(中铁六局呼和浩特铁建公司，内蒙古 呼和浩特 010050)
摘 要：文章对利用风积沙做路基填料的施工工艺作了较为全面的介绍，并对未来的发展前景进行了展望。
关键词：风积沙；路基；填筑；施工工艺
中图分类号：U213.1 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2008)07—0106—03
X501线白日乌拉至乌兰察布段公路，位于内蒙古自治区锡林郭勒盟苏尼特左旗和正镶白旗境内，线路穿越浑善达克沙地，海拔1 100～1 200m，沿线以风积沙为主，地表均为移动、半移动沙梁和沙丘，地表起伏大，松散砂层厚。在风积沙地段施工容易陷车，上料非常困难，但利用风积沙作为填筑沙区路基的材料，既可治理沙害，又可解决缺乏路基填料的问题，其料源广、成本低，工后沉降又少。风积沙不同于一般常规的路基填料，所以对于风积沙路基的施工必须采取特殊的施工工艺和压实方法，确保风积沙路基的施工质量。同时，必须采取合理有效的环境保护措施，对风积沙路基进行封闭保护，减少风蚀现象，避免污染环境和周围耕地。
1 风积沙的技术特性
风积沙自然状态下干密度一般为1.4g/cm3左右，湿密度大约为1.5g/cm3左右。风积沙在压实情况下密度增长很快，压实后最大干密度可以达到1.76～2.0g/cm3，为天然状态下密度的1.2～1.4倍。风积沙的天然含水量很低，最低不足1%，最大一般也不超过5%。风积沙颗粒组成很细且颗粒单一均匀，粉粘粒含量很少，渗透系数较大，比表面积很大，粘聚力很少，松散性很强，保水性较差，水稳性很好，易溶盐含量很小，呈微碱性，本身无腐蚀性，压缩变形小，完成时间段，压缩量与荷载呈指数关系，回弹模量值较大，保水状态下最易压实。
2 风积沙最大干密度的确定方法
为确保风积沙填筑路基的工程质量，必须合理确定风积沙的最大干密度。根据内蒙古省际通道建设办经过大量的试验分析，对风积沙进行了分类，其分类情况如下：
I类：I-1类：无塑级配不良沙，即土中＜0.074组分质量小于总质量的5%。
I-2类：有塑级配不良沙，即土中＜0.074组分质量小于总质量的5%。
II类：含细粒土沙，即土中＜0.074组分质量占总质量的5%～15%，其特点为塑性指数较大。
III类：含细粒土沙，即土中＜0.074组分质量占总质量的15%～50%，其特点为塑性指数较大。
I-1类风积沙宜采用表面振动压实法(干法)和振动台法(干法和湿法)，从试验资料分析：I-1类风积沙采用表面振动压实法和振动台法比击实标准干密度提高0.05～0.12，采用标准击实法时，在击实筒试样上放钢垫板，其标准较准确。
I-2类风积沙宜采用标准击实法，其标准干密度较准确。
II、III类风积沙宜采用标准击实法(与粘性土试验方法一致)。
在室内通过风积沙在不同的含水量情况下使用表面振动压实仪法和击实试验法取得试验数据，在室外通过修筑试验路，用不同的机具进行风积沙路基的压实试验，来对室内试验数据进行验证。
3 填前试验
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：
对路基范围内地质、水文情况进行详细调查，通过取样、试验确定起相关性质，并了解气候情况对工程进度和质量的影响；根据设计文件提供的资料，对取自挖方或用于填方的风积沙取土场，按规定频率进行取样试验；用于填筑路基的风积沙应做下列试验项目，其方法按照《土工试验规程》执行：颗粒分析试验；天然含水量试验；最大干密度的试验。
路堤基底施工时均应进行填前处理和压实，当路堤填土高度小于80cm时(不含路面厚度)，基底的压实度应不小于路床的压实标准，大于80cm时(不含路面厚度)，基底的压实度不小于94%。
施工中采取分层填筑、分层压实的施工方法，按路基全宽水平分层，逐层向上填筑。按“八流程”的要求，按施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺平整、含水量控制、振动碾压、检验签证、路基成型工艺流程进行施工。
4 风积沙路基压实标准
风积沙路基压实度应满足表1规定值。
5 填方试验路段
在开工前，用路堤填料进行长度150m，全幅路基的现场压实试验，并将结果报监理工程师审批。现场试验进行到能有效地使该种填料达到规定的压实度为止。试验时记录压实设备的类型、最佳组合方式；碾压遍数及碾压速度、工序；每层材料的松铺厚度、材料的含水量等，试验结果经监理工程师批准后，作为该填料的施工控制的依据。试验结束时，试验段若达到质量检验标准，可作为路基的一部分，否则挖除，重新进行试验。用于填方(包括回填)的每种类型的材料，都进行现场压实试验。试验段所用的填料和机具与施工所用材料和机具相同。
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注：表列数值以饱水表面振动压实试验法和标准击实为准。
6 风积沙路基填筑施工工艺
6.1 施工程序
基底清理测量放线→填料前基底清理碾压→基底检测→拉运土方分层填筑→推土机摊土粗平→分格浇水→平地机整平→压路机碾压→质量检测→下步工序施工。
6.2 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拴桩。再根据每填筑层顶面标高放出每层风积沙填筑的边线。边线采用竹竿控制，每20m一桩，桩上必须插红色三角测量旗帜。竹竿长度一般为60cm左右，上面间隔30cm涂刷红、白漆。
6.3 虚铺厚度
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，风积沙的压实主要靠水沉法，传统的压路机碾压方法对风积沙压实效果不太明显。经现场试验发现，只要浇水均匀合适，压路机碾压(静压)3～5遍(以试验段确定的碾压遍数为准)，风积沙的压实度就完全满足规范要求。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。风积沙填筑的虚铺厚度至今尚无具体明确的规定，但在实际施工过程中，一般虚铺厚度控制在30cm～40cm。 虚铺厚度的控制方法必须采用边桩竹竿挂线的方式。
6.4 高程控制
现场施工时，以原地面压实后的高程作为原始高程。由于风积沙施工后，表面风积沙因失水后松散现象严重，对每层风积沙均要进行高程检测没有必要，也没有意义。一般情况下，风积沙路基每填筑3层进行高程检测和核实每层的填筑厚度。同时进行中线偏位的检测，以便在施工过程中随时纠正中线偏差。
6.5 上土数量控制
根据每层的虚铺厚度、平均宽度和长度，计算每个断面计划所需的材料用量。再根据拉料车的每车拉运量，计算每个断面计划所需的车数。在每个断面内，确定卸车间距和车数。
6.6 上土
采用大吨位自卸汽车进行风积沙的运输，自卸车尽量采用同一种型号的汽车。自卸车将风积沙拉运至现场后，按照确定后的卸车间距和车数进行卸车。在卸车过程中，特别是第2层以后的卸车，必须做到风积沙的及时浇水，合理组织车辆和指挥交通，防止运料车辆在风积沙上误车和便道交通堵塞情况的发生。
6.7 整平和浇水湿润
为了便于虚铺厚度的控制，整平必须采取边上土边整平的方式。采用推土机进行粗平。在粗平过程中，同时进行浇水湿润。在整平过程中，边线采用挂线控制虚铺厚度，同时使边线顺直，坡度一致，满足设计要求。在浇水过程中，必须注意以下几点：①必须保证水井的出水量，水井的直径、间距、数量以及水泵的功率必须配套；②第1层风积沙浇水时必须分层分次进行，防止一次浇水过多，浸泡路基；③浇水必须分格进行，保证浇水均匀。
6.8 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(静压)。碾压必须采取由外向内、由低向高的顺序，同时错1/2轮。碾压2遍，轮痕较明显时，采用压路机大排轴快速碾压1遍，尽量消除轮痕。
6.9 其他要求
为了保证压实宽度和保证修整路基边坡后的路堤边缘有足够的压实度，每侧应超出路堤的设计宽度30cm。必须大量及时提前浇水湿润风积沙，同时必须保证浇水均匀。
6.10 压实度检测
由于风积沙是一种比较特殊的路基填料，采用传统的重型标准击实方法，对风积沙不是特别适用。而且，试验原理与现场实际施工工艺差别较大。现在，对于风积沙的标准干容重测试方法，还存在一定的分歧和争议。一般认为，采取相对密度法测定风积沙的标准干容重，是比较科学并符合现场实际的一种方法。同样，对风积沙路基填筑压实度的检测方法也存在一定的分歧。传统的灌沙法检测程序复杂、时间长、而且标准砂浪费太大。而环刀法相对比较简单、而且检测速度较快，但试验数据却存在不准确和偏差较大的情况。现在又出现了一种改进环刀法的风积沙压实度检测方法，但尚未得到权威部门的认可，至今也未进行推广。
6.11 封闭
为防止风蚀现象，当路堤填至设计标高后，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15cm的粘土或砂砾进行全封闭。在路基交工时，风积沙路基填筑的边坡必须进行正式防护，防护形式一般采取网格防护，并在网格内回填种植土植草。
6.12 刷坡
路堤填至设计标高后，按设计的边坡坡度及位置，自上而下进行刷坡。刷坡下来的风积沙，一般工程设计用作挡水埝。挡水埝合理布置，可防止周围的灌溉水或雨水流入路基范围内，又可防止高速公路的排水流入周围耕地，污染农田。为了防止路基边坡外的少量积水浸泡路基，一般工程设计路基边坡坡脚进行浆砌片石防护。
7 存在的主要问题及解决方法
7.1 风积沙洒水问题
风积沙施工的关键环节就是洒水问题，不适当洒水的方法，对风积沙的施工质量影响很大。在施工经常出现洒水不均匀、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的误车现象，严重影响施工进度。风积沙施工需要大量及时的洒水，所以必须保证有充足的水源和配套的上水设备。在本地区，地下水位较高，而且水源相当丰富，可采取就地打井取水的方法。根据施工进度计划、原材料的含水量和最佳含水量，必须进行计算，来确定井的直径、数量和间距以及应配备水泵的功率和数量。一般情况下，水井可采用梅花井，每个梅花井由8～10眼2寸小井组成，配备1台移动式4寸水泵，梅花井的间距为100～150m左右。在干旱、地下水位缺乏的地方，可采取在取土场提前进行洒水的方法，在现场也必须配备足够的水车进行补充洒水。对风积沙的洒水方法非常重要。现场洒水时，必须及时、大量、均匀，并且必须采取分格的方式。在风积沙粗平后，采用人工修筑挡水埝，对风积沙进行分格，每个格的大小宜为5×5m。然后对每个格进行洒水，洒水时间以洒水均匀到底为准，其他格的洒水时间依此为准。采用分格的方式进行洒水，保证了洒水均匀，防止漏洒、过洒现象的发生，保证了风积沙的施工质量。
7.2 环境污染问题
在风积沙的运输、施工过程中，经常存在风积沙被风吹起污染环境的问题。必须采取大吨位自卸汽车进行风积沙的运输，并且要求汽车状态良好，车厢封闭相对较好，在运输过程中，避免漏沙现象。由于风积沙一般情况下的含水量均较低，可采取装车后在风积沙表面洒水湿润的方法或进行帆布覆盖的方法，减少风积沙对环境的污染。同时，加强对运输车辆司机的教育，文明行车，在发生车辆故障时，不得随意将风积沙倾倒在主要道路上。对不得不临时倒在路上的风积沙，必须及时进行清理。在施工过程中，为了防止扬沙现象的发生，必须对风积沙及时进行洒水湿润，对于已成型但失水严重的风积沙表面也必须经常进行补充洒水。对施工便道，也应经常进行洒水。在设计上，对取土场进行强制性规定和整体规划，只能集中取土，而且对取土深度给予限制，防止乱挖、超挖对环境的破坏。同时对边坡进行植草防护，可防止风蚀现象，饱和公路的路基，减少对环境和周围耕地的污染，并且也美化了环境。
7.3 风积沙上误车问题
在进行第2层以上风积沙施工时，经常存在风积沙运料车辆在风积沙上误车的现象。由于风积沙本身属于不稳定材料，表面由于失水后翻沙现象严重，所以车辆在风积沙表面上误车现象严重。在上料前，必须对风积沙表面进行大量洒水湿润，有条件的也可采取小推排压对表面进行密实。或者采取竹笆片、木板修筑临时车道，防止误车，但比较烦琐。风积沙料车上路的坡道必须采用级配合理的砂砾或碎石渣修筑，坡道的方向为倒车方向，以便料车直接倒档驶入卸料点，防止重料车在风积沙上停车、调头而误车。
7.4 风积沙渗水问题
风积沙路基填筑到一定的高度并高出便道后，风积沙路基内一部分水在重力和上层压力的作用下，将逐渐渗出边坡，流到便道上。渗水造成边坡坡脚坍塌，并浸泡便道，造成便道损坏，严重影响交通。所以必须严格控制风积沙的洒水量，不可盲目地进行大量的洒水。同时也必须采取排水措施，保护路基坡脚和便道。在便道上，每隔一定的距离，挖设排水盲沟，盲沟内填2～4cm的碎石。但由于渗水连同风积沙一并流入盲沟，常造成流水堵塞，效果不太明显。也可直接挖设一条浅沟，但对交通稍微有些影响。或者每个一定的距离在坡脚处挖设直径50cm左右的集水井，人工再进行排水。沿坡脚方向，采用粘土修筑挡水埝，将渗水引向盲沟、浅沟或集水井，防止渗水到处乱流。 风积沙的施工看似简单，其实相当复杂。必须高度重视风积沙路基的施工，严格按照风积沙施工工艺进行风积沙路基的填筑，针对施工中出现的各种问题，采取合理有效的解决方案，确保风积沙路基的施工质量和工程的总体进度。
8 风积沙填筑路基的发展前景
竣工后的风积沙填筑路基地段，经多次检测，各项指标均达到设计要求值，而且性能稳定。采用风积沙材料做路基填料，不但技术先进、设计科学、而且施工简单、检测方便，不需要特殊的机械设备和检测仪器。最主要的是在不降低设计标准的前提下，充分利用了当地丰富的风积沙材料，最大限度地降低了工程造价(据保守的统计，二级路每公里至少可降低15万元)。风积沙填筑路基施工工艺的应用，为我区在沙漠以及沙漠边缘地区公路工程建设中提供了一种新的筑路材料、新的施工方法，意义深远。