沙漠明渠风积沙填筑施工

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 伊犁 835000）

［摘要］风积砂填筑的主要工序包括配水制备、运输、摊铺、碾压、检测等，通过现场碾压试验，确定沙漠风积砂的最优含水率，同时确定不同含水率对应的碾压参数。在施工过程中，重点加强铺筑厚度、补充洒水、碾压遍数等环节的质量控制，特别是岸坡、接缝、上下结合层等关键部位的质量控制，以确保渠堤填筑的大规模施工。

［关键词］风积沙填筑；洒水制备；料场普查；碾压试验

1 引言

利用沙漠风积沙用做明渠渠堤填筑是一种新的尝试，新疆某河BAGQ工程约有18km明渠穿越沙漠，存在着大量的沙漠风积沙，该段填方量近200万m3，工程量较大。由于沙漠风积沙具有易于开采、成本低廉、施工质量易保证等特点，而且广泛分布于新疆地区。通过多种方案比较，决定在该段采用风积沙进行渠道填筑。通过设计、监理、承包商等三方进行前期料场勘查确定施工料场，经过1个月的碾压试验，最终确定碾压参数、压实机械类型及施工工法。

2 工程概况

新疆某河BAGQ工程干渠总长128.189km，设计总灌溉面积206.59万亩，为Ⅰ等大（1）型工程，其中约有18km明渠穿越沙漠，该段基本为填方渠段，采用风积沙进行填筑。

3 工艺原理及流程

3.1 工艺原理

风积砂填筑的主要工序包括洒水制备、运输、摊铺土料、层面碾压、探坑检测等。通过现场碾压试验，确定沙漠风积沙的最优含水率及对应的碾压参数。风积沙填筑施工过程中，控制重点主要是铺筑厚度、补充洒水、碾压遍数等，渠道填筑施工中特别对岸坡、接缝、上下结合层等关键部位的质量控制尤为重要。

3.2 工艺流程（见图1）

图1 工艺流程图

4 施工准备

作为风积沙填筑的大型渠道工程，其施工并不是一蹴而就的，需要大量的前期准备工作，对于保证每一道工序的顺利进行至关重要。首先是料源，通过料场普查确定沙漠风积砂的最优含水率、干密度等各项指标是否最终满足填筑需求。

4.1 料场普查

在施工前期准备工作过程中作者参与前期料场选定工作，经四方联合踏勘，初步选用2处作为该段的填方料场，经设计单位对料场做了初步调查成果报告，发现1处（S1#）料场满足渠道填筑方量需要，根据相关规程对风积沙S1#砂料场进行复查，依据SL237-1999《土工试验规程》相关规程进行探坑取样，刻槽取样共8组，编号为S1-1至S1-8，取样深度为0.5―4m，每层按50cm进行分布取样，试验结果显示该料场砂料天然干密度在1.46―1.53g/cm3之间，平均值为 1.50g/cm3，含水率为0.8―4.2%，平均值为2.1%，天然含水率不能满足渠道填筑需要，需要进行颗分、相对密度、含水率等现场试验才能满足填筑需要[2]。

4.1.1 颗粒分析试验结果

筛分孔径＞2mm时细砾含量为0.0%―0.3%，平均值为 0.2%；2―0.5mm粗砂含量为 0.3%―3.7%，平均值为1.0%；0.5―0.25mm中砂含量为0.8%―4.8%，平均值为3.1%；0.25―0.075mm细砂含量为80.6%―94.5%，平均值为88.8%；＜0.075mm细粒组含量为4.4%―11.8%，平均值为7.1%；有效粒径0.066―0.100mm，不均匀系数为1.4―2.4，曲率系数为1.2―1.7。按《土工试验规程》SL237-1999，编号,S1-1和S1-5试样定名为级配不良砂（SP），其余试样定名为含细粒土砂（SF），按平均值定名为含细粒土砂（SF）。复查表明，料场风积砂颗粒整体较细，分布均一。

4.1.2 相对密度试验结果

最大干密度为 1.70―1.72g/cm3，平均值为1.71g/cm3；最小干密度为 1.38―1.41g/cm3，平均值为1.40 g/cm3。

4.1.3 含水率试验结果

通过现场击实试验确定最优含水率和最大干密度。击实试验采用轻型击实和重型击实两种类型，轻型击实单位体积击实功能为592.2KJ/m3，重型击实单位体积击实功能为2 684.9KJ/m3。击实试验从干燥状态开始逐渐加水进行，直至找出最优含水率和最大干密度。

4.2 普查成果

根据料场复查成果，相对密度试验结果大于击实试验结果，S1#砂料场风积砂填筑控制应以相对密度控制。鉴于风积砂料场颗粒整体较细，分布均一，级配变化不大；相对密度试验最小干密度为1.38―1.41g/cm3，平均值为 1.40g/cm3，最大干密度为 1.70―1.72g/cm3，平均值为 1.71g/cm3。 因此，填筑碾压试验相对密度控制，取最大干密度为1.71 g/cm3，最小干密度为1.40g/cm3，填筑设计指标为相对密度≥0.75，最优含水率13.5%―15.5%。

5 施工质量控制与保障

5.1 机械配置（见表1）

表1 风积砂填筑主要设备配置

序号 设备名称 型号规格 单位 数量1 自卸汽车 20t 辆 40 2洒水车 10t 辆 10 3油罐车 20t 辆 1 4推土机 220kw 台 2 5振动碾 20t 台 2 6挖掘机 1m3 台 2 7装载机 3m3 台 3 8 液压振动平板 台 1 9 液压冲击锤 台 1 10 手持夯实机 台 1

5.2 料源质量保证措施

首先清除料场表面30cm厚的剥离层，然后人工清理表层尼团及杂草等植物根系，保证土料基本特性以满足施工碾压参数的要求，然后在料场事先采用堆土牛的方法进行配水制备，通过不同掺配比例和碾压试验确定填筑施工参数，以满足上渠堤填筑要求。

5.3 渠道填筑基面质量保证措施

（1）对渠道建基面，在进行填筑施工前，30-70cm厚表层腐殖土、草皮、杂物、垃圾及其他有机质等予以彻底的清除处理，根据建基面土质的不同类型，利用振动碾对建基面进行不同程度的碾压，使其影响深度达到设计要求，后经四方联合验收合格后方可进行填筑工序。

（2）在渠堤填筑施工中，积极推行全面质量管理，建立健全施工质量保证体系和各级责任制。严格按照碾压参数，配水措施、铺土厚度等指标严格控制。其中洒水制备、铺料层厚的控制是保证碾压质量的关键，由于沙漠风积沙气候炎热，风积沙特性易失水，从而达不到最优含水率，对此在风积沙从取料至铺料过程中需要配水三次，其中：料场堆土牛配水制备后进行上料至自卸车，此时进行二遍配水，运至填筑铺料后三遍配水检测含水率、碾压遍数及最大干密度、最小干密度、颗粒分析相关参数合格后进行铺料碾压。要求采用20t的压路机，静压10遍，每层松铺厚度不超过40cm，完成一层填筑后在接触面进行洒水，这时自卸车采用后退法进行卸料→平料→配水→碾压，以此类推[1]。

（3）渠堤压实检查项目和取样试验次数应满足 《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）,质量检查的仪器和操作方法应按 《土工试验规程》（SL237-99）进行，取样试坑必须按渠堤填筑要求回填[1]。

5.4 装载、运输及卸料

5.4.1 装载、运输

采用1m3挖掘机和3m3装载机装料。风积砂采用20t自卸车运输。设置料区标示牌，以区分各类上堤料，渠堤上面用石灰画出分界线，竖立运输车辆卸料地点。

5.4.2 卸料

渠堤料采用后退法卸料。卸料时，根据铺土厚度、汽车厢容大小，应使卸料料堆之间保持适当距离，以利推土机平料。推土机进行平料时人工再次进行泥团、草根等不合格料清理。

5.4.3 铺料

（1）铺料层厚的控制是保证碾压质量的关键之一，根据碾压试验，确定风积沙松铺厚度每层40cm进行逐层填筑，误差不超过10%层厚。现场测量人员对每一层平料后进行相对高程测量，用油漆或白灰标注回填层的等高线。铺料过程中，专配专业测量人员对每层铺料厚度进行严格控制，合格后，方可进行该层的洒水碾压，以此类推。

（2）推土机平料时，刀片应从料堆一侧最低处开始逐步向另一侧前方推料，并保持平整。每卸一车料后应及时摊铺，不应让卸料多排堆积，出现超厚现象。

5.5 渠堤料补水

由于沙漠地区气候炎热，在料场配置好的填筑料运输过程中易失水，达不到碾压要求，所以在堤外设置加水站，对渠堤料进行补水。

按照碾压试验确定的加水量及现场测定的实际含水的差值，确定加水量。同一填筑单元洒水和碾压时间相隔较长时，应重新补充洒水。

5.6 渠堤沙漠风积沙碾压

（1）根据渠堤风积沙的压实标准及现场碾压试验确定的施工压实参数数据如表2。

表2
施工压实参数数据表

压实标准（dr） 松铺厚度 碾压机械 碾压方式 碾压遍数 风积砂含水率≥0.75 40cm 20t振动碾LTB200,在风积砂上如行走困难，可适当调整轮胎气压。 静碾 10遍 12%―16%

（2）碾压路线平行于渠堤轴线，前进或后退碾压，行驶速度不大于2km/h。

（3）相邻作业面碾迹搭接宽度根据碾压规范要求严格控制，要求平行渠堤轴线方向不小于0.5m，垂直堤轴线方向不小于3m。

（4）水平碾压风积砂时，钢轮外侧距上边缘应预留安全距离30—50cm。

（5）安排专人实时监测振动碾运行工况，提示运行位置、碾压遍数、行车速度等。5.7 特殊部位处理

（1）渠堤分期分段结合部位

根据现场施工进度的需要，形成的先期填筑区块坡面，采用台阶收坡法施工。在填筑单元之间、料区交接缝及风积砂分段摊铺结合处，易产生漏压、欠压等现象。碾压时，进行骑缝加强碾压。

（2）交叉建筑物与渠堤结合部位

分人工和机械两个夯实区域，在建筑物2m范围内采用液压振动夯板和小型机械夯板以每层20cm松铺厚度逐层夯实，大于2m外采用机械碾压，针对交叉建筑物附近填筑着重进行取样。

6 结语

经过料场普查及碾压试验结果最终确定最大干密度、最优含水率，同时确定不同含水率下的碾压参数，使其最终达到设计指标Dr=0.75，在施工过程中通过料场配水制备→运输配水→控制铺料厚度→平料配水→碾压，可以看出风积沙填筑质量控制关键就是配水制备和控制铺土厚度，因为沙漠风积沙粒径较小，进行配水制备，有利于摊铺碾压及渠堤碾压密实，质量易于控制，待每层检测合格后方可进行下一层填筑，在填筑成型面监理二检单位进行不定时探坑取样，使质量达到了有效的保障。□

参考文献：