淺談如何做好填砂路基在水系發(fā)達(dá)地區(qū)的應(yīng)用

徐林

葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司 湖北省荊州市 434200

摘要：砂作為路基填料，具有水穩(wěn)性好，沖水碾壓易密實(shí)，但容易失水且失水后粘聚性差，易松散，邊坡干穩(wěn)定差特定?，F(xiàn)行公 路、鐵路規(guī)范及指南無切實(shí)指導(dǎo)，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用也較少。本文通 過對(duì)砂的壓實(shí)機(jī)理分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐，提出了填砂路基施工 控制要點(diǎn)，采用先填砂后粘土包邊的施工工藝可以達(dá)到理想的壓實(shí) 效果。

關(guān)鍵詞：中粗砂；填砂路基；沖水碾壓

1 工程概況

結(jié)合荊松某個(gè)一級(jí)公路填砂路堤現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，其中路基長(zhǎng)度約 4.5km。雙向六車道，路幅 寬度 35.5m。路基填筑最大高度達(dá) 12m，全線路基填筑工程量約 236 萬方。設(shè)計(jì)采用撫河砂（中粗砂，含泥量<5%）做路基填料，先填 砂后粘土包邊。兩側(cè)包邊土寬 2m，厚 0.8m，路基頂層設(shè)計(jì) 50cm 粘 土下封層。

2 自然條件

本工程隸屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候，降雨量大，多年均降 雨量為 1645mm，最大年降雨量為 2356mm，最小年降雨量為 1046mm，最大日降雨量為 208.9mm，最大時(shí)降雨量為 57.8mm。路基施工長(zhǎng)期 在雨季作業(yè)。

3 填砂路基國(guó)內(nèi)應(yīng)用狀況

砂作為路基填料，現(xiàn)行公路、鐵路規(guī)范及指南無切實(shí)指導(dǎo)，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。20 世紀(jì) 90 年代初，我國(guó)曾在新疆采用風(fēng)積砂修 建沙漠高速公路，但風(fēng)積砂粒徑、礦物成分、力學(xué)行為均與河（江）砂有較大區(qū)別。近年來，在上海、遼寧、廣東等沿海地區(qū)采用天然 河灘料（粉細(xì)砂）作為填料，取得一定成就和經(jīng)驗(yàn)，但填筑規(guī)模小，且大多采用風(fēng)吹填施工，地區(qū)局域性明顯。江西樂溫高速采用贛江 砂（中粗砂）取得成功，成果報(bào)道多局限于填土思維，部分成果可 作參考。本文結(jié)合荊松某個(gè)一級(jí)公路和本工程應(yīng)用實(shí)際，通過填砂路基 壓實(shí)原理分析，總結(jié)填砂路基的施工工藝。

4 填砂路基特性

4.1 填料優(yōu)點(diǎn)

中粗砂作為路基填料，透水性好，具有較高的水穩(wěn) 定性。填料內(nèi)摩擦角度大，強(qiáng)度高不易壓縮，填筑后工后沉降小。在南方地區(qū)，河塘水系發(fā)達(dá)，土源匱乏。在我國(guó)人均耕地較少，采 用砂作填料，可減少占用耕地，就地取材，降低造價(jià)。且相對(duì)于填 土路基而言，在雨量充沛地區(qū)施工填砂路基，有利于連續(xù)作業(yè)，減 少抽水人工、機(jī)械設(shè)備投入。壓路機(jī)、推土機(jī)、自卸車等大型施工 機(jī)械設(shè)備受雨季干擾小利用率高，有利于節(jié)省工期。

4.2 填砂路基施工難點(diǎn) 中粗砂填料易失水，粘聚性差，易松散，邊坡干穩(wěn)定差。施工中主要技術(shù)難點(diǎn)如下：

①砂易失水，填料過程 中含水量保持和補(bǔ)充是關(guān)鍵。

②顆粒粘聚力小邊坡穩(wěn)定性差，設(shè)計(jì) 主要采用粘土包邊（連片水域），部分稻 田地區(qū)采用沙袋碼邊形式。雨水季節(jié)，包邊粘土施工不利。

③砂和土材料性質(zhì)區(qū)別較大，砂土 結(jié)合處碾壓密實(shí)控制是關(guān)鍵。

5 填砂路基壓實(shí)原理

通過室內(nèi)砂重型擊實(shí)試驗(yàn)表明，砂填料與粘性土材料不同，存在 不止一個(gè)使填料達(dá)到峰值的含水量，具有雙峰擊實(shí)特性。撫河中粗。通過壓實(shí)理論分析：重型壓實(shí)砂處于干燥狀態(tài)，通過碾壓排出空氣，顆粒位移填塞達(dá)到密實(shí)。但砂之間無粘聚力，在車輛反復(fù)沖擊作用下易重新松散。當(dāng)水含量增加，水量小不足以滲透推動(dòng)砂滲透密實(shí)，水含量增加壓實(shí)度減小。水持續(xù)增加，形成水膜砂顆粒間潤(rùn)滑作用增強(qiáng)，砂顆粒在水滲透推動(dòng)下位移嵌固密實(shí)。在壓路機(jī)碾壓作用下，壓迫水進(jìn)一步滲透排出使砂 體更緊密達(dá)到板結(jié)效果，達(dá)到最大壓實(shí)效果。因此，砂在一定水含量范圍內(nèi)對(duì)壓實(shí)度敏感性不強(qiáng)。通過同樣壓實(shí)度在不同時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)刀法檢測(cè)，在達(dá)到 94%壓實(shí)度情況下砂含水量在 6%～14%正態(tài)分布。由此可見，砂填筑可充分利用雨季施工，當(dāng)下雨量（或沖水量）大于最優(yōu)含水量時(shí)，只要水充分滲透流出均可 達(dá)到壓實(shí)度效果。通過砂的重型擊實(shí)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)刀法檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合本項(xiàng)目施工實(shí)踐，填砂路基的壓實(shí)機(jī)理在于：一是灌水和水的滲透排除，砂填筑后充分灌水碾壓，且確保水的滲透排出使 砂顆粒嵌固密實(shí)達(dá)到壓實(shí)效果；二是保水，利用砂的水穩(wěn)定特點(diǎn)，在砂沖水碾壓密實(shí)后，兩側(cè)的包邊粘土及時(shí)跟進(jìn)確保砂始終保持一 定含水量。在施工過程中，一般先填筑 2～3 層砂，沖水碾壓密實(shí)后填筑土包封，在清表后基底兩側(cè)的土包封內(nèi) 5m 間隔埋設(shè)φ 10cmpvc 管，確保水滲透流出。

6 填砂路基施工工藝 填砂路基施工工藝。

6.1 施工準(zhǔn)備工作

施工前準(zhǔn)備工作，包括測(cè)量放樣，根據(jù)路基邊線位置開挖臨時(shí)排水溝，清表。

6.2 首層砂填筑

填砂路基需做好首層砂控制。首層砂填筑一般厚 80cm 左右，砂運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)推土機(jī)粗平，沖水靜置一段時(shí)間后碾壓。當(dāng)首層砂填筑厚度不夠，沖水碾壓時(shí)基底粘土上涌和砂攪合一起，形成砂夾土軟弱層，無論怎么碾壓都達(dá)不到壓實(shí)要求。首層砂填筑 完后，進(jìn)行第 2～3 層砂填筑，以后每層砂分層厚度不宜大于 50cm。一般用推土機(jī)按中心低兩側(cè)高，以 1.5%～2%內(nèi)傾橫坡控制。

6.3 包封粘土填筑

在路基兩側(cè) 5m 間隔埋設(shè)泄水管，接著進(jìn)行土 包封填筑。先人工對(duì)砂層削坡形成內(nèi)傾小臺(tái)階，削掉的砂堆在砂層 上面作為下一層填料。因先壓實(shí)的砂邊坡可能失水，先人工少量灑 水后分層填筑粘土，反復(fù)碾壓確保砂土結(jié)合處碾壓密實(shí)。

6.4 砂的運(yùn)輸

在填砂路堤表面繼續(xù)填筑時(shí)，必須灑水保持已填筑 砂層的表層（不小于 20cm 厚）砂的含水量不小于 15%，當(dāng)出現(xiàn)較深 車轍時(shí)，要用推土機(jī)或壓路機(jī)及時(shí)整平碾壓，才能基本保證自卸汽 車將砂運(yùn)至指定地點(diǎn)卸車；自卸汽車卸砂時(shí)要提前距離倒車至卸砂 點(diǎn)，因河砂顆粒間內(nèi)摩擦角較小，如在卸砂點(diǎn)直接調(diào)頭卸砂容易擾亂已經(jīng)結(jié)板成型的下層填砂，給以后帶來質(zhì)量隱患。

6.5 砂的碾壓

在砂的最佳壓實(shí)含水量范圍，壓路機(jī)從路中心（低 側(cè)）向路緣（高側(cè)）碾壓，碾壓速度控制在 2-4km/h，用高頻率、低振幅，直線進(jìn)退法進(jìn)行碾壓；碾壓時(shí)，壓路機(jī)往返輪跡重疊不小 于 1/3 鋼輪寬，壓完全路寬為一遍。碾壓遍數(shù)根據(jù)試驗(yàn)段結(jié)果，20t 壓路機(jī)先靜碾 1 遍，震動(dòng)碾壓 4～6 遍，靜碾兩遍即可達(dá)到壓實(shí)效 果。

7 結(jié)束語

通過砂重型擊對(duì)砂的壓實(shí)機(jī)理分析結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工工藝實(shí)踐，先填砂充分利用砂沖水易碾壓密實(shí)水穩(wěn)定好的特點(diǎn)，后粘土封邊解決砂易失水松散邊坡不穩(wěn)定的問題，表明河砂是一種比較理想 的路基填筑材料，對(duì)今后路基填砂施工具有較強(qiáng)指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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