风积沙路基干压法施工工艺探讨

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【摘 要】在总结国内风积沙路基施工的基础上，结合榆绥高速公路某标段具体施工实践，提出了风积沙路基干压实工艺施工要点及施工注意事项，有利于保证风积沙路基的施工质量，并为今后同类工程的施工提供参考。

【Abstract】Based on the summary of construction of subgrade on aeolian sand, and combined with an actual case on a certain section of Yulin-Suide Expressway, the dry compaction technology, main points and considera-tions were put forward, which was good for ensuring the construction quality and provided reference for similar projects.

【关键词】风积沙；施工工艺；干压实法；路基

【Key words】aeolian sand; construction technology; dry compaction; subgrade

中图分类号：U416.1 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)0４-0047-03

0 引言

中国是一个多沙漠国家，沙漠面积约1.3×106 km２，占全国土地总面积的13.6%，主要分布在新疆、甘肃、内蒙古、宁夏、青海等西部省区。根据中国西部大开发的远景规划和西部各省（区）沙漠地区公路发展规划，未来将会在沙漠地区修筑相当数量的公路。因此，风积沙将成为该地区最丰富和最廉价的路基填筑材料。

风积沙一般具有结构松散、级配不良、空隙率大、透水性强、保水性差、水稳性好、粘聚力小甚至无粘聚力以及抗剪强度低等特点。在自然状态下含水率低，最低不足1%，最大不超过5%。由于上述特殊的物理性质，使得其在外力的作用下很容易发生移动，因此风积沙路基很难被压实。

1 风积沙的工程特性

风积沙的工程特性主要包括击实特性与振动压实特性两方面。

1.1 击实特性

土的压实是通过碾压、冲压等外力手段，克服土颗粒间的粘聚力和内摩擦力，将空气和水分挤出，使土颗粒间相互移位靠拢，从而提高土的密度，以增强土体抵抗外部压力的能力。但对于风积沙来说，由于其干燥松散，粉粒与粘粒含量很少， 粘聚力近似为0。因此，对风积沙路基施加的压实力只是用于克服其颗粒间的内摩擦力［1-2］。

对风积沙进行的重型击实试验结果表明：风积沙的击实规律与粉、粘性土有很大差异，和砾石土相近，有两个峰值，表现为当含水量接近0时，干密度较大，随含水率增大，干密度先降低，经过一个低谷后，再上升，直至达到最佳含水率时的最大干密度，此后干密度又随含水量的增大而减小，如图1所示。从中可以看出风积砂最大干密度出现在含水率接近0及最佳含水率处，表明风积沙具有干压实和湿压实两大特性。

国外近几年已开展过一些对风积沙进行干压实或低含水量压实的试验研究工作。瑞典戴纳派克公司曾用CM13振动压路机和CA25振动压路机进行了大规模压实试验，压实的对象有3种，一种是完全干燥的沙，一种是饱和状态的沙，另一种是介于干燥和饱和状态之间的沙。试验结果是干沙压实密度最大，而且不论是表层还是深层都是如此。意大利和德国的压路机生产企业也分别用CA25D型和CH44型振动压路机对细沙进行了干压实试验，压实度分别达到95%和100%。试验的结果还表明：干压实要取得最佳效果，含水量不应大于1.0%～1.5%。

1.2 振动压实特性

对于风积沙来说，由于粘聚力基本为0，振动时易使颗粒处于运动状态, 所需的惯性力也较小，从而使得振动压力波波及到较大的深度，获得较大的有效压实深度和较好的压实效果， 有效压实深度一般可达到1～2 m。另一方面，从振动原理可知，当振动压路机的振动频率接近风积沙的自振频率时，其颗粒的被迫振幅将增大，同时内摩擦力降低，这是获得良好压实的有效途径［3-4］。因此，振动压实是对沙基进行压实的最有效手段。

通过振动台法对风积沙的振动压实特性进行研究。试验结果表明，在天然含水率状态下，风积沙的最佳振动频率为40～50 Hz，振幅为0.4～1.0 mm。

2 风积沙干压法施工工艺

风积沙路基的干压法施工在国内很多沙漠高速公路（如榆林至靖边高速公路、靖边至王圈梁段高速公路等）上被广泛采用［5-7］，对部分工地的压实方案统计如表1所示。

根据表1，总结风积沙路基干压法的施工工艺如下。

（1） 机械设备的选择。风积沙路基压实机械的选择除满足压实的技术要求外,还应根据工程规模、场地大小、压实机械效率及工期要求等因素综合考虑。应选择在沙漠中能自由行走、前后轮驱动的质量不小于18 t的振动压路机及功率不小于140 hp的履带式推土机。

（2） 运输填料。推土机从路基两侧或短距离内纵向调配或运至填方路段内。

（3） 摊铺填料。对推运至填方路段内的填料，采用推土机或推土机配合平地机整平。每层松铺厚度不得超过40 cm，采用挂线施工的方法控制松铺厚度。

（4） 推土机稳压。推土机稳压时按照一般土方路基的压实工艺，从路基边缘向内侧逐轮碾压，碾压时轮迹重叠宽度不小于1/2单轮宽度，稳压2～3遍。

（5） 振动压路机复压。振动压路机复压主要采取弱振压实（高频低幅）方式为主，压实3～6遍以上,碾压时轮迹重叠宽度不小于1/3轮宽。

（6） 推土机终压。推土机终压工艺与推土机稳压工艺相同，碾压时轮迹重叠宽度不小于1/2单轮宽度，终压2～3遍。

施工时，推土机或压路机的碾压行驶速度最大不超过4 km?h-1，碾压时直线段由两边向中间，小半径曲线段由内侧向外侧，纵向进退式进行。前后相邻两区段(碾压区段之前的平整预压区段与其后的检验区段)应纵向重叠2.0 m以上，达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。