风积沙的特性研究及施工技术

Ｄ０●拍矗Ｗｌｏｄｏｗｍ　圃　风积沙的特性研究及施工技术　王　刚　孙苏阳　张晋阳　苏厚凯　田　峰　中建三局基础设施工程有限公司　摘要：风积沙作为一种路基填料，对于修建在沙漠地区的工程，得到了广泛的运用，为了更好的进行风积沙路基的施工，研　究其物理特性和力学特性具有重要意义。本文通过查阅相关资料，选取（甘其毛都一临河）地区隆强取土场的风积沙。进行了大量　试验，并结合国道２４２甘临一级公路工程，对于风积沙的压实特性和压实机理，以及工程特性和特点进行分析，总结出风积沙的物　理特性和力学特性。并结合工程实际，总结出一套风积沙的施工技术。　关键词：风积沙；路基填料；物理特性；力学特性；质量控制　１　引言　我国是一个多沙漠国家，其中仅在内蒙古地区沙漠占比　就达到了２９．９％。随着一带一路政策的推行，越来越多的基础　设施项目在中西部展开，而风积沙作为一种路基填料，在此类　工程的路基填筑中将会得到了广泛运用。所以对风积沙的特　性的研究，非常具有现实意义。　目前，对于风积沙在工程领域的应用。国内外都取得了　定的成就和经验，比如在１９９４年，京沈高速公路国际段有近　７０ｋｉｎ的路基材料使用了风积沙，意大利和法国等高速公路的　修筑中，采用了风积沙。但是，对于风积沙的路用性能研究都　是结合当地公路建设基础进行的，局域性明显，没有广泛性和　适用性。对于其它此类的工程，没有借鉴意义。因此，进一步　研究风积沙的物理特性和工程特性是非常必要的。　一Ｉ一１类风积沙：无塑性级配不良沙，即颗粒组成中＜０．０７５　组分质量小于总质量的５％。　Ｉ一２类风积沙：有塑性级配不良沙，即颗粒组成中＜０．０７５　组分质量小于总质量的５％。　ＩＩ类风积沙：含细粒土沙，即颗粒组成中＜０．０７５组分质量　占总质量的５％一１５％，其特点为塑性指数较大。　通过上述分类可知，风积沙的主要颗粒组成主要集中在　０．５ｒａｍ～０．０７５ｍｍ范围之内，由此可以说明风积沙的机械组成　很细，表面积很大。为了进一步判断风积沙能否作为一种良　好的路基填料，还需要知道风积沙的不均匀系数与曲率系数。　对于风积沙的不均匀系数和曲率系数，可以通过如下的计　算所得：　Ｃ　＝ｄ　。／ｄ。。　ｃ　＝　（２．１）　（２．２）　２风积沙的特性分析　２．１　风积沙的物理特性　为研究风积沙的物理特性和力学特性，需要进行一系列　室内土工试验，通过结合试验具体数据，总结出风积沙的物理　特性和力学特性。　试验取用甘其毛都一临河地区隆强取土场的风积沙，试　样外观黄色、无杂质、干燥，试样总重量为３６０ｋｇ。试验内容主　要包括颗粒级配、比重、液塑限、相对密度以及最大干密度，试　验仪器包括标准圆孔筛、电子天平、数显鼓风干燥箱、多功能　击实仪、路面强度试验仪、液塑限测定仪。　（１）风积沙颗粒级配。为了了解风积沙的颗粒级配，首先　要对所取试样进行筛分试验，所得的筛分结果和级配曲线见　图１所示：　式中：ｄ．。、ｄ　。、ｄ　——分别为小于该粒径的颗粒质量为　１０％、３０％、和６０％的粒径，ｍｍ。　通过式２．１、２．２的计算，得出风积沙的不均匀系数Ｃ　为　１．６，曲率系数Ｃ　为０．７８。按照ＧＢ／Ｔ　５０１４５－－２００７（（土的工程　分类标准》中的规定。风积沙属于级配不良的细沙。　（２）风积沙的击实曲线。国道２４２一级公路项目路基填料　风积沙为ＩＩ类风积沙，宜采用标准击实法（与粘性土试验方法　致）。击锤质量为４．５ｋｇ，每层击数为９８，落距为４５ｃｍ。通过　标准击实试验，得出风积沙的最大干密度和最佳含水率。　一图２风积沙击实曲线　由图２可以看出：国道２４２一级公路（甘其毛都一临河）地　图１风积沙颗粒级配曲线　由图１可以看出：国道２４２一级公路（甘其毛都一临河）地　区隆强取土场的风积沙组成主要分布在０．５ｒａｍ～０．０７５ｍｍ范围　之内，占到９５％左右，对此我们可以对该地区的风积沙作出如　下分类：　Ｉ类风积沙：（Ｉ类风积沙又分为以下两种）　区隆强取土场的风积沙最大干密度为１．７３ｇ／ｅｍ￣，最佳含水率为　１４．９（％）。最佳含水率和最大干密度符合具体施工的要求，通　过图２还能发现，风积沙的密度变化范围不大，最疏松状态的　干密度可以达到最紧密状态干密度的８０％左右。这表明风积　沙从松散状态到密实状态的压实过程较短。在工程实际应用　中，风积沙作为一种路基填料，由疏松状态到压实到设计压实　度时间较短。可以作为一种优质的路基填料进行使用。　８７　２０１７．１２　墨熊　（３）风积沙的液塑限指数。试样取用甘其毛都一临河地　区隆强取土场的风积沙，利用液塑限测定仪，进行三次试验，　通过３组对比试验，利用烘干法测定试样含水率，通过相　关数据，作出线性相关曲线如图３所示：　表１　风积沙的特－眭研究　名称　特性　分类　具体描述　备注　外观　黄色、无杂质、干燥　／　风积沙的主要颗粒　根据风积沙　组成主要集中在　颗粒级配曲　颗粒配级　０．５ｒａｍ～０．０７５ｒａｍ范　线大体可分　嗣之内，占到９５％　为两类　左右　不均匀系数　不均匀系数Ｃ　为　表明风积沙　与曲率系数　１．６曲率系数ｃ．为　是一种级配　０．７８　不良的积沙　物理特性　最佳含水率为　｜　最佳含水率　１４９％　．风　积　沙　最大干密度　最大十密度为　１．７３ｇ／ｅｍ　｜　图３锥入深度与含水率（ｈ—ｗ）关系图　观察上图可知，风积沙的液限为２５．０％，塑限为１９．６％。其　塑形指数为５．４。通过风积沙的液塑限数值，可以发现风积沙　南可塑状态到半同体状态界限含水率不高，这表明风积沙在　施Ｔ过程中很容易由可塑状态变为半固体状态。说明风积沙　具有良好的］二程施工性质。　最疏松状态的　ｊ：密　压实时间较　干密度特性　度为最实状态的　短，是一种　８０％　良好的路基　填料　夜塑限指标　力学特性　ＣＢＲ值　承载比数值在１２～　风积沙容易　１４左右　被　实　３风积沙的施工　研究材料的物理性质和力学性质，其最终日的都是为了　具体的施Ｔ。只有了解了事物的本质，才能做到有条不紊，成　竹在胸。　对于风积沙的应用，国道２４２甘临一级公路第四标段是一　个很好的工程实例。国道２４２甘临一级公路位于内蒙古地区，　内蒙古地区沙漠占比很大，具有广泛的风积沙资源。所以该　Ｔ程的路基填料全部使用风积沙进行填筑。下面，将结合本　实际Ｔ程，具体谈谈风积沙的施Ｔ技术。　３．１风积沙运输　在风积沙的运输、施工过程中，经常存在风积沙被风吹起　污染环境的问题。须采取大吨位自卸汽车进行风积沙的运　输，并且要求汽车状态良好，车箱封闭相对较好，在运输过程　中，避免漏沙现象。由于风积沙一般情况下的含水量均较低，　可采取装车后在风积沙表面洒水湿润的方法或进行帆布覆盖　的方法，减少风积沙对环境的污染。　３．２风积沙洒水　风积沙施工需要大量及时的洒水，所以须保证有充足的　水源和配套的上水设备。现场洒水时，须并且采取分格的方　式，这样就保证了洒水均匀，防止漏洒、过洒现象的发生，保证　了风积沙的施工质量。　３．３风积沙碾压　由于风积沙成型后的抗剪强度较差，振动压路机　实后　表层５ｃｍ～ｌＯｅｍ密实度较低呈松散状，作为中间层，不会影响　路基质量。这是因为风积沙透水性好，上层施　时，水在沙层　中直接往下渗，该松散薄层的含水量增大，在　路机的作用　下，密实度将达到规定值。　２．２风积沙的力学特性　风积沙的丁程力学特性直接影响着风积沙的整体强度及　稳定性。为此，本文进行了大量的相关实验研究，并结合同道　２４２一级公路，得出了风积沙的承载比数值。　风积沙的承载比。为了测定风积沙的承载比数值，进行　了一系列相关试验，试样取用甘其毛都一临河地区隆强取土　场的风积沙，该地区的风积沙黄色、无杂质、十燥。试验仪器　包括标准圆孑Ｌ筛、电子天平、数显鼓风干燥箱、多功能击实仪、　路面强度试验仪、标准测力仪。进行室内试验。　通过试验数据，作　压实度与承载比之间的线形相关曲　线如图４所示：　图４承载比与压实度关系图　由冈４可知，风积沙承载比数值在１２～ｌ４左右，填料的承　载比数值越大，表明填料越容易被压实。这表明风积沙作为　种填料，具有很好的力学性质，所以在实际工程中，可以被　广泛使用　一４结论与展望　本文通过一系列土丁试验，研究ｌ『风积沙的物理特性与　力学特性，包括风积沙的级配曲线、风积沙的分类、液塑限指　标和最大干密度。并且通过实验研究了风积沙的承载比这一　重要的力学指标。　通过在国道２４２甘临一级公路中风积沙的成功运』Ｌ｝ｊ，结合　Ｔ程实际，总结出一套风积沙的施Ｔ技术，为以后相似的过程　提供了宝贵的经验。　２．３结论　在此次研究过程中，进行了一系列室内土工试验，包括筛　分试验，击实试验，液塑限滴定试验，风积沙承载比试验等，通　过上述的相关实验和研究，对于风积沙的物理性质和工程性　质有了全面的了解，在以后的工程实际中就能够应用自如。　对于上述的试验结果，可以总结出以下结论，如表１所示：　８８　２０１７．１２