风积沙干压、湿压混合碾压施工技术的研究
时间：2020-12-13 08:08:22 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(中铁六局呼和浩特铁建公司，内蒙古 呼和浩特 010050)
摘 要：文章基于锡林郭勒盟白日乌拉至乌兰察布段公路的筑路实践，提出了风积沙干压、湿压混合碾压施工方法及路面底基层的特殊施工工艺，解决了利用风积沙筑路粒料类结构层中沙石料的嵌入难题，有利于风积沙的应用，降低了筑路成本。
关键词：风积沙；
干、湿碾压；
砂石料；
嵌入
中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)06—0244—03
白日乌拉至乌兰察布段公路，沿线以风积沙为主，地表均为移动、半移动沙梁和沙丘，地表起伏大，松散砂层厚。风积沙是此地区环境治理的顽症之一。由于这些地区的筑路材料（如砂石料、黏土、水）严重匮乏，大量的砂石料依靠远距离外运，增加了公路筑路成本。因此如何合理利用风积沙，既能够使风积沙碾压密实，又可以提高风积沙的承载能力，降低筑路成本，是目前迫切解决的问题。本文以“锡林郭勒盟白日乌拉至乌兰察布段公路垫层中的应用”研究为基础，通过在缺水地区用风积沙做路基填料试验和研究，提出了沙区公路风积沙施工碾压技术，对保证公路建设质量、节约公路建设成本，有很大的作用。
1 风积沙的击实特性
白日乌拉至乌兰察布段公路沿线的风积沙击实试验结果，如图1。
击实曲线表明：风积沙的击实规律和黏土、粉土不同，与砾石土相近，表现为随含水量增大，干密度先降低，基本经过一个低谷在上升，呈凹曲线型有两个峰值，最大干密度出现在含水量接近0和接近饱和状态（最佳含水率）处。表明风积沙具有干压实和湿压实两大特性。
2 风积沙常规碾压方法
由于风积沙颗粒均匀、粘性小，易于松散，压实较为困难，根据有关资料介绍，一般采用干压和湿压两种碾压方法。所谓干压是指风积沙在天然含水量状态下（一般为1％～2％）不洒水进行碾压，并使其达到规定的压实度；
而湿压是指洒水至饱和后进行常规碾压。此种碾压的特点是先对风积沙路基填方或挖方进行整平后，利用履带式推土机配合洒水车进行洒水至饱和（一般饱和含水量为15％～20％）后进行碾压。
由于风积沙颗粒均匀、黏性小，易于松散的原因，所以无论干压还是湿压，为了防止基层砂石料嵌入风积沙中，使其能够充分发挥作用，一般在风积沙表面铺设封层，常采用砂石料封层或铺土工布。这些方法的优点是可以保证风积沙筑路的工程质量。但是大量的筑路材料（砂石料等）依靠外运，筑路成本将会大幅度的增加；
另外干旱缺水地区采用全部的湿压风积沙，同样也会提高风积沙筑路成本。
3 白日乌拉至乌兰察布段公路风积沙压实技术
利用风积沙筑路时，路面结构形式一般为：沥青面层+路面基层和底基层+土工布或天然沙砾封层+风积沙路基。采用铺设土工布和砂石料封层目的是解决路面材料的嵌入问题。毫无例外，白日乌拉至乌兰察布段公路的设计路面结构形式为：4cm沥青混凝土+20cm级配砂砾+20cm天然砂砾+土工布+风积沙路基。
不利用土工布和天然砂砾封层，一般的施工工艺可以造成路面底基层砂石料嵌入风积沙，而利用又会增加筑路成本，因此研究解决基层材料的嵌入问题是降低风积沙筑路成本的有效途径之一。通过在白日乌拉至乌兰察布段公路试验和风积沙试槽的试验、分析、研究的基础上，总结出在湿压风积沙顶部，采用特殊的施工工艺可以解决此问题。但是白日乌拉至乌兰察布段公路沿线水源短缺，风积沙采用湿压所需要的大量水源无法满足，且砂石料运距较远（约150km），然而干压风积沙易造成的底基层砂石料的嵌入不能解决（不用封层和土工布），针对此种特殊条件，我们根据风积沙干压和湿压两大特性，对风积沙填筑底基层进行干压，在最顶部一层采用湿压的施工方法，解决了风积沙顶部砂石料的嵌入问题，取得了较好的效果。由于风积沙的易松散性特点，因而一般压路机不能直接在沙面上行走。通过现场试验总结，在经过履带式推土机或挖掘机分层初压后，普通压路机可以直接行走作业，这样不但提高了风积沙路基的压实效果，而且也提高了施工效率，具有显著的经济效益。
3.1 风积沙压实工艺
风积沙的压实分为两部分：底部各层采用干压实，顶部采用湿压实工艺。底部风积沙干压实工艺，如图2所示。
3.1.1 风积沙干压施工工艺。①测量放线：按照设计路线进行放线，定出路基边线。②清废：清除路基内风积沙路段表面30cm左右的植被、腐殖土。③开挖、填筑风积沙：按路基放样宽度，每层填筑厚度30～50cm，用推土机按路堤横断面全宽1次推筑成型。④分层初压：每推筑一层后，用推土机或挖掘机沿路线纵向大致整平，并碾压3～4遍。⑤调平整型：采用铲运机或平地机按放样高程和宽度调平顺适。⑥压路机静压：为了使得压路机能够在沙基上直接振动行走碾压，必须先利用压路机快速静力碾压2～3遍。⑦振动碾压：采用振动压路机（重型、超重型）高频、低振幅碾压，填方路段碾压3～4遍。⑧静压收光：由于振动碾压使得沙基顶部10cm左右较为松散，所以采用重型或超重型压路机静压2～3遍。顶层湿压实工艺如图3所示。
3.1.2 风积沙湿压施工工艺。①开挖完毕和分层碾压、填筑至风积沙层顶层后，利用平地机或铲车进行初平，使得整个路型符合设计要求，且沿路纵向堆成棱埂，棱埂高度10～15cm左右，棱埂的长度根据路线的坡度而定，一般不得大于50m。②洒水车洒水。洒水时为了防止陷车，采用倒走洒水，使得水路面形成径流，水面不要流出棱埂。水要洒得较为均匀。洒水至饱和后静置2～4h。③压路机碾压：先静力碾压1～2遍，然后振动碾压4～6遍。④利用平地机进行精平，使得高程符合设计要求。⑤再利用压路机进行静压收光。
3.2 压实效果分析
3.2.1 压实度、含水量检测。为了验证此混合碾压方式的效果及含水量的分布范围，进行了压实度和含水量检测，实验结果见表1。
注：压实度采用重型击实标准。
通过压实度和含水量检测结果可知：①风积沙在顶部进行充分洒水后，利用常规的重型压实机械可以达到规定的压实度要求，且压实度在顶部40cm内超过了97％，表明采用此种压实方法效果良好。②含水量随着深度的增大而减少，基本按每20cm减小3％左右，在80cm处已接近风积沙的天然含水量，由此可见，在利用湿压风积沙进行施工时，对顶部一层进行洒水，直接侵入深度可以达到60cm左右，可以满足湿压压实度要求及顶部直接进行路面结构层粒料的填筑。③60～80cm处压实度能够达到要求的95％以上，这是干压实的效果。所以风积沙分层碾压厚度不得大于60cm，最好以50cm为宜。④80cm范围内平均含水量为7.623％，扣除风积沙天然含水量1.96％，实际增加含水量为5.663％，与全部湿压洒水至最佳含水量15.56％，减少含水量7.937％，减少用水量达到51％，效果是明显的。
3.2.2 回弹模量及弯沉检测。在碾压完成的风积沙表面分别测定回弹模量试验和弯沉，其结果见表2。白日乌拉至乌兰察布段公路路基顶面设计弯沉为266.16（0.01mm），路基设计回弹模量为35MPa。
通过表2可知：①风积沙表面（沙基）的回弹模量值远大于设计回弹模量值；
并且大于室内实验的回弹模量值。由此说明利用此压实方法效果良好，完全可以达到设计要求。②弯沉值不论是单个值还是代表值均符合设计要求。③利用较大吨位（16t、18t的振动压路机）的压实机械，可以发挥风积沙的力学性能，其回
弹模量值也大大提高。
3.3 风积沙顶部砂石料施工工艺
普通的施工工艺可以造成路面底基层砂石料嵌入风积沙,通过白日乌拉至乌兰察布段公路的实验研究及检测、汇总,在湿压风积沙层顶面,利用如图4所示的施工工艺可以解决砂石料的嵌入问题。
3.3.1 风积沙路基、垫层洒水:在天然沙砾层施工前,先对湿压合格的风积沙路基、垫层表面均匀洒水，使得表面风积沙湿润。
3.3.2 压路机静压：利用压路机进行静压2～3遍，使风积沙表面平整、密实。
3.3.3 运料车运送沙砾料：用自卸汽车送天然沙砾料，运输应从路基、垫层一端开始倒退逐渐推进。运料车不得在风积沙路基、垫层上直接行走。
3.3.4 推土机（铲车）、平地机整平：推土机摊铺料、平地机整平，路基全宽一次进行，形成流水作业。
3.3.5 洒水碾压：洒水至稍大于砂石料最佳含水量的1％～2％。振动压路机先快速静压2～3遍，然后采取高频、低振幅碾压3～4遍。
4 经济性分析
以白日乌拉至乌兰察布段公路为例进行经济性比较分析：白日乌拉至乌兰察布段公路路基宽度12m，天然沙砾层宽度9.0m，风积沙的重度为2.55～2.65g/cm3之间，取2.6g/cm3；
风积沙天然含水量为1.96％，风积沙最佳含水量为15％，采用干-湿碾压法节约用水以50％计算。原设计土工布全幅路基铺设12m，分层填筑压实总厚度平均80cm，按照目前通用的施工方法进行经济性对比，对比结果如图3所示。
注：1每米节省成本为各种施工方法与干、湿碾压方法材料成本的差值。2水的单价包括运费、人工费等；
土工布为招标单价。
通过表3可知，采用底部分层干压，顶部湿润的风积沙压实工艺，其经济成本比平常的施工工艺大大降低，经济效果是显著的。
5 结语
理论分析和工程实践均表明，风积沙具有干压实和湿压实两大特性，采用对风积沙路基填筑底层用干压实和顶层湿压实的施工工艺及风积沙顶部砂石料填筑的特殊施工工艺后，解决了风积沙路基压实及路面结构层砂石料的嵌入难题，这对缺水及筑路材料大量外运的施工区利用风积沙筑路具有特别重要的意义，而且经济效益是极为显著。
［参考文献］
［1］ 国标.JTG F10-2006公路路基施工技术规范［S］.
［2］ 国标.JTG F80/1-2004公路工程质量检验评定标准［S］.
