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1、工程概况及重难点分析
就我国目前的情况来看, 大多数学者对无粘土地基土的抗剪强度、路基的稳定性和变形、相关的物理力学性质以及工程的具体特性研究项目相对比较多, 但是对于沙漠风积沙工程中所涉及的相关问题没有更多的进行研究, 所以对风积沙压实工艺也没有很好地了解和掌握, 也没有非常规范的施工技术。我国目前在内蒙、陕西以及新疆等地对沙漠区域的路基路面的防护工作进行了更加深入的研究。尤其是对近些年来在新疆塔克拉玛干沙漠当中成功修建的一条三级沙漠公路, 其长大300多千米, 相关专家充分结合该公路的路基路面施工工艺以及压实机械设备的使用等各个方面的情况对其进行了较为深入的研究, 取得了非常可观的成效。可是研究成果中涉及到高等公路风积沙路基的内容还是比较少, 在具体的修建过程中主要是参考现有的一些标准和规范来实施, 据相关统计显示, 这样所修建出来的工程质量存在很多的隐患和问题, 想要不断提升沙漠地区公路的修建质量就需要不断加大对其压实工艺和含泥量对风积沙路性能的研究与分析。
2、风积沙颗粒级配分析
现依托阿拉善右旗某工程项目, 选取该项目连接线、主线处处的风积沙试样进行筛分试验, 具体桩号为LK9+850、LK9+950、K116+200、K116+400, 由于风积沙颗粒较细, 使用的筛孔孔径依次为1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm, 每次筛分试样均为400g, 根据筛分结果计算出沙样不均匀系数、级配系数、细度模数、天然密度、天然含水量等数据。由试验数据可知, 该4种试样不均匀系数Cu均小于5, 级配系数Cz在0.45-0.47之间, 表面沙样级配较差, 风积沙天然密度在1.27-1.30之间, 四种沙洋均为级配不良沙, 连接线及主线风积沙天然含水量均较小, 沙洋颗粒粒径主要集中在0.075-0.25之间, 根据工程分类标准, 以上沙洋均为细沙, 因为四类沙物理性质大概相同。
风积沙主要是由长石、岩屑以及石英三种成分所组成, 这三种物质的总量占到了总沙样质量的百分之九十左右。其中岩屑包含的成分相对比较复杂, 在变质岩和火成岩当中通常都可以看到。除了这些物质之外, 在风积沙当中还含有一些其他的物质, 有黑云母、白云母、黄铁矿、褐铁矿、角闪石、绿泥石以及皓英石等等多种矿物质。
3、风积沙压实特性试验
在对风积沙进行室内试验的时候, 对其干密度的确定直接影响着后期整个沙漠公路路基压实质量的好坏, 如果所确定的干密度过大便会使得施工现场的压实程度很难达到该标准, 这样很容易造成施工过程中对人力物力以及财力的大量浪费。另外, 由于压实度没有达到相关的规定和标准, 相关的管理人员和监理人员总觉得不踏实, 总是担心该密实度是否可以确保公路路基的稳定性和安全性能。害怕在施工过程中总是频繁出现一些路基病害以严重影响公路的正常使用;而如果所确定的干密度值过小的话, 在具体的施工过程中很容易就可以达到其要求的标准, 这样一来路基的质量便得不到很好的保障, 进一步还会引起各种路基病害的出现, 严重影响公路的使用寿命和服务水平。
为了更加准确地确定出风积沙材料的干密度, 研究人员分别进行了底部振动试验和标准击实试验, 分别讨论了在不同情况下各种因素对风积沙干密度的影响, 同时还进行了大量的室内试验, 对干风积沙干密度的变化规律进行了对比分析, 其研究成果如下:
(1) 在标准击实试验过程中, 确定出风积沙的干密度值从小到达分别为:轻型Ⅰ (小击实筒三层填料) 、重型Ⅱ (小击实筒五层填料) 和重型Ⅲ (大击实筒三层填料) 。该研究结果表明, 击实功越大, 风积沙干密度就会越大。这主要是因为在击实功体积不变的状况下, 随着填料层数的不断增加, 对风积沙颗粒的击实效果就会越好, 从而使得其干密度就越大。
(2) 在对风积沙进行振动的过程当中, 随着振动时间的不断延长有可能会出现振实—振松—振实不良现象的循环出现。在对风积沙实施振动的时候并不是振动时间越久就越好, 因为在最初开始振动的时候, 沙粒之间会互相移动和填充, 从而使得风积沙逐渐变得密实。可以随着振动操作的不断实施, 沙粒之间还会不断地移动, 进而便会变得疏松, 再进行振动又会变得密实, 就这样不断地循环反复。而且由于沙粒之间的移动是毫无规则的, 所以其密实状况的时间间隔也没有一个固定值。
(3) 风积沙的含水量直接决定着沙粒之间的润滑程度, 同时也影响着沙粒移动过程的阻力大小, 由于干沙的粘聚力几乎为零, 所以在振动的时候非常容易移动, 从而需要的振动时间就会相对比较短, 反之则需要较长时间的振动操作。
(4) 底部不稳定试验的实施的过程中, 通常情况下干沙表面的压力都控制在4KPa左右, 经过5分钟的振动其干密度便可以达到1.84g/cm3, 在增大其表面压力的同时也在一定程度上增加了其自身的重量。经过相关研究表明, 在0.5KPa压力值下对其进行7分钟的振动便可以使干密度达到1.83g/cm3, 相比较而言, 只比上一种方法减小了0.5%, 同时也减轻了自身的重量。
结论
本文对内蒙古阿拉善巴丹吉林沙漠地区风积沙进行采样分析, 通过三种试验方法确定该地区类型风积沙应该采取的击实方法, 对后续路基施工压实度的确定起到了重要的作用, 也为该地区风积沙施工提供了重要的参考。
摘要：沙漠地区的风积沙在不同的地区其颗粒的组成和相应的化学性质都有着一定的差异性, 在具体工程实施过程中其特性也有着非常明显不同, 而沙漠地区风积沙工程的特性对路基的稳定性和沉降情况都有着直接的影响。所以在施工实施之前就开展相关的风积沙压实试验对于整个道路的设计、检测以及施工过程都可以起到一定的帮助。鉴于此, 本文先介绍了工程的概况及实施中的重难点, 然后对风积沙颗粒级配和风积沙压实特性试验进行了一定的分析与研究。
关键词：风积沙,试验,压实,特性
参考文献
[1] 陈晓光.风积沙特性及筑路问题探讨[J].公路, 2000, 45 (5) :1–3.
[2] 张生辉、陈忠明, 《无砂石料地区公路修筑技术研究报告》, 1996年.