1、前言
我國沙漠在東北、華北、西北分布較廣,且多為風積沙。沙漠地區人煙稀少、築路材料缺乏,所需的土、砂石料、水泥、瀝青、鋼材等主材均需遠運。為降低工程造價,本著就地取材的原則路基填築以風積沙為主。根據風積沙的物理力學性質和實踐結果表明,風積沙路基具有整體穩定性好、沉降量小、沉降速度快、水穩性好等優點,但風積沙在天然條件下呈鬆散狀態,內聚力幾乎為零,抗剪性能極差,一般機具難以行駛,普通鋼輪壓路機根本無法碾壓至規定的壓實度。同時由於沙漠地帶特殊的氣候、地質狀況,使得沙漠公路的施工比一般氣候、地質條件下的公路施工難度要大得多。下面結合國道218線鐵幹裡克—若羌的沙漠公路建設,對風積沙路基施工的機械選型、溼壓法施工方法以及施工注意事項作一介紹。
2、工程概況
G218線鐵幹裡克鎮—若羌縣公路位於塔克拉瑪幹沙漠邊緣,沿塔裡木河古河道西側布線,沿線有固定、半固定沙丘、沙壟分布,屬平原微丘地形,沙漠地貌。路線兩側土質多為衝積、風積而成的粉砂土、低液限粘土夾粉砂。由於塔河斷流,致使該地區生態環境惡化,綠色走廊退化,沙化加劇,森林植物成片枯死。
該地區氣候炎熱,空氣乾燥,低降雨高蒸發,極端最高氣溫43.6℃,年蒸發量2 902mm,年降水量僅47mm,水源缺乏,地下水位埋深在10~30m之間。沙塵暴頻繁,最大風速40m/s.公路主要病害為沙埋和風蝕。
路基設計採用風積沙作為填料,兩側用低液限粘土或粉砂土作為包邊土,以防止風蝕作用對路基的破壞。
3、施工準備工作
3.1施工便道
為提高車輛的運輸效率,取土場至路基的施工便道應精心修建。先用推土機粗平,再用平地機精平,為提高便道的承載力,鋪設4.5m寬土工布,再鋪築10~20cm粘土或砂礫料,灑水碾壓密實。每隔100~200m修建錯車道。
3.2水源解決
選擇距施工現場較近的塔河古河道旁鑽井,井深一般12~40m,配備15~24Kw柴油發電機組、5.5~7.5Kw潛水泵從井中抽水,井旁修建80~150m3蓄水池並保證蓄水量以備不時之需。考慮到沙漠地區氣候炎熱、高蒸發量和風積沙路基施工用水量大的特點,原則上一個路基施工隊由一口水井供水。
3.3取土場選擇
採用集中取土場取土,取土場選擇應儘量避免對荒漠植被造成破壞並儘量設在水井旁,從蓄水池或直接從水井中抽水燜料,避免用幹沙填築再灑水的做法。
3.4施工機械車輛的選擇
沙漠地帶地廣人稀,交通運輸極為不便,高溫、沙塵天氣對機械車輛的損害大,機械維修保養、配件供應等極為不便。因此,應儘量考慮在沙區能較為便利行走的大型機械車輛,推土機宜採用T120以上、自卸車採用8~15T、灑水車採用8~15m3較為經濟,選用14T以上前後輪驅動的振動壓路機為宜,並儘量調配較新或狀況較好的設備進場。
4、路基填築
根據以往大量實驗研究表明:風積沙標準擊實曲線隨著含水量由0%至最佳含水量的變化,往往呈現出波動形狀,在0%附近和最佳含水量時會出現兩個較大的幹密度峰值,所以在風積沙施工中,一般可採用幹壓實或溼壓實兩種不同的施工工藝。在乾旱缺水地區,若取水十分困難,施工技術、施工條件及施工工藝具備,可以利用幹壓實法進行風積沙路基碾壓成型(風積沙幹壓實具有相當的難度);同時在有條件取水的施工地段,也可以採用傳統的路基施工碾壓作業模式(風積沙溼壓實相對較簡單,易於控制、操作),利用溼壓實法進行路基碾壓施工。
此次施工路段位於塔河古河道旁,有條件取水,為了提高施工進度所以因地制宜,採取採用傳統的壓實工藝進行施工。根據《公路工程土工試驗規程》(JTJ05398),結合實際的施工工藝,僅利用溼法進行風積沙室內標準擊實試驗(含水量試驗區間為8%至15%),由標準擊實曲線得出最佳含水量12.6%,最大幹密度1.778g/m3.
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