沙漠公路施工的控制與管理

孫貽國(guó)

(新疆交通科學(xué)研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引 言

G315線至于田縣達(dá)里雅布依鄉(xiāng)公路建設(shè)項(xiàng)目由新疆交通科學(xué)研究院承接代建任務(wù)，項(xiàng)目位于和田地區(qū)于田縣境內(nèi)，該項(xiàng)目的建設(shè)將打通于田縣北側(cè)百余公里外的達(dá)里雅布依鄉(xiāng)與縣城和區(qū)域干線公路G315線之間的通道。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用3種路面結(jié)構(gòu)形式：K0+000～K6+080段(原有油面)直接施工路面結(jié)構(gòu)層；K6+081～K8+350段(原有砂礫路面)、K8+351～K22+760段(地形為沖積河谷平原區(qū)，主要植被為蘆葦)路基填料為天然砂礫； K22+761～K100+700段為沙漠區(qū)，部分路段為流動(dòng)性沙漠區(qū)，路基填筑采用風(fēng)積沙。本文主要針對(duì)風(fēng)積沙填筑、土工布鋪設(shè)及底基層施工控制及管理作相應(yīng)研究。

1 施工工藝

1.1 蘆葦區(qū)段原地面壓實(shí)

首先，對(duì)原地面清表后進(jìn)行碾壓，設(shè)計(jì)要求原地面壓實(shí)度不小于90%，采用干壓法施工。根據(jù)監(jiān)理、施工單位對(duì)原地面材料取樣檢測(cè)，測(cè)得材料標(biāo)準(zhǔn)密度為1.77 g·cm-3，最佳含水量為15.4%。清表后采用推土機(jī)、挖掘機(jī)進(jìn)行碾壓，每遍碾壓后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，結(jié)果顯示隨著碾壓遍數(shù)的增加，壓實(shí)度先增大后減小。施工單位對(duì)原地面重新進(jìn)行了處理，報(bào)驗(yàn)監(jiān)理工程師進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1(試驗(yàn)段樁號(hào)為K8+340～K8+540，采用環(huán)刀法檢測(cè)壓實(shí)度)。

表1 K8+340～K8+540段壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，采用干壓法碾壓的地面壓實(shí)度明顯達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，通過(guò)調(diào)整碾壓機(jī)械的碾壓遍數(shù)、碾壓機(jī)械的噸位等方式再次碾壓后進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。

1.2 風(fēng)積沙路基填筑

對(duì)于風(fēng)積沙路基，以振動(dòng)干壓實(shí)為主要壓實(shí)方法，根據(jù)《沙漠地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》規(guī)定，如有條件也可以采用灑水壓實(shí)。本項(xiàng)目為加快工程進(jìn)度，采用灑水壓實(shí)的施工方案[1-4]。以下對(duì)風(fēng)積沙試驗(yàn)段施工做簡(jiǎn)單闡述。

1.2.1 準(zhǔn)備工作

(1)風(fēng)積沙料場(chǎng)段(K22+760)右側(cè)130 m處取樣進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，得到風(fēng)積沙料場(chǎng)最大干密度為1.74 g·cm-3，最佳含水量為16.2%；液限為24.5%，塑限為14%，塑限指數(shù)為10.5%；易溶鹽檢測(cè)為亞硫酸鹽，非鹽漬土；顆粒分析計(jì)算不均勻，系數(shù)為2.5，曲率系數(shù)為2.85，土樣為細(xì)粒土質(zhì)砂。

(2)路線放樣確定路基填筑邊線，在路基范圍內(nèi)清理地基上的植被(主要是蘆葦)，將坑穴填平碾壓密實(shí)，推土機(jī)按照路線走向進(jìn)行推平，清理表面約30 cm的腐土，清除的腐土全部集中堆放。

(3)灑水車(chē)對(duì)清理后的基地進(jìn)行灑水悶料，平地機(jī)平整后，壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，然后試驗(yàn)人員進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的壓實(shí)度(90%)后進(jìn)行風(fēng)積沙路基填筑。

1.2.2 風(fēng)積沙填筑施工

本項(xiàng)目一合同段地形起伏不大，風(fēng)積沙路基填料由料場(chǎng)取料、運(yùn)輸車(chē)輛運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)填筑，采用灑水碾壓的壓實(shí)工藝；二合同段風(fēng)積沙施工采取就地取材的原則，風(fēng)積沙填筑主要以縱向調(diào)配為主，采用干壓實(shí)的施工工藝。

(1)風(fēng)積沙灑水施工。根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)橫斷面路基進(jìn)行全斷面填筑，風(fēng)積沙路基設(shè)計(jì)填筑高度平均在50～60 cm之間，按照兩層進(jìn)行填筑施工，第1層松鋪厚度為30 cm，采用邊樁竹竿掛線的方式攤鋪。

一般路基施工用灰線劃方格上料來(lái)控制松鋪厚度，因?yàn)檫\(yùn)輸車(chē)輛很難進(jìn)入到填筑地點(diǎn)，在風(fēng)積沙路基施工過(guò)程中不方便采用，只能采用遞進(jìn)法推進(jìn)[5-7]。運(yùn)輸車(chē)下料后，利用裝載機(jī)進(jìn)行布料，推土機(jī)進(jìn)行整平，灑水車(chē)灑水悶料。

風(fēng)積沙灑水悶料，當(dāng)含水量到達(dá)10%以上時(shí)，平地機(jī)進(jìn)行精平，布點(diǎn)測(cè)量高程，雙驅(qū)20 t振動(dòng)壓路機(jī)先靜壓1遍、再振壓1遍，檢測(cè)壓實(shí)度基本達(dá)到90%左右；壓路機(jī)靜壓1遍、再振壓2遍的情況下，檢測(cè)壓實(shí)度達(dá)到92%以上；壓路機(jī)先靜壓1遍、再振壓3遍、再靜壓1遍的情況下，檢測(cè)壓實(shí)度達(dá)到93%以上；壓路機(jī)靜壓1遍、再振壓4遍、再靜壓1遍的情況下，檢測(cè)壓實(shí)度達(dá)到93%左右；碾壓5遍的壓實(shí)度較碾壓4遍的壓實(shí)度無(wú)明顯的提高，個(gè)別位置壓實(shí)度反而降低。通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，先靜壓1遍、再振壓4遍、再靜壓1遍可以滿足壓實(shí)度要求。測(cè)量頂面高程，通過(guò)計(jì)算松鋪厚度、壓實(shí)厚度確定松鋪系數(shù)為1.08。

(2)風(fēng)積沙干壓法施工。設(shè)計(jì)路基填筑平均高度在60 cm左右，采用大功率推土機(jī)沿路線縱向?qū)⑸城鸲嘤嗟娘L(fēng)積沙推向需要填筑的低洼路段，基本上按照松浦厚度35 cm左右進(jìn)行控制。用平地機(jī)整平后，測(cè)量布點(diǎn)高程，采用推土機(jī)(D9R)在其表面行走3遍(確保無(wú)碾壓死角)，檢測(cè)風(fēng)積沙壓實(shí)度基本達(dá)到93%以上，滿足設(shè)計(jì)要求。測(cè)量頂面高程，通過(guò)計(jì)算松鋪厚度、壓實(shí)厚度確定松鋪系數(shù)為1.02。

風(fēng)積沙路基第1層填筑后測(cè)量頂面高程，依據(jù)設(shè)計(jì)高程確定第2層的填筑厚度，按照確定的松鋪系數(shù)計(jì)算第2層的松鋪厚度，盡量做到實(shí)際的松鋪厚度大于理論值，防止壓實(shí)后的路基頂面高程過(guò)低出現(xiàn)二次補(bǔ)料，實(shí)測(cè)高程高于設(shè)計(jì)高程時(shí)，可以用平地機(jī)將多余的材料刮出路基范圍。

1.3 土工布鋪設(shè)

土工布是展鋪在風(fēng)積沙路基與底基層之間的結(jié)構(gòu)薄層，主要目的是將沙基與粒料類(lèi)的路面基層隔斷，增強(qiáng)風(fēng)積沙路基的抗剪能力和承載能力，起到加固風(fēng)積沙路基并提高路面整體強(qiáng)度的作用，有效阻止荷載作用下風(fēng)積沙路基與天然砂礫相互摻混的干翻沙變形[8-10]。

(1)土工布(本項(xiàng)目采用聚丙烯編織布)進(jìn)場(chǎng)后，監(jiān)理、施工單位及時(shí)取樣送檢，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求后方可用于施工。

(2)鋪設(shè)時(shí)應(yīng)將土工布拉緊張平，為防止被風(fēng)掀起，可在邊緣搭接處撒少許風(fēng)積沙或天然砂礫壓住，相鄰的兩幅土工布采用打包機(jī)現(xiàn)場(chǎng)拼接，拼接質(zhì)量要滿足規(guī)范要求。

(3)鋪設(shè)好的土工布在當(dāng)日必須用底基層材料覆蓋，施工期間現(xiàn)場(chǎng)未用完的土工布應(yīng)盡快遮蓋，日照時(shí)間不得超過(guò)36 h。

(4)土工布材料展鋪好后，用振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓1遍，使土工布與風(fēng)積沙路基緊密結(jié)合，增強(qiáng)風(fēng)積沙路基表面密度。

(5)控制土工布鋪設(shè)寬度是確保底基層、基層填料邊部壓實(shí)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，若鋪設(shè)寬度達(dá)不到底基層頂面寬度，經(jīng)運(yùn)輸車(chē)輛反復(fù)碾壓，邊部位置容易出現(xiàn)塌肩、下陷等質(zhì)量病害。

1.4 底基層施工

底基層材料為天然砂礫，需將原料篩分為53～4.75 mm和2.36～0.075 mm兩種，按照《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 034—2000)的要求摻配后用于底基層，設(shè)計(jì)厚度為18 cm，壓實(shí)度不小于96%，CBR(加州承載比)不小于60%。

施工單位在K22+760～K23+000段進(jìn)行了試驗(yàn)段施工，壓實(shí)度、彎沉等各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，因此可在底基層展開(kāi)大面積施工；但是，施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)厚度為18 cm的底基層難以承受運(yùn)輸車(chē)輛的反復(fù)碾壓，已施工成型的底基層路段經(jīng)運(yùn)輸車(chē)輛反復(fù)碾壓后出現(xiàn)嚴(yán)重的車(chē)轍現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)挖開(kāi)出現(xiàn)車(chē)轍的部位，土工布已嚴(yán)重破損，起不到將沙基與粒料類(lèi)路面底基層、基層隔斷的作用，風(fēng)積沙路基與天然砂礫相互摻混，從而產(chǎn)生干翻沙變形的現(xiàn)象，存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。

2 存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

2.1 蘆葦區(qū)段原地面壓實(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

針對(duì)原地面壓實(shí)度不滿足設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題，參建各方在查閱相關(guān)沙漠公路施工資料和咨詢(xún)沙漠路基施工方面的專(zhuān)家后，協(xié)商對(duì)該試驗(yàn)路段填筑天然砂礫路基一層再灑水悶料后，壓路機(jī)先對(duì)路基填料進(jìn)行碾壓，當(dāng)壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求后，對(duì)路基填料進(jìn)行挖除(采用剝離法)，再對(duì)原地面壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 K8+340～K8+540段路基處理后壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

原地面土為低液限粉土，采用干壓法施工很難達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，但是灑水碾壓的施工方案實(shí)施存在難度，故采用在原地面上填筑一層天然砂礫的方式進(jìn)行灑水悶料，水滲透到原地面土層中，通過(guò)對(duì)路基填料的碾壓，使原地面達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。

2.2 風(fēng)積沙施工存在的問(wèn)題及措施

2.2.1 水質(zhì)問(wèn)題

第一合同路段風(fēng)積沙路基施工采用灑水碾壓的施工工藝，水的質(zhì)量必須滿足施工需求，施工單位沿線打了多眼水井，要求必須對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，杜絕將鹽堿水用于工程。

2.2.2 風(fēng)積沙灑水問(wèn)題

第一合同路段風(fēng)積沙施工采用灑水碾壓的施工工序，關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是灑水，不恰當(dāng)?shù)臑⑺姆椒▽?duì)風(fēng)積沙的施工質(zhì)量影響很大[11-12]。在施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)灑水不均勻、不徹底導(dǎo)致風(fēng)積沙壓實(shí)度不足，以及運(yùn)料車(chē)上料時(shí)出現(xiàn)誤車(chē)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

2.2.3 控制風(fēng)積沙填筑厚度

第一合同路段采用設(shè)計(jì)風(fēng)積沙料場(chǎng)取料，運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行填筑，在邊線處通過(guò)木樁控制松鋪厚度。第二合同路段采用風(fēng)積沙路基填筑，通過(guò)縱向調(diào)配、移挖作填的方式進(jìn)行路基填筑，在控制松鋪厚度方面難度較大，要求施工單位對(duì)填筑深度較大的路段提前在低洼處進(jìn)行整平，逐層填筑碾壓，安排施工技術(shù)人員、監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督控制松鋪厚度，避免一層填筑厚度過(guò)大，確保填筑質(zhì)量。

2.2.4 風(fēng)積沙路基施工沿線的環(huán)境保護(hù)

第一合同路段大部分為半流動(dòng)性沙丘，項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境脆弱而敏感，破壞后極難恢復(fù)，施工過(guò)程中要始終堅(jiān)持“不破壞就是最大的保護(hù)”的生態(tài)理念[13]。第一合同路段在施工中沿線取料，造成局部環(huán)境破壞，管理部門(mén)及時(shí)制止，加大了管理力度，對(duì)沿線生態(tài)環(huán)境未造成較大的破壞。

2.2.5 土工布施工

(1)土工布鋪設(shè)一般先于底基層施工500 m左右，施工過(guò)程中易出現(xiàn)土工布鋪設(shè)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，底基層不能及時(shí)跟進(jìn)，造成土工布暴曬問(wèn)題。要求控制土工布的鋪設(shè)長(zhǎng)度，底基層施工因故停工時(shí)，要及時(shí)將土工布收回覆蓋，嚴(yán)禁暴曬。

(2)土工布鋪設(shè)后底基層不能及時(shí)攤鋪時(shí)，沙塵暴過(guò)后土工布上面會(huì)布滿一層風(fēng)積沙，土工布與底基層填料之間會(huì)形成薄薄的夾層，給工程質(zhì)量帶來(lái)隱患，要求施工單位必須在底基層填料前及時(shí)清理土工布上的風(fēng)積沙[14-16]。

(3)土工布破損應(yīng)及時(shí)修復(fù)，一般采用面積大于破損面各邊20 cm的方形土工布置于破損面下部并鋪平。

(4)土工布鋪設(shè)寬度兩側(cè)都應(yīng)寬于底基層底面20 cm，同時(shí)將寬出的土工布反向包裹在底基層外部，這樣可有效避免底基層、基層邊部碾壓不到位、不密實(shí)及邊部下陷的問(wèn)題。

2.3 底基層施工存在的問(wèn)題及措施

2.3.1 底基層施工厚度調(diào)整

本項(xiàng)目采用遞進(jìn)法施工，第一合同路段底基層、基層貫通后，為第二合同路段提供底基層、基層運(yùn)輸通道；但項(xiàng)目工期緊迫，施工任務(wù)重，底基層、基層的施工進(jìn)度將直接影響整個(gè)項(xiàng)目的總體施工進(jìn)度。在咨詢(xún)了以往在疆內(nèi)沙漠地區(qū)公路施工方面的技術(shù)專(zhuān)家及設(shè)計(jì)單位后，組織監(jiān)理、施工單位召開(kāi)路面底基層、基層施工工藝專(zhuān)題會(huì)，決定在K26+000～K26+500段將施工厚度調(diào)整至25～30 cm并進(jìn)行試驗(yàn)性填筑，要求填筑的級(jí)配范圍滿足基層材料要求。

該段落成型后檢測(cè)壓實(shí)度、彎沉數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計(jì)路面基層的要求(壓實(shí)度檢測(cè)值為98.4%，彎沉檢測(cè)值為93.1(0.01 mm))。運(yùn)輸車(chē)輛在該路段反復(fù)碾壓后，車(chē)轍現(xiàn)象明顯得到了改善，解決了土工布受損的問(wèn)題，工程質(zhì)量得到了保障。

底基層、基層填筑厚度調(diào)整后的施工方案，在保證工程質(zhì)量的前提下，加快了進(jìn)度，為實(shí)現(xiàn)年底通車(chē)的目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

2.3.2 底基層、基層邊部結(jié)構(gòu)層的厚度問(wèn)題

底基層、基層上料后經(jīng)過(guò)平整、碾壓，以及運(yùn)輸車(chē)輛的反復(fù)碾壓，基層頂面寬度大于設(shè)計(jì)頂面寬度50 cm以上。上料厚度按照試驗(yàn)段確定的松鋪厚度施工時(shí)，寬度的增加勢(shì)必影響到結(jié)構(gòu)層的厚度，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)底基層、基層挖驗(yàn)檢測(cè)厚度，確實(shí)存在結(jié)構(gòu)層厚度不足的現(xiàn)象。

施工單位現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量高程，對(duì)已經(jīng)碾壓成型的路段采用灑水浸泡，用大功率拖拉機(jī)帶糍粑翻松10 cm左右的深度(嚴(yán)禁翻松太深破壞土工布)，重新對(duì)基層頂面進(jìn)行補(bǔ)料，灑水精平碾壓成型，確保結(jié)構(gòu)層的厚度。

2.3.3 結(jié)構(gòu)層之間出現(xiàn)夾層

充分考慮到沙漠公路的控制重點(diǎn)，嚴(yán)禁土工布鋪設(shè)后底基層施工前、基層施工前和瀝青面層攤鋪前下承層表面有風(fēng)積沙隔離層，必須清理干凈，防止出現(xiàn)隔沙，造成基層翻砂或面層出現(xiàn)推移現(xiàn)象，施工過(guò)程中要做好各工序之間的銜接。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)沙漠地區(qū)公路建設(shè)施工質(zhì)量管理，闡明解沙漠地區(qū)筑路技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合技術(shù)。依據(jù)現(xiàn)有的科研成果，大膽嘗試，不斷創(chuàng)新，證明風(fēng)積沙作為路基填料是可行的。沙漠地區(qū)風(fēng)積沙填筑路基綜合經(jīng)濟(jì)效益較好，施工技術(shù)難度不是非常大，只要嚴(yán)格控制施工工藝，及時(shí)解決施工過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題，不斷總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，即可提高沙漠地區(qū)筑路水平，可為國(guó)家創(chuàng)造出顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。