高速公路填砂路基施工技術(shù)

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

一、引言

為研究高速公路填砂路基的施工技術(shù)，本文結(jié)合某試驗(yàn)工程，探討路基壓實(shí)技術(shù)，進(jìn)行路基質(zhì)量檢測，可為提高填砂路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性以及相似填砂路基工程提供一些參考依據(jù)。

二、工程概況

某高速工程全長102km，按雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)行車時(shí)速100km/h，路基寬度28m，該高速公路途經(jīng)地區(qū)河川眾多，沖積平原發(fā)育完善，地形平坦，起伏較小，地基多為軟土，不能作為高速公路的路基填料，需要進(jìn)行換填土，而這些地區(qū)土地資源短缺，河砂資源豐富，故而采用填砂路基，可以充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，減少工程造價(jià)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

三、關(guān)鍵技術(shù)研究

（一）壓實(shí)方法

目前常用的路基壓實(shí)方法為靜力壓實(shí)法、沖擊壓實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法。

1.靜力壓實(shí)法，即利用重型碾壓機(jī)械自身的重力對(duì)路基填料進(jìn)行壓實(shí)，一般適用于填土路基和一些非飽和粘性土地基等的壓實(shí)，具有作用時(shí)間長，應(yīng)力較大，靠靜壓力將填料破碎、相互嵌擠產(chǎn)生強(qiáng)度，作用變化效果較慢的特點(diǎn)。由于砂土透水性好，在合適的含水量下需要進(jìn)行快速壓實(shí)，不適合用于填砂路基的壓實(shí)。

2.沖擊壓實(shí)法，是一種新型的路基壓實(shí)技術(shù)，一般由牽引車帶動(dòng)特定的沖擊碾設(shè)備（一般為三瓣式?jīng)_擊輪）滾動(dòng)，通過機(jī)械力的作用將土體進(jìn)行壓實(shí)，較靜力壓實(shí)，沖擊碾壓可以使土顆?？紫吨械乃?、空氣更快速地排出，更易形成一密實(shí)整體，可增強(qiáng)顆粒之間的粘聚力與內(nèi)摩檫力、土體穩(wěn)定性與強(qiáng)度。沖擊壓實(shí)一般以含水量較低、填土高度滿足1.5m以上的砂性土路基最為合適。

3.振動(dòng)壓實(shí)法，是一種利用碾壓輪上的振動(dòng)器產(chǎn)生與路基填料固有頻率相近的振動(dòng)波使路基填料顆粒被迫垂直運(yùn)動(dòng)，顆粒之間相互靠近擠壓，孔隙減小，進(jìn)而使得土體密實(shí)的壓實(shí)工藝。振動(dòng)壓實(shí)具有頻率高、作用時(shí)間短、作用面應(yīng)力小、土體顆粒處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更易壓實(shí)、土體整體成型壓實(shí)效果較好等特點(diǎn)，適用于填砂路基的壓實(shí)。

（二）含泥量

適當(dāng)?shù)哪嗤梁繒?huì)降低砂土的滲透性，提高砂土的保水性，更易于路基的壓實(shí)施工。含泥量還會(huì)影響砂土的粘聚力及填砂路基的壓實(shí)質(zhì)量，如果泥土含量較高，在路基壓實(shí)過程中，泥土吸水，在壓實(shí)功作用下，水會(huì)出現(xiàn)表面張力，壓實(shí)功會(huì)很難到達(dá)下層，造成壓實(shí)密度不均勻，路基壓實(shí)質(zhì)量較差?？偠灾m當(dāng)?shù)暮嗔靠梢蕴岣呱巴恋穆酚眯阅?，在填砂路基施工中要重視砂中的含泥量?/p>

（三）含水量

含水量對(duì)填砂路基壓實(shí)質(zhì)量有很大的影響，由于砂的透水性強(qiáng)，所以對(duì)于在路基壓實(shí)過程保證砂土處于合適的含水量比較困難，而砂土作為路基填料，其最佳含水量往往有多個(gè)量值，根據(jù)工程所處的水文、地質(zhì)等條件，在多個(gè)指標(biāo)中選取適當(dāng)?shù)暮?，選擇合適的壓實(shí)工藝，提高路基的壓實(shí)質(zhì)量。

（四）工程特性

填砂路基，顧名思義砂是主要的、核心的材料，由于砂的特殊性——無塑性、透水性強(qiáng)、粘聚力低、級(jí)配不良等造就了填砂路基的特殊性，包邊土、頂封層等結(jié)構(gòu)由此產(chǎn)生，是填砂路基工程所獨(dú)有的。而且由于砂的力學(xué)特性，在豎向力的作用下易發(fā)生側(cè)向位移，所以路堤邊坡易失穩(wěn)或砂粒崩落，要重視填砂路基邊坡的設(shè)計(jì)與防護(hù)，保證其穩(wěn)定性。

四、填砂路基施工工藝

（一）施工準(zhǔn)備

本試驗(yàn)位于某高速公路K21+220～K22+020標(biāo)段，約800米工作面，根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)與導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行測量放樣，測定各控制點(diǎn)處標(biāo)高，布設(shè)方格網(wǎng)，測量各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處標(biāo)高，在道路施工紅線的兩側(cè)開挖排水溝、截水溝等進(jìn)行積水外排和阻止水流流入路基工作，清理路基表面的浮土、雜草等。對(duì)路基填料檢測，測得砂的粒徑、塑性指數(shù)、液限指數(shù)、含泥量、細(xì)度模數(shù)、最大干密度等參數(shù)均滿足《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006）的指標(biāo)要求。

（二）路基填筑

本試驗(yàn)段在施工現(xiàn)場臨時(shí)開辟了一條的運(yùn)輸路線，采用自卸汽車將路基填料運(yùn)輸至現(xiàn)場，根據(jù)松鋪系數(shù)與壓實(shí)厚度，合理安排汽車倒砂間距，在路基周邊卸料，采用履帶式推土機(jī)將填料推至指定位置，按照“中間低、兩側(cè)高”的原則初平，后借助平地機(jī)從路基兩側(cè)向中線位置進(jìn)行精平2～3遍，壓路機(jī)靜壓1遍，保證路基平整。

（三）振動(dòng)壓實(shí)

本試驗(yàn)段選定為20T重型振動(dòng)壓路機(jī)分層進(jìn)行壓實(shí)，按照“先低后高、先兩側(cè)后中間”的原則進(jìn)行碾壓，在碾壓過程中，首先靜壓2遍，再振動(dòng)碾壓4遍，由于砂的保水性較差，水分易蒸發(fā)，路基表面含水量較小，可用灑水車直接行駛在路基層上灑水至測定的最佳含水率，并保持表面濕潤、密實(shí)、平整，最后振動(dòng)碾壓6遍，并靜壓1遍以消除輪跡。

（四）包邊土、頂封層設(shè)計(jì)

由于填砂路基已被沖刷侵蝕，所以在路基邊坡兩側(cè)采取防護(hù)措施，通常采用袋裝的灰土進(jìn)行梯形包邊，砂與灰土的性能差異，在壓實(shí)施工中要求的含水量也不相同，施工方法也不相同，要特別關(guān)注兩者的結(jié)合以及同步壓實(shí)。頂封層一般同樣采用灰土進(jìn)行封層處理，目的是防止雨水沖刷致使填砂路基不密實(shí)、不平整，厚度選取為35cm。

五、路基質(zhì)量檢測

（一）平整度

在填砂路基施工完成后，采用三米直尺法進(jìn)行平整度檢測，檢測位置為上路堤與下路堤，每200m設(shè)置一個(gè)測點(diǎn)，共5個(gè)測點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1. 平整度檢測結(jié)果

由表1可知，該試驗(yàn)路段填砂路基平整度較好，其平整度最大值為10.1mm，上路堤與下路堤的平整度均滿足規(guī)范要求，填砂路基的壓實(shí)效果較為良好。

（二）沉降量與壓實(shí)度

通過灌砂法與預(yù)埋沉降板法，采用壓實(shí)度與沉降率指標(biāo)對(duì)填砂路基質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)段各測點(diǎn)位置測得的數(shù)據(jù)取平均值。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2. 壓實(shí)度、沉降量與沉降率檢測結(jié)果

由表2可知，此路段填砂路基施工壓實(shí)質(zhì)量較好，施工工藝設(shè)計(jì)合理，碾壓方案選擇恰當(dāng)。填砂路基壓實(shí)度均滿足規(guī)范要求，且路基碾壓前后沉降變化較低，路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性較好。

六、結(jié)語

由于砂的特殊性，壓實(shí)技術(shù)和路用性能還難以有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本文通過分析目前三種常用的壓實(shí)方法、含泥量與含水量對(duì)路基的影響，并注意到填砂路基的特殊性有特殊的施工結(jié)構(gòu)，結(jié)合具體工程實(shí)踐，對(duì)施工完成后的填砂路基平整度、沉降率與壓實(shí)度進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，通過加強(qiáng)對(duì)填料的質(zhì)量控制，制定合理的施工工藝，填砂路基的質(zhì)量較好，強(qiáng)度與穩(wěn)定性較高。