1.3 風積沙地區工程建設

風積沙是在干旱、半干旱氣候環境下形成的一種特殊地質材料，由于過去在沙漠地區工程建設的項目不多，積累的經驗不夠，相關的規范也缺少以風積沙作為筑路、筑堤、筑壩材料和作為地基土體的詳細規定，對工程設計和施工難以起到應有的指導作用。

隨著我國社會和經濟的發展，需要在荒蕪的風積沙地區興建公路、鐵路、水利等工程設施，這就要求工程師們深入工程實際，詳細了解各地區風積沙材料的工程性質，探索和總結工程經驗，為后續工程項目提供借鑒。雖然，經過多年的工程研究和實踐，取得了一些成果，但總體來講，目前國內對風積沙工程性質和工程應用方面的研究尚處于初期階段，還缺乏系統研究和總結；對于風積沙的工程實踐經驗和研究成果比較零散，一般還局限于具體工程項目，沒有形成相應的規范性標準。

1.3.1 公路鐵路建設方面

近些年來，我國在沙漠地區建設完成的交通方面的工程比較多，其中尤以公路建設項目居多，修建完成的許多沙漠公路已經投入應用多年，使用效果良好。例如，經過毛烏素沙地南緣的國道G210線高速公路，橫穿塔克拉瑪干沙漠地區的沙漠公路，穿過渾善達克沙漠的赤峰境內省際通道公路，處于古爾班通古特沙漠的省道S201線克拉瑪依至榆樹溝段公路改建工程，經過烏蘭布和沙漠邊緣的丹東—拉薩國道主干線內蒙古境內哈德門至磴口高速公路等。

鑒于在沙漠地區其他筑路材料缺乏，采用風積沙作為主要的筑路材料成為一種非常必要的需求。但風積沙的工程性質與一般道路建筑材料有顯著不同，是一種有待研究完善的非常規筑路材料。同時，在風積沙的土工試驗過程中也完全可能會出現異常現象。

隨著國內公路建設多年來的高速發展，在沙漠區域修建公路的工程范例很多，針對沙漠區公路地基和筑路材料方面的工程研究成果和實踐經驗比較豐富，獲得了風積沙工程性質的大量真實有效試驗資料和數據；對風積沙材料在公路建設中的應用與防護方面也探索出許多實用可靠的施工技術和措施。

在公路建設設計方面，沙漠地區人煙稀少、筑路材料缺乏，所需的砂石料、水泥、瀝青、鋼材等材料均需遠途運送。為降低工程造價，本著就地取材的原則，路基設計方案常以風積沙為主。一方面風積沙填筑的路基具有整體穩定性好、沉降量小且均勻、水穩定性好等優點，并可以作為隔斷層解決鹽漬化問題，作為路面結構層并參與路面計算的研究和實踐結果表明，風積沙填筑的路基能夠保證工程質量；另一方面利用當地豐富的風積沙作為修建路基填料，基本解決了沙漠地區公路建設筑路材料匱乏的難題，可以降低工程造價。

在公路建設施工方面，雖然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，但其在天然條件下呈松散狀態，黏聚力幾乎為零，一般機具難以在其上直接行駛，普通鋼輪壓路機根本無法碾壓至規定的壓實度。同時由于沙漠地區特殊的氣候條件和地質狀況，使沙漠公路的施工比一般環境條件下的公路施工難度要大得多。雖然目前現行公路工程施工規程、規范當中還沒有一套完整的用風積沙作路基填料的施工流程、壓實方法和壓實標準的規定，但通過多年的試驗及嘗試，總結出許多較為方便、實用的施工工藝，以及施工控制中的要點。例如針對公路沿線水源缺乏而探索和使用的干壓法施工技術，在多條沙漠公路予以應用，對保證公路建設質量、節約公路成本有很大作用；其他諸如風積沙濕壓法（水墜法+挖掘機或推土機碾壓、水墜法+振動壓路機碾壓等）、不同形式的夾層法施工工藝、采用固化材料進行風積沙固化的措施和工藝等，都在不同的公路和鐵路工程建設中得到研究和應用，并且取得了良好的質量效益和經濟效益。

在路基施工質量檢測方面，路基壓實度是衡量施工質量的重要指標，也是保證道路有足夠高的強度和穩定性，以及較長使用壽命的關鍵。各國測定路基壓實度的方法很多，如環刀法、灌砂法、核子密度儀法，以及由振動壓路機直接測量壓實度等方法，不同的壓實度檢測方法適用于不同的路基和材料。但對于風積沙而言，一方面其土質疏松，檢測時土樣容易發生擾動而改變原有狀態，使檢測精度受到一定影響；另一方面風積沙黏結力嚴重不足，在含水率小于3%的情況下，采用常規的試驗檢測方法獲取壓實度值的難度比較高，測試成果的誤差也比較大。針對于此，許多工程技術人員通過不同公路項目的工程實踐，對規范中的常規土工試驗裝置和方法進行了改進和完善，進一步探索和改造出不少合適且實用的檢測方法。

展望未來，根據中國西部開發遠景規劃和西部各省（自治區）沙漠地區公路發展規劃，將修筑相當數量的沙漠公路。而風積沙是沙漠地區最豐富和最廉價的物質材料，其具有水穩定性好、沉降均勻以及受不利季節影響小等特點，并且分布廣泛、取材方便，因此在沙漠地區修筑公路首選用風積沙作為路基填料。

1.3.2 巖土工程建設方面

在巖土工程建設方面，達拉特電廠至豐鎮電廠的超高壓輸電線路可以作為一個工程范例。該超高壓輸電線路穿越庫布其沙漠，經過地區為風積沙構成的活動性及半活動性沙丘，土質為細砂，其含水率低、流動性大。在沙漠地區建造承受上拔荷載的輸電線路鐵塔基礎，其設計依據及穩定性如何是設計關鍵，國內外尚無可靠的試驗依據。內蒙古工業大學、內蒙古電力勘測設計院劉文白、曹玉生等研究者，通過室內模型試驗和現場原型試驗的位移、土中應力、破壞形式測試，提出了風積沙的上拔破壞機理和設計計算模式，使鐵塔基礎達到了設計上安全、可靠、經濟和便于施工的要求。

1.3.3 水利工程建設方面

目前，國內外在活動沙漠地區進行大規模水利工程建設的范例還比較少，相應地，風積沙在水利工程建設方面的應用和研究成果也非常珍貴。近年來我國在沙漠地區先后建設了一些大中型長距離輸水工程，例如，甘肅省景電二期向民勤調水工程，渠線穿越騰格里沙漠南緣，經過地段風積沙層厚達數十米，在沙漠段修建由風積沙填筑的渠堤，該工程于2000年9月全線建成；新疆某沙漠明渠的建成則標志著我國在沙漠中修建大型輸水工程在選線、防沙治沙、風積沙地基穩定性、沙漠明渠的斷面結構、風積沙地基加固與施工方法以及沙漠風積沙的工程地質等方面的研究已取得重大突破性進展，填補了我國水利工程建設史上的一項空白；其他還有內蒙古河套灌區節水工程、寧夏毛烏素沙漠邊緣興建的月牙潮揚水工程渠線，也是穿越風積沙丘的輸（引）水工程項目。

除此之外，最近在內蒙古境內的黃河干流上建設中的黃河某水利樞紐工程，其土石壩段處在烏蘭布和沙漠區內，目前土石壩已經施工完成。