沙漠公路风积沙干压实工艺控制与分析

1 前言

如果需要在沙漠上修建公路，风积沙是最好的路基材料选择。风积沙指的是在沙漠中通过大风吹刮和积累而形成的积沙，粒径非常小，具有一定的防水性能；通过使用风积沙能够促使沙漠公路不受雨水的侵蚀，有利于提高路基质量。但是在进行风积沙压实工作中还存在着一些缺失，需要人们合理控制风积沙工艺，从而有效提高材料利用效率，更好地将路基材料与沙漠环境相符合，同时还可以合理控制干压实工艺进行，提高沙漠公路路基质量。

2 风积沙概述

2.1 风积沙概念

风积沙指的是在沙漠中经过大风吹刮从而造成沉淀的沙层，从而被称为风积沙。这种风积沙一般在沙漠和戈壁中才会出现，而且具有大量的风积沙积淀。在沙漠中修建公路时，常常采用风积沙作为公路路基的主要原料。一方面能够很好地就地取材，实现了当地资源的有效利用，节省材料成本，降低运输成本，具有非常好的使用效果；另一方面，沙漠中的风积沙非常多，取之不尽用之不竭，作为沙漠公路的路基建造再合适不过。但是风积沙这种材料的结构比较疏松，容易出现液化的问题，造成沙漠公路路基质量不达标；再加上雨水冲击等问题，会对沙漠公路造成非常大的影响，所以需要通过控制压实工艺，保证沙漠公路的施工质量[1]。

2.2 风积沙特征

风积沙具有粒径细小的特点，根据相关研究表明，风积沙的粒径90%都处于0.074～0.250mm 之间，而其他的粒径范围少之又少。与此同时，风积沙还具有不可塑性。风积沙比较松散，不容易汇聚，也很难粘合，在沙漠公路路基的施工中会带来非常大的困难。风积沙不具有吸水的特点，一般吸水率为0，所以其含水量比较低，基本能够控制含水量在5%以内。根据这个特点我们可以看到风积沙具有非常好的稳定性，不容易受雨水侵蚀损害自身的骨架结构。同时，风积沙还具有压缩快、沉降量小的特点，因此在沙漠公路路基施工时应该合理选择松铺系数，一般选择1.02 即可。风积沙压实工艺对其最大干密度具有非常大的影响，经过压实处理后，其最大干密度最高可以达到自然情况下的1.4倍。

3 风积沙压实原理研究

风积沙压实原理主要是在外力作用下克服沙粒之间的摩擦力和粘聚力，从而将其间隙中所有空气成分以及水分排出在外，进而使颗粒之间能够向一起收缩，进而提高风积沙的材料密度。这种外力可以通过碾压施工或者冲压施工实现对风积沙的压实工作。因为风积沙不存在粘聚力，因此只需要在压实过程中克服沙粒之间的摩擦力即可，在一定程度上降低了压实施工的压力。静力压路机是压实机械的一种工具，主要是通过压路机的剪应力的加压，使风积沙产生变形、沙粒之间互相靠近，从而完成压实工作。而震动压实机主要是通过往返运动所产生的冲击力减少颗粒之间的摩擦力，进而通过其之间的重新排列达到压实的目的。

4 风积沙干压实工艺介绍

在沙漠公路路基施工过程中，主要通过对风积沙的压实工作提高风积沙的密度，从而有效提高路基质量。其中干法压实工艺在风积沙压实施工中具有非常有效的应用。干压实工艺主要是通过推土机和震动压路机的共同作用下，对一些在雨水之后的风积沙进行压实施工。首先，在干压实施工前应该对地表存在的所有杂物进行彻底清理，然后需要通过推土机将风积沙运送到相关公路的施工路段，再通过推土机将风积沙进行推平，运用相关的机械设备与推土机相互配合，能够将风积沙进行推平。在推平过程中，应该控制其风积沙的厚度，一般要求推平后的风积沙厚度控制在30cm 之内，从而达到路基要求的标准。在风积沙推平后，通过推土机进行压实工作，从路基的两边向内部进行碾压。在施工过程中，为了更好地进行施工工作，需要在碾压过程中进行一定的重叠，要求重叠的部分大于等于一个轮子宽度的一半，这样才能更好地保证每个部分都被压实。与此同时，为了保证压实的质量，还需要再进行两遍压实工作，确保工作的稳定进行。除此之外，还应该对风积沙公路路基的横向和纵向都进行碾压，提高施工质量。然后通过震动压路机进行碾压，为了更好地进行压实，需要控制压路机的碾压次数，一般要求碾压次数不小于10次，只有通过质量检测后才能继续下一道工序。如果检测不合格，还需要运用震动压路机继续进行碾压工作，直到合格为止。在震动压路机的压实工作中，应该进行重叠碾压，保证工作稳定进行。与此同时，控制压路机的运行速度，一般将压路机的行车速度控制在4km/h以内，如果压路机的速度过大，会造成压实质量下降。在碾压时，保证其不能有漏压的情况，所有的路面均匀压实，提高压实质量[2]。

5 风积沙干压实工艺控制分析

5.1 沙漠公路风积沙工程概括

第三师麦盖提县-皮山农场公路建设项目，该公路工程处于我国塔克拉玛干沙漠中，该路段的施工长度为150km，含有沙漠的地方具有130km，为了更好地进行沙漠公路的施工，需要对风积沙干压实工艺进行一定控制，从而保证沙漠公路路基的质量达到标准。

5.2 风积沙情况分析

根据研究表明，该地区的风积沙粒径大小在0.4～0.072mm 之间，能够占到总的风积沙数量的96%。当地的风积沙不具备粘性，密度搭载在2.7g/cm3，此工程施工地段的风积沙分布面积比较广阔，不需要为材料的运输所苦恼。但是风积沙具有一定的松散性，不具备吸水能力，主要构成成分为二氧化硅、氧化钙以及三氧化二铝等，其他的化学元素含量非常少。当地公路施工时，受降雨量的影响根据风积沙的性质降雨量对其干密度具有一定的影响，当降雨量大时，其干密度会下降，然后达到一定的饱和度后不再变化。根据相关资料研究表明，风积沙的共振频率一般处于25～50Hz之间，而其共振的频率是在一定范围变化的，与多种因素之间具有非常密切的关系，包括与其内部的含水量、压实程度、风积沙的厚度等多种因素有关。风积沙的共振频率与压实度成正比，与含水量成正比，但是当含水量达到13%后会稍微有一些下降。震动频率与风积沙的厚度成反比，厚度越高，震动频率越小。根据相关研究发现，动载越大就会具有更好的压实效果，因此需要在震动压路机的使用中加大加载，提高压实工作的质量[3]。

5.3 压实机的选取

压实机的选取时，首先应该满足两个最基本的条件。第一，需要压实机具有激震能力。第二，压实机能够在风积沙上面正常行驶。因此，在针对各种压路机的对比后，决定采用全液压自行式压路机完成干压实工艺。根据相关数据显示，该压路机最大激振力能够达到330kN，而且这种压路机能够在风积沙中进行自由行走，具有非常高的驱动力，有利于在沙漠中行驶。它不仅能够完成压实工作，还能够保证工作效率，具有非常好的压实效果[4]。

5.4 干压实工艺的控制策略

为了达到更好的压实效果，需要对干压实工艺进行控制和优化，这样才能不断提高沙漠公路路基的施工质量。震动压路机与风积沙自身的震动频率相近时，能够有效降低风积沙颗粒之间的摩擦力，为压实工作带来更好的压实效果[5]。因此，为了更好地降低颗粒之间的摩擦力，可以将压路机的震动频率控制在37Hz 左右，这样就能够提高风积沙压实工作的有效性。为了进一步加强控制效果，还应该对压路机的运行速度进行控制，使压路机的速度保持在3km/h，有效降低压路机运行的速度，提高压实效果。同时，还需要控制压路机的压实次数，一般压实的次数在5遍左右就可以很好地完成压实施工质量要求。为了进一步确保施工质量的达标，需要在压实工作完成后检测其质量，只有符合标准后才能结束压实工作，否则就要细心分析原因，并重新做好压实工作的计划和压实工作，直到达标为止[6]。

6 结语

综上所述，风积沙是沙漠公路路基建造的主要材料，不仅能够就地取材，节省大量材料，还能降低施工成本，是非常好的材料选择。但是因为风积沙本身的结构具有一定的弱点，为了更好地提高沙漠公路路基的质量，需要合理控制风积沙干压实工艺，提升施工质量。本文在对风积沙干压实工艺进行控制时，首先了解了工程的情况，然后对当地风积沙情况进行了分析，并通过选取压实机，提出一系列的控制措施，最后对压实效果进行评判和分析，旨在不断优化风积沙干压实工艺的控制，提升沙漠公路施工质量。