将横挖法与通道纵挖法混合使用。先沿路堑纵向挖通道，然后沿横向坡面挖掘，以增加开挖坡面。每一坡面应设设一个施工小组或一台机械作业。

4、开挖边沟、修筑路拱、刷刮边坡、整平路基表面时，宜采用平地机配合其它土方机械作业。

三、风积沙路基的压实工艺

（一）沙区路基施工前，应将具有代表性的风积沙取样进行试验，确定出风积沙在干振、饱水状态下的最大干密度值。施工中如发现沙颗粒、级配有变化，应及时补做风积沙全部项目。

（二） 风积沙路基压实机械的选择满足压实的技术要求外还应根据工程规模、场地大小、压实机械效率及工期要求等因素综合考虑。应选择在沙漠中能自由行走的前后轮驱动的振动压路机或履带式推土机。振动压路机自重不应小于15T，推土机功率应不小于140马力。

（三）振动压路机在天然含水量状态下分层碾压压实工艺。

1、 此种施工工艺适用于振动压路机在天然含水量状态下分层碾压或在洒水状态下分层碾压，也适用于雨后风积沙的压实。

2、施工工艺流程图：

3、施工工艺

（1）施工前准备工作。包括放样、清除填方路段原地表杂草、树根及借方位置原地表面杂草、树根等。

（2）原地表处理。对填方路段填前原地表杂草、树根清除后应对原地表进行填筑前压实，采用振动压路机碾压不小于6遍，碾压时轮迹重叠不应小于1/3，轮迹布满一个作业面为一遍。碾压后取样检测应达到本规程规定的压实标准，不合格时应补压直到合格为止。

（3）推送填料。推土机从路基两侧或短距离内纵向调配风积沙推送至填方路段。

（4）摊铺填料。对推运至填方路段内的填料采用推土机推铺并整平，或采用推土机配合平地机整平。推土机摊铺后每层厚度不得超过30。可采用填料前后定点测量高程控制松铺厚度。

（5）推土机稳压。推土机稳压时按照一般土方路基的压实工艺，从路基边缘向内侧逐轮碾压 ，碾压时轮迹重叠宽度不小于1/2单轮宽度，单侧轮迹布满一个作业面为一遍，稳压2遍，稳压时也可采用纵向、横向交错的碾压方式。

（6）振动压路机碾压。压路机碾压时应按下列规定进行：

1.压实应根据试验段确定的压实遍数进行控制。若控制压实遍数超过10遍，应考虑减少填料层厚，经压实度检验合格方可转入下道工序，不合格时应补压再做检查，直至合格时为止。振动压路机一般碾压6遍以上。碾压时轮迹重叠宽度不应小于1/3，轮迹布满一个作业面为一遍。

2.采用15T以上前后轮驱动振动压路机进行碾压，碾压时先慢后快，采用强振进行碾压。

3.压路机的碾压行驶速度开始时不超过4/h；碾压时直线段由两边向中间，小半径曲线段由内侧向外侧，纵向进退式进行。前后相邻两区段（碾压区段之前的平整预压段与其后的检验区段）应纵向重叠2.0m以上，达到无死角、无漏压，确保碾压均匀。

（7）推土机终压。推土机终压压实工艺与推土机稳压相同，轮迹重叠宽度不小于1/2单轮宽度，终压2遍。

（8）检测。压实度检测采用环刀法测定风积沙干密度，计算压实度、固体体积率等，压实质量以压实度控制。压实度应达到本规程规定的标准，若不符合要求时应进行补压，直至合格为止，方可进行下一道工序的作业，检测取样位置、深度也应符合本规程有关条款之规定。

（四）推土机在天然含水量状态下分层碾压的压实工艺

1、此种压实工艺适用于采用推土机在天然含水量状态下分层压实风积沙的填方路段。

2、施工工艺流程图：

3、施工工艺

（1）施工前准备。填方路段施工前准备工作应符合本规程有关规定，准备工作主要包括施工放样、试验、机械选择。清除填方路段和借方位置原地表杂物等。

（2）原地表处理。填方地段清除原地表杂物后，采用140马力以上的推土机碾压，碾压时直线段应从路基边缘向内侧逐轮碾压，半径较小的曲线段应从内侧向外侧逐轮碾压，碾压时轮迹应重叠，重叠宽度不小于1/2单轮宽度。可采用纵向、横向交错的方式碾压，轮迹布满整个作业面为一遍，一般碾压8遍以上，检测压实度，应达到本规程规定的压实度标准，否则应补压直到合格。

（3）推送填料。推土机从路基两侧借方位置或纵向短距离内调配风积沙推运至填方路段。

（4）摊铺、整平。采用推土机或平地机配合推土机将推送到路基范围内的风积沙摊铺、整平，摊铺厚度应根据试验路段试验结果确定，但不得超过25，施工时可在填料前后定点测定高程以控制松铺厚度。

（5）推土机碾压。推土机碾压时单侧轮迹重叠宽度不小于1/2单轮宽度，在直线段碾压时应从路基边缘向内侧逐轮碾压，在半径较小的曲线上碾压时从内侧向外侧逐轮碾压。碾压遍数也应根据试验路段试验结果确定，一般不低于6遍。

（五）水坠碾压法压实工艺

1、适用于水源充足的路基填方路段和通道、桥头及其他可构造物台背处采用水坠碾压法填筑时的施工工艺。

2、水坠碾压法施工可分为水坠加推土机碾压或水坠加振动压路机碾压两种方法，两种方法施工工艺相似。

3、水坠碾压法施工工艺流程：

（1）施工前准备工作。包括放样、清除填方路段地表杂草、树根及借方位置表面杂草、树根等。

（2）原地表处理。对填方路段填前原地表杂草、树根清除后应对原地表进行水坠碾压。水头高度、碾压遍数按规定办理，等水渗完后取样测定干密度，计算压实度，压实度应达到本规程规定的压实标准，不合格时应重新水坠碾压直至合格。

（3）推送填料。推土机从路基两侧或短距离内纵向调配风积沙推运至填方路段。

（4）摊铺填料。对推运至填方段内的填料采用推土机摊铺并整平，或采用推土机配合平地机整平，推土机摊铺后每层厚度不得超过30。可采用填料前后定点测量高程控制松铺厚度。

（5）围堰。在摊铺、平整好的路基上分段设围堰时应根据纵坡横坡大小适当划段，长度不宜小于10m，宽度不宜小于5m。围堰高度不低于30，宽度不小于30。

（6）放水。围堰设置好后开始放水，放水应连续进行，放水时水流流速应稍大，沙基顶面上的水头高度应大于20。

（7）碾压。水头高度保持20的情况下开始碾压可采用推土机或振动压路机碾压，碾压时轮迹应重叠，推土机重叠单轮宽度的1/2，振动压路机重叠轮迹宽度的1/3以上。当轮迹布满整个作业面时称为一遍。碾压遍数应通过试验确定，一般不少于三遍。

（8）检测。等待沙基顶面多余水渗完后取样检测干密度，计算压实度和固体体积率等。压实度应符合本规程的规定，不合格时应重新水坠碾压，直至合格。

（六）零填及路堑路床的压实工艺与推土机或压路机在天然含水量状态下的压实工艺相同，压实度也应符合规程之规定。

四、 结语

沙漠公路路基施工质量及施工过程的控制虽然受到人员、机械、水文、气候、施工工艺等多种因数的影响，但要严格按照要求施工，完全能够保证工程质量。通过榆绥高速公路风积沙路基施工质量的检验完全满足设计及《公路工程质量检验评定标准》。

参考文献：

[1]彭士古，《沙漠地区公路设计、施工与环保养护》