風積沙路基密實度控制措施探究

閆 飛

（中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島266061）

1 風積沙特性

1）風積沙屬砂性土，粒徑分布在0.074-0.250mm之間，含量達90%以上，不均勻系數(shù)為1.35，粉粒和粘粒含量較少，抗剪能力差。

2）天然含水率低、非親水性、非濕陷狀態(tài)。沙漠地區(qū)降水少，而且蒸發(fā)快，風積沙天然含水率較小，一般在0-3.8%之間，沙粒表面對水基本沒有物理吸附作用，最大吸水率不足1%，同時沙粒遇水能保持原有的結(jié)構(gòu)骨架，水穩(wěn)性好。

3）壓實特性。風積沙沉降量小、壓縮快、徐變小，施工時宜采用較小的松鋪系數(shù)（1.02-1.05），壓實后的最大干密度可達到天然狀態(tài)下密度的1.2-1.4倍，由松散到密實的壓實過程較短；風積沙有在干燥狀態(tài)和最佳含水率狀態(tài)下均可壓實達到密實狀態(tài)的特性，即干壓實（含水量0-1%）和濕壓實（最佳含水量13%-16%）兩大特性。

2 最大干密度確定

1）以標準錘擊試驗確定風積沙最佳含水量。由于擊實功越大，所產(chǎn)生的干密度也越大，同時在擊實功和體積一定的情況下，填料層數(shù)的增多使得風積沙顆粒被擊實的更充分，所得的干密度也越大，所以本試驗采用大擊實桶三層填料。不同含水量狀態(tài)下得到的最大干密度如下表所示：

表1 風積沙最大干密度隨含水量變化試驗結(jié)果

結(jié)果分析：風積沙在干燥狀態(tài)和最佳含水量13.45%狀態(tài)下均達到最大干密度，符合風積沙具有干燥狀態(tài)和最佳含水量狀態(tài)下可被壓實的特性，并得到本樣本沙樣的最佳含水量為13.46%。

2）以振動臺法測定振動時間對最大干密度的影響。表面不加載狀態(tài)下，風積沙在干燥狀態(tài)下，振動時間對干密度的影響如下表所示：

表2 干沙在不同振動時間下的干密度

風積沙在飽水狀態(tài)下，振動時間對干密度的影響如下表：

表3 飽水沙在不同振動時間下的干密度

本試驗表明：風積沙存在振密-振松-振密的過程，振動時間不是越長越好，干燥和飽水狀態(tài)下的風積沙試樣，在不同的振動時間內(nèi)干密度出現(xiàn)峰值，之后所得干密度下降。由此可知，實際施工過程中，過多的碾壓次數(shù)，可能對風積沙路基產(chǎn)生不好的效果。

3）在表面加載的情況下，測定干沙和飽水沙在振動臺上的測得的最大干密度及振動時間：

表4 干沙在不同表面壓力加載下最大干密度及振動時間

表5 飽水沙在不同表面壓力加載下最大干密度及振動時間

試驗分析：干燥和飽水狀態(tài)下，風積沙干密度大小在表面加載和振動時間兩方面作用下，并不是越大越好，從施工經(jīng)濟性考慮選擇干砂表面加壓0.5k P a，振動7min，飽水沙表面加壓4kPa，振動5min，兩狀態(tài)的干密度分別為1.83g/cm3、1.86g/cm3，作為施工中的期望狀態(tài)。

3 風積沙路基壓實度控制

對比干沙和飽水沙最大干密度，飽水狀態(tài)比干燥狀態(tài)所得的最大干密度并沒有太大差距，在沙漠地區(qū)自然環(huán)境干燥，缺少湖泊河流，風積沙灑水施工需要花費較大的施工成本。在干燥狀態(tài)下，風積沙路基壓實度可以達到較高值，本項目路基施工以干壓法為主。

1）壓實機械的選擇：風積沙無粘性、粘聚力極小，在路基表面存在10cm左右的松散層，導(dǎo)致部分車輛無法正常行駛。因此，在風積沙路基上能夠用于壓實的設(shè)備有前后雙驅(qū)動的自行式振動壓路機和推土機。

2）松鋪厚度：風積沙填筑的松鋪厚度無明確的規(guī)定，根據(jù)壓路機的有效作用深度以及風積沙表層總會產(chǎn)生松散層，將每層的松鋪厚度定為30-40cm。

3）壓實遍數(shù)：根據(jù)室內(nèi)干密度試驗，通過現(xiàn)場實際碾壓次數(shù)以試驗檢測，采用推土機在松鋪厚度30cm條件下，推土機碾壓5-6遍壓實度達到97%，達到峰值，以后隨著碾壓遍數(shù)增加，壓實度下降。采用20t光輪壓路機，松鋪厚度40cm，弱振碾壓4遍后壓實度可以達到94%以上，碾壓6-8遍能達到96%。

4 結(jié)語

本標段路基施工以干壓法施工為宜，綜合考慮成本經(jīng)濟條件，采用推土機壓實，松鋪厚度30cm，碾壓5-6遍，用光輪壓路機收面即可滿足施工要求；采用20t光輪壓路機，松鋪厚度40cm，弱振碾壓6-8遍滿足施工要求。

［1］肖均.榆神高速公路風積沙路基壓實工藝研究[J].路基工程,2005(05).

［2］陳忠達,李萬鵬.風積沙振動參數(shù)及振動壓實機理[J].長安大學學報：自然科學版,2007(01)

［3］楊人鳳.風積沙壓實機理及壓實特性[J].長安大學學報：自然科學版,2011(04).