沙漠地区公路路基施工节水措施分析与应用

沙漠地区公路路基施工节水措施分析与应用

刘振兴董彦侯雪楠

中交二航局湖北武汉430074

摘要：随着国家“一带一路”战略的实施，我国公路网向西北地区延伸，施工环境也愈渐复杂，本文依托G569线北山至仙米寺公路工程项目路基施工，开展了沙漠地区路基施工节水措施分析研究，通过对用水量、机械周转、工期进展对比分析，结合工程实际探索总结了适用于我国西北区域沙漠地区路基施工节水措施。

关键词：沙漠地区；路基施工；节水措施

1工程简介

G569线北山至仙米寺公路布设于腾格里沙漠西北缘，与巴丹吉林沙漠之间的绿洲边缘地带，属于西北干旱区（Ⅵ）的绿洲-荒漠区（Ⅵ2），路线通过大面积半固定沙丘和部分流动沙丘地段，终年少雨，年平均降雨量仅为113mm，水资源匮乏。该项目主线采用双向四车道一级公路标准建设，设计速度80km/h，路基设计宽度25.5m，汽车荷载为公路-Ⅰ级。

项目建成后对改善甘肃省乃至西北地区路网结构，加快“丝绸之路经济带”建设，推进甘肃省“1236”扶贫攻坚进程，改善生态环境具有十分重要的意义。

2沙漠地区路基施工节水的必要性

项目所在地民勤县属于极度干旱地区，民勤县属温带大陆性干旱气候区，东西北三面被腾格里和巴丹吉林两大沙漠包围，大陆性沙漠气候特征明显，冬冷夏热、降水稀少、光照充足、昼夜温差大，年均降水量为127.7毫米，年均蒸发量2623毫米，加之地表水匮乏，浅层地下水普遍矿化度高，水质差，项目施工用水比较困难。施工用水主要从沿线饮用水深层机井中集中抽取，采用汽车运输至现场的方法，取水用水成本高。本标段路基填方合计约1200万方，用水量巨大。由于地处西北沙漠，昼夜温差甚至达到20℃，夏季白天温度较高，加之空气干燥，所以水分蒸发量大且快，很难保持。因此探索土方填筑中的填料洒水、晾晒制备很有必要性。

3填料制备的技术措施对比

3.1填料制备的方法

一般路基填料制备方法主要有以下3种：（1）找一平坦空地堆料场，在堆场闷料，等填料闷好检测完成后运至现场推平碾压，这种方法需要堆料堆场面积比较大，地势相对平缓，且堆料场离水源较近。优点是填料含水率分布均匀，且由于蒸发面积相对较少用水量浪费较少，需要增加单独的倒运设备和翻拌设备。（2）填料在路基上摊铺后即进行洒水，等水渗透完成后即进行碾压，这种方法用水量受天气影响较大。（3）填料在路基上摊铺后，等到太阳下山开始洒水，第二天气温上升之前完成初压，这种方法用水量也相对较少，但要合理组织流水施工，不然会造成窝工现象。

3.2含水率对比试验

本项目取土场离路线较远，平均运距超过50Km，项目取土场附近无水源但沿路基主线附近均有灌溉水井可供利用。考虑本项目的实际情况，本项目采用后两种填料制备方法进行对比试验用以分析填料用水量：

（1）不强调洒水时间段，从取土场拉运填料至路基，按部就班进行填、平、碾、检各项工作。

（2）从取土场拉运填料至路基，根据上料方格网倒料后用推土机或装载机推平，仅在傍晚洒水，利用夜间闷料。试验前在料场随机取多组土样，经试验检测，填料土质均匀，最佳含水率和最大干密度变化较小，最佳含水率均值为6.5%，最大干密度2.19g/cm³。参照设计要求，压实厚度30cm。分别按两种填料闷料方法施工路基，其他工艺不变，按照6.5%的含水率进行洒水作业，然后检测土样的实际含水率。为了使试验具有可比性，通过网格法严格控制松浦厚度，确保松浦厚度一致。本项目选择K80+200~K80+500段路基按照方法2的闷料方法进行闷料，洒水时间选择在上午12：00，下午16：00进行碾压；选择K80+600~K80+900段路基按照方法3的闷料方法进行闷料，洒水时间选择在下午19：30，第二天早上5：00进行碾压。在碾压完成后及时进行压实度检测。每个试验段均选取6个点进行压实度检测，经检测，路基碾压各项指标均达到了要求。以下是各个检测点的实际含水率。

表1300m作业段下两种填料制备法含水率对比表

3.3结果分析

从实验的结果分析，闷料方法3比方法2土样实际含水率高出0.458%，本项目取土场天然含水率约为3.8%，土方填筑超过1200万m³，按最佳含水率6.5%，最大干密度2.19g/cm³计算，全线路基填筑需用水70.956万吨水。若按照节约0.458%计算，全线将节约用水70.956×10000×0.0458%=3250吨。通过试验结果我们不难看出，通过合理组织施工，错开高温时间洒水，利用夜间洒水闷料可以节约用水。而在实际施工中，可以根据试验结果确定每1m³填土需要的洒水量，做到洒水量精准控制，这对节约用水和提高路基施工质量均能起到积极的作用。

3.4节水措施应用

由于民勤当地极度缺水，洒水成本高，在不影响路基施工质量的前提下，尽量减少单位土方用水量对降低施工成本有着重要意义。在实际施工中，我们按照最佳含水率下降1%控制进行大面积填土碾压，即含水率按照5.5%控制。考虑到水分损失，参照对比试验，实际洒水量按照5.5%+（6.5%-6.348%）=5.65%控制。通过现场压实度检测结果来看，均能满足要求，且土样的实际含水率均在5.5%左右。与预期结果一致。

3.5需要说明的事项

本次试验结果是建立在比较理想的情况下取得的，例如：取土场的土样的最佳含水率和最大干密度均是通过平均值取得的，虽然本项目取土场的土样均匀，变化范围不大；本次试验是在当地9月份进行的，民勤当地一年中最热时间出现在7-8月份，且蒸发量不光受到气温的影响，还和风有很大的关系，如果出现大风，将加速水分蒸发，而本试验未考虑风的影响。本试验未考虑方法1主要有以下方面原因：（1）本项目取土场附近无水源，取土场距离施工现场平均运距超过50km，且沿线均没有合适的水源，若采用车辆运水，无疑会大大增加成本。（2）单独找场地闷料虽然土的含水率会分布的比较均匀，但需要增加额外的机械设备和倒运设备，且需要租赁单独的场地，这些也大大增加了施工费用。方法2中的洒水闷料方法只要组织得当，填料的含水率基本也能达到设计规范要求。所以结合项目实际未予以考虑。

实际施工过程中，要严格控制填土的分层厚度，且厚度要均匀，若分层厚度过大或过小，现场将难以掌握洒水用量。上料采用划网格，确保分层厚度均匀一致。本项目大力推动并严格执行路基标准化施工，路基填筑施工时严格按技术规范的要求施工，划分作业段，采取“四区段、八流程”施工法。这些方法措施有效的保证了路基施工质量，项目全线112公里路基一次验收合格率100%就是很好的证明。

4结束语

本项目节水措施的应用节约了大量宝贵水资源，尤其在民勤这样水资源极度匮乏的地区意义尤为重大，同时也为项目节约了施工成本，取得了可观的经济效益。随着我国高速公路规模扩大和不断向西部沙漠地区延伸，本项目应用的路基施工节水措施必将为其他沙漠地区路基施工提供很好的借鉴。

参考文献：

[1]JTGE60-2008.公路路基路面现场测试规程[S].人民交通出版社，2008

[2]JTGF80/1-2004，公路工程质量检验评定标准[S].人民交通出版社，2004