中建三局基础设施有限公司 湖北 武汉 430064
摘要：为提高冻融条件下风积沙路基的施工质量，在内蒙古某一级公路风积沙路基施工基础上，进一步研究风积沙作为路基填料，在内蒙地区冬季寒冷气候条件下的施工工艺。在分析季节性冻融对风积沙路基所造成危害的基础上，针对冻融条件下风积沙路基的工程特点，采用现场测试与施工技术控制相结合的方法，研究了冻融条件下风积沙路基施工技术与路基施工质量的关系，提出了冻融条件下风积沙路基施工质量控制措施和施工关键技术。
关键词：风积沙； 路基填料； 冬季冻融； 质量控制
1、引言
土地冻融是指土层由于降到零度以下和升到零度以上而产生冻结和融化的一种物理地质作用和现象。内蒙属于季节性冻土类型，即冬季冻融，春季消融。季节性冻融处理不当，会对工程质量造成严重危害，同时给工程带来巨大的经济损失。
目前，对于风积沙路基在冻融条件下的施工技术尚无先例。因此，为了解决此类问题，消除季节性冻融的影响，保证施工质量。研究和制定了一套风积沙路基的施工工艺。这套施工工艺对于冻融条件下风积沙路基的施工具有借鉴和指导意义，也为以后此类问题的解决积累了宝贵经验。
2、风积沙路基特性分析
2.1非冻融条件下风积沙路基的工程特性
在非冻融条件下，风积沙路基的工程特性主要为击实特性和振动压实特性两方面，由于风积沙干燥松散，颗粒和粘粒含量很少，粘聚力近似为0。具有明显的非塑性, 其颗粒属于细沙和沙粒组成的天然不良级配，具有不规则性和流动性的特点。因此，对于风积沙施加的压实力只是用于克服其颗粒之间的内摩擦力。通过相关研究可知，风积沙具有干压实和湿压实两大特性。所以其施工工艺分为干压法和湿法两种。
顾名思义，干压法就是通过采取有效的措施将自然降水排除于路基之外，一般通过压路机的振捣和压实作用，来减少和降低风积沙路基的含水量。在实际施工过程中若控制的好，路基将不会产生冻融现象或冻融对路基影响很小，达不到破坏路基主体结构的程度。
在本项目施工过程中，风积沙采用湿法施工，湿法施工就是对风积沙进行补水，使风积沙达到最佳含水率，其压实度达到最大，满足承载力要求。湿法（水坠法）风积沙具体施工流程如下所示：
图2-1湿法施工流程
2.2冻融条件下风积沙路基的工程特性
由于风积沙的透水性好，吸水性低，风积沙路基中的水在冻融前会因为重力作用而渗透到路基外。因此，在冻融条件下，风积沙路基的工程特性不会发生变化，仍具有击实特性和振动压实特性两个方面。
2.3冻融条件下风积沙路基工程技术难点分析
在冻融条件下，风积沙路基施工的工程技术难点主要是冻融前的防护和季节性冻融后的施工。在季节性冻融前期，如果没有做好防护工作，风积沙路基将会产生风蚀现象，导致边坡不稳定，将会造成严重的路基质量问题。使得施工进度不能按期完成。同理季节性冻融后如何进行施工也是风积沙路基施工过程中的一个重难点。因此，对于这两个问题的解决，是此类工程的关键所在。
3、冻融条件下风积沙路基施工质量控制关键技术
根据项目施工过程中存在的重难点，因地制宜，制定如下施工工艺组织施工。该施工工艺是基于工程实际所研究和提出的，主要分为冻融前的防护和冻融后的施工。运用此施工工艺，可以有效的预防风积沙路基季节性冻融病害的发生。
3.1 风积沙路基冻融前防护措施
冻融前的防护，其关键点就是路基应尽量在冬季来临前完成填筑，并及时施工路基土方顶封层砂砾，以达到良好的防冻融效果。由于风积沙失水处于松散状态，极易受外界环境的影响，特别是北方严寒多风的地区，风蚀比较严重。如不能及时施工路基土方顶封层砂砾，成型路基将遭到严重破坏。宜应采取有效的防冻措施，确保路基安全度过冻融期。目前《路基路面施工技术规范》就怎样使路基安全渡过冬季冻融期并无详细的说明，下面根据以往经验，介绍四种有效的防冻方法：
1）采用石灰土或水泥土填筑路基来防止冻土
在路道路基层最后一层填筑时，在填料中加入一定量的石灰，填筑后由于石灰吸收风积沙中的水分而凝固，从而与填料一起形成固结的整体，能够有效的防止自然降水渗入地基，从而达到防冻的目的。
2）土工布覆盖法预防冻土
将过滤土工布（也可用塑料编织袋）直接铺在路基上，上铺10-20cm的砂砾层土，该方案施工速度快，不需要专门施工技术工种，不失为一种较好的施工方法。
3）风积沙路基边坡在未做路基边坡防护工程前，应覆盖种植土进行覆盖，防止风蚀及浇水冲刷边坡。
4）冰壳固结
在路基停止施工后，在已施工完的风积沙路基表面适量洒水，利用该地区冬季极低气温，形成一层冰壳，将表面一定深度的风积沙硬化固结，形成一层硬的冰壳，定期进行补充洒水，保证冰壳完整性，可防止路基深处水分继续流失，避免产生风蚀。
图3-1季节性冻融后施工措施
3.2 季节性冻融后施工
季节性冻融后，风积沙中的水分在冻融前由于重力作用而渗透到路基外，所以，冻融对路基的整体影响并不明显。在后续路基施工过程中，只要准确控制路基压实和做好检查验收工作，就可以消除季节性冻融对风积沙路基的影响。季节性冻融后具体施工工艺如图3—1所示，
3.3 施工注意事项
1）季节性冻土路基施工开工时间，应在冻土完全融化后进行。
2）施工中尽可能使在每一层填同一类风积沙填料，含水量相差不能过大，有利于准确控制路基压实。
3）施工期间的路基横向排水路拱应控制在3%左右，经压路机、平地机作业后，应保证路拱纵、横方向平整、饱满；（仅做参考，风积沙水坠法）
4）压路机用较少的边数碾压路基合格，减少对路基的多次扰动，压实路基干密度较大，强度较高。
5）压路机必须严格按操作规程，从路缘想路中心错位碾压，错位宽度不小于40-50cm，相邻两段之间的接头重叠碾压长度不小于1.0-1.5m,应达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。
3.4 工艺特点
1）施工工艺简单、易于推广。
2）施工劳动强度低、施工速度快。
3）施工质量、安全易保证，施工效果好。
3.5 使用范围
本工艺适用于季节性冻融区域风积沙路基施工。
4、工程应用实例
国道242甘临一级公路第四标段位于内蒙古地区，内蒙古地区属于典型的季节性冻融气候，即冬季冻融，春季消融。所以对于风积沙路基的施工就存在一系列问题。在实际施工过程中，运用这种工艺，达到了很好的效果。下面，将结合本实际工程，具体谈谈冻融条件下风积沙路基施工质量控制关键技术的运用。
在国道242甘临一级公路第四标段的施工阶段，至少经历了两次冻融期。对于风积沙路基的施工，运用所述工序流程，主要分为风积沙的运输、洒水、碾压、路基封顶层施工四个阶段。
4.1 风积沙运输
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。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，车箱封闭相对较好，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。
4.2 风积沙洒水
风积沙施工的关键环节就是洒水问题，不适当的洒水方法，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陷车现象，严重影响施工进度。风积沙施工需要大量及时的洒水，所以须保证有充足的水源和配套的上水设备。现场洒水时，须并且采取分格的方式，这样就保证了洒水均匀，防止漏洒、过洒现象的发生，保证了风积沙的施工质量。
4.3 风积沙碾压
由于风积沙成型后的抗剪强度较差，振动压路机压实后表层5-10cm密实度较低呈松散状，作为中间层，不会影响路基质量。这是因为风积沙透水性好，上层施工时，水在沙层中直接往下渗，该松散薄层的含水量增大，在压路机的作用下，密实度将达到规定值。
由于风积沙含水量过大，碾压时出现弹簧现象不会对纯风积沙填筑的路基质量产生不利影响，根据风积沙的滤水作用和水稳性好的特点，出现弹簧现象的路基填方不用翻挖，只要等待约1小时后碾压即可达到规定的密实度。
4.4 路基封顶层施工
路基封顶层施工时，振动压路机碾压后表层5-10cm松散，路基弯沉值满足不了设计要求。此时，用洒水车洒水，使沙层含水量达到或超过最佳含水量，用YL16T胶轮压路机碾压3-4遍，使路基顶面形成平整、紧密的表面，弯沉值即可达到设计要求。待整个施工段碾压完毕（300-500m）立即进行自检、报检，重点是压实度、高程和弯沉的检验。在自检、报检和底基层施工前，应始终用洒水车补水以保持路基水分，否则表层失水松散，弯沉将达不到设计标准，路基质量难以保证。
通过运用以上工艺流程，风积沙路基在冻融条件下的施工进度和施工质量得以保证，取得了很好的效果。
5、结论与展望
本文从实际工程出发，研究出了一套风积沙路基在季节性冻融前后的施工工艺和施工方法。该工艺简单易行，易于推广。施工强度低，所需速度快。对于存在类似问题的工程具有借鉴和指导意义。
风积沙路基的施工看似简单，其实相当复杂。所以在实际工程中，必须高度重视风积沙路基的施工，严格按照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进度。
参考文献：
【1】郭根胜 王凯 王磊 寒冷地区风积沙作为路基填料承载力研究 《内蒙古农业大学学报:自然科学版》 , 2014(1):111-114
【2】续竞台 《风积沙路基施工工艺分析》 , 2014(12):69-11
论文作者:张小龙,庞凯斌,王刚,张云龙,田峰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/3
标签：路基论文; 季节性论文; 下风论文; 压路机论文; 压实论文; 施工工艺论文; 工程论文; 《防护工程》2017年第23期论文;