砂性土路基施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施分析

鄭建斌

（邢臺(tái)路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 邢臺(tái) 054000）

0 引言

路基作為公路結(jié)構(gòu)的重要組成部分，主要用以承受路面重量以及行車(chē)荷載，因此，其強(qiáng)度和穩(wěn)定性對(duì)公路的安全使用及穩(wěn)定具有直接影響，目前砂性土路基作為常用的一種路基結(jié)構(gòu)，可以有效地保證路基的平整度及密實(shí)度，在公路路基施工中應(yīng)用極為廣泛，但由于砂性土的內(nèi)聚力較低，孔隙度大，施工后容易遭受積水的侵蝕，為保證砂性土路基的施工質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)砂性土路基施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施的研究。

1 工程概況

某公路工程設(shè)計(jì)全長(zhǎng)12.86km，設(shè)計(jì)為雙向四車(chē)道，路基寬度為26.8m，經(jīng)前期勘察得知工程所在地土質(zhì)多為砂性土，為節(jié)約施工成本，決定采用砂性土回填的方式開(kāi)展路基建設(shè)。由于砂性土路基施工中容易遭受雨水侵蝕，從而降低路基穩(wěn)定性，因此，施工單位在施工中應(yīng)對(duì)相關(guān)施工工藝進(jìn)行深入研究，并采取合理的質(zhì)量控制措施，以保證該工程砂性土路基施工質(zhì)量。

2 砂性土路基施工技術(shù)分析

2.1 砂性土分析

砂性土主要是指具有一定黏結(jié)性且沙土粒含量較多的土質(zhì)材料，砂性土中沙土粒的直徑普遍在0.055～0.075mm 之間，根據(jù)沙土粒含量的差異，砂性土大體可分為4大類(lèi)：

（1）第1 類(lèi)砂性土中直徑在0.055～0.075mm 間沙土粒的含量在5%以?xún)?nèi)，此類(lèi)砂性土無(wú)塑性級(jí)配，稱(chēng)之為不良砂性土[1]；

（2）第2 類(lèi)砂性土中直徑在0.055～0.075mm 間沙土粒的含量在5%～10%之間，此類(lèi)砂性土具有一定的塑性級(jí)配，但仍屬于不良砂性土。

（3）第3 類(lèi)砂性土中直徑在0.055～0.075mm 間沙土粒的含量在10%～15%之間，此類(lèi)砂性土具有良好的塑性級(jí)配，稱(chēng)之為細(xì)粒砂土，是常用砂性土料；

（4）第4 類(lèi)砂性土中直徑在0.055～0.075mm 間沙土粒的含量在15%～50%之間，此類(lèi)砂性土塑性指數(shù)偏大，稱(chēng)之為粗粒砂土，可根據(jù)工程的具體情況選擇使用，不同種類(lèi)的砂性土性能之間各有差異，施工單位開(kāi)展砂性土路基建設(shè)時(shí)，可結(jié)合工程所在地的實(shí)際情況選擇合適的砂性土材料。

2.2 砂性土施工工藝

2.2.1 施工準(zhǔn)備

（1）砂性土路基施工前要做好充分的準(zhǔn)備工作。首先，施工單位在公路路基建設(shè)前，要安排檢測(cè)人員對(duì)工程場(chǎng)地周?chē)沫h(huán)境、地下水位、土質(zhì)情況、氣候變化等進(jìn)行勘察了解，其次根據(jù)勘查結(jié)果以及設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)要求制定本工程路基的施工方案，最后待監(jiān)理單位對(duì)施工方案及圖紙審核簽字后，由施工單位的項(xiàng)目技術(shù)人員組織施工人員根據(jù)方案開(kāi)展技術(shù)交底作業(yè)。

（2）路基正式施工前應(yīng)對(duì)基底進(jìn)行清理，本次砂性土路基的基底為種植土，整體強(qiáng)度基本滿(mǎn)足施工要求。在基底清理時(shí)，先將所有的植物及其他雜物清理干凈，然后利用機(jī)械進(jìn)一步整平與碾壓，待基底清理整平后，由施工方、建設(shè)方、監(jiān)理方、設(shè)計(jì)方共同組織基底驗(yàn)收工作，確定基底的性能滿(mǎn)足施工要求后即可開(kāi)始砂性土路基施工[2]。

（3）砂性土路基正式施工前，為確保施工方案及流程的合理性，施工單位要先選取長(zhǎng)度在200m 以上的路段進(jìn)行試驗(yàn)段施工，試驗(yàn)段施工的目的是確定砂性土路基施工的填筑厚度、松鋪系數(shù)、填筑方式、碾壓機(jī)械的組合方式、碾壓次數(shù)等基本參數(shù)，試驗(yàn)段施工結(jié)束后安排檢測(cè)人員對(duì)砂性土路基的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果報(bào)送至監(jiān)理單位，經(jīng)監(jiān)理方簽字確認(rèn)后，后續(xù)砂性土路基施工根據(jù)試驗(yàn)段中的參數(shù)作業(yè)即可。

2.2.2 測(cè)量放樣

施工準(zhǔn)備完成后即可開(kāi)始砂性土路基的正式施工，其首要的工作就是測(cè)量放樣，測(cè)量放樣的工作目的是為了對(duì)砂性土用量、填筑方向以及填筑厚度進(jìn)行控制。

（1）其中對(duì)于砂性土用量的控制，主要將施工場(chǎng)地劃分為不同的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的砂性土用量需保持一致，在卸料時(shí)直接將砂性土卸放至放樣的位置中即可[3]。

（2）填筑方向的測(cè)量放樣采用控制樁的形式，在路基兩側(cè)及中線(xiàn)每間隔15～20m 設(shè)置一處控制樁，以為機(jī)械施工方向、寬度做指導(dǎo)。

（3）填筑厚度的測(cè)量放樣是在控制樁上利用掛線(xiàn)的形式標(biāo)記出填筑厚度，后續(xù)砂性土填筑中，可根據(jù)掛線(xiàn)高度加以控制。此外，測(cè)量放樣過(guò)程中，路基每側(cè)寬度應(yīng)比設(shè)計(jì)寬度略寬30cm。

2.2.3 取土與運(yùn)輸

（1）測(cè)量放樣結(jié)束后開(kāi)始砂性土材料的運(yùn)輸與填筑，本工程路基填筑使用的砂性土全部從場(chǎng)地北側(cè)800m處的位置開(kāi)挖獲取，此區(qū)域內(nèi)砂性土的面積為22萬(wàn)m2，取土量可以達(dá)到80萬(wàn)m3，完全滿(mǎn)足本次路基填筑的用量要求，此外，為確保砂性土的質(zhì)量，在取料前施工單位安排檢測(cè)人員對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的砂性土開(kāi)展了土工試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，區(qū)域內(nèi)砂性土的含水量在12%左右，25mm貫入量下砂性土的CBR強(qiáng)度為9.3%，砂性土中沙土粒的含量在10%～15%之間，因此，區(qū)域內(nèi)的砂性土屬于細(xì)粒沙土，且性能滿(mǎn)足填筑施工的要求。

（2）砂性土開(kāi)采主要采用機(jī)械開(kāi)挖的方式，開(kāi)挖獲取的砂性土利用自卸式運(yùn)輸車(chē)運(yùn)送至施工場(chǎng)地，由于砂性土表面運(yùn)輸車(chē)行駛困難，因此，取土?xí)r應(yīng)遵循先遠(yuǎn)后近、先高后低的順序依次取土，每輛運(yùn)輸車(chē)裝載砂性土后，利用篷布進(jìn)行遮蓋，避免運(yùn)輸中砂性土發(fā)生飛揚(yáng)。運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，根據(jù)專(zhuān)業(yè)人員的指揮將砂性土卸料至放樣的方格中[4]。

2.2.4 砂性土填筑與碾壓

（1）本工程砂性土路基的填筑厚度較大，由于砂性土本身的特點(diǎn)，當(dāng)填筑厚度達(dá)到1.5m以上時(shí)，運(yùn)輸車(chē)就難以在其表面行駛，因此，為確保砂性土路基填筑的正常進(jìn)行，本次砂性土路基的填筑采用分層作業(yè)的方式，每層填筑前均要先采用黑砂土構(gòu)筑施工便道，經(jīng)對(duì)黑砂土的土工試驗(yàn)得知，黑砂土的CBR 強(qiáng)度為21.3%，最大干密度為1.91g/cm3，同時(shí)黑砂土具有一定的黏性，可以保證運(yùn)輸車(chē)輛的行駛安全，每側(cè)黑砂土便道的寬度為5m，每層砂土路基卸料時(shí)運(yùn)輸車(chē)通過(guò)黑砂土進(jìn)入場(chǎng)地內(nèi)，呈現(xiàn)之字形卸料，待卸料后利用推土機(jī)將砂土攤鋪開(kāi)來(lái)，攤鋪的厚度與放樣掛線(xiàn)的高度保持一致，待攤鋪后利用機(jī)械將表面整平，待每層砂性土路基表面整平后開(kāi)始碾壓施工。

（2）砂性土的碾壓采用自振動(dòng)壓路機(jī)與光輪壓路機(jī)配合完成，其自振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)頻率為30～40Hz，振動(dòng)幅度為0.1～0.4mm，碾壓時(shí)先采用光輪壓路機(jī)對(duì)砂性土路基表面進(jìn)行1～2 遍的穩(wěn)壓，以增加砂性土之間的穩(wěn)定性，穩(wěn)壓時(shí)碾壓速度控制在2.5～3.0km/h 之間，然后利用自振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)碾壓，增加砂性土的密實(shí)度，碾壓遍數(shù)在6～8 遍左右，碾壓速度控制在3.0～3.5km/h，最后再利用光輪壓路機(jī)以3.5～4.0km/h 時(shí)的碾壓速度碾壓1～2 遍進(jìn)行收面，砂性土路基碾壓過(guò)程中應(yīng)遵循先慢后快的原則，碾壓結(jié)束后砂性土路基的壓實(shí)度應(yīng)滿(mǎn)足《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5]。

2.3 砂性土路基質(zhì)量控制措施

2.3.1 控制最大干容重

為保證砂性土路基的施工質(zhì)量，施工單位應(yīng)做好砂性土路基填料的控制，在砂性土材料的選取位置確定后，應(yīng)明確砂性土材料的最大干容重，砂性土的最大干容重表示材料不含水分的容重質(zhì)量，其最大干容重越大，則砂性土的壓實(shí)效果越好，反之則越差，針對(duì)砂性土最大干容重的確定可采取濕振法，其濕振法主要是在砂性土中摻入水分，使砂性土達(dá)到水飽和的狀態(tài)，然后在此狀態(tài)下進(jìn)行加壓，利用外力將砂性土壓實(shí)成一個(gè)整體，根據(jù)加壓中砂性土水分摩擦及排除的氣體等參數(shù)，最后通過(guò)計(jì)算確定砂性土的干容重。

2.3.2 控制路基含水量

（1）根據(jù)砂性土本身的特性可以得知，砂性土具有較強(qiáng)的透水性，導(dǎo)致砂性土表面的水分流失較快，難以碾壓成型，因此，砂性土路基的含水量對(duì)其碾壓質(zhì)量有著直接的影響，如砂性土含水量過(guò)大，則砂性土碾壓后會(huì)導(dǎo)致路基的沉降量過(guò)大，如砂性土路基含水量過(guò)小，則路基難以碾壓密實(shí)，為保證本工程砂性土路基的施工質(zhì)量，施工單位應(yīng)做好砂性土路基含水量的控制[6]。

（2）對(duì)于砂性土路基的含水量控制可以采用2 種方法，第1 種是在砂性土路基施工前，施工單位可以在取料場(chǎng)地對(duì)砂性土進(jìn)行悶料處理，悶料時(shí)將取土場(chǎng)地表層30cm 的覆蓋層挖除，然后開(kāi)挖悶水槽，悶水槽的尺寸根據(jù)砂性土需要的補(bǔ)水量確定，待悶水槽開(kāi)挖后，向槽內(nèi)灌入適量的水分，使槽中的水分充分向砂性土中滲透，同時(shí)施工人員可用翻鏟翻拌處理，使水分與砂性土充分混合，從而提升砂性土的含水率。

（3）第2 種是在砂性土路基施工中補(bǔ)水處理，由于本工程砂性土路基的填筑方式為分層填筑，每層施工完成后需要等待較長(zhǎng)的時(shí)間才能開(kāi)展下一層的填筑作業(yè)，在等待的階段中，砂性土路基中的水分就容易蒸發(fā)，從而導(dǎo)致路基的含水量出現(xiàn)變化，為控制砂性土路基的含水率，施工單位可在每層填筑完成后定期對(duì)其表面灑水處理，從而保持砂性土路基的含水率，灑水方式為灑水車(chē)施工，灑水量根據(jù)施工當(dāng)日的溫度確定[7]。

2.3.3 控制碾壓質(zhì)量

碾壓施工是砂性土路基的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，通過(guò)合理的碾壓可以有效提升路基的承載力及穩(wěn)定性，如果施工單位不能保證砂性土路基的碾壓質(zhì)量，則路基后續(xù)施工中就容易出現(xiàn)縱向裂縫的問(wèn)題，嚴(yán)重影響交通安全。因此，為保證本工程砂性土路基的施工質(zhì)量，施工單位應(yīng)做好碾壓過(guò)程的控制，主要可以從3 方面進(jìn)行，即碾壓前做好機(jī)械的檢查工作，確保機(jī)械的使用性能，碾壓中合理控制碾壓施工的速度、碾壓遍數(shù)以及碾壓方式，碾壓后及時(shí)開(kāi)展壓實(shí)度檢測(cè)，從而保證碾壓質(zhì)量。

2.4 質(zhì)量檢測(cè)

2.4.1 沉降量檢測(cè)

砂性土路基的施工質(zhì)量可以從3個(gè)方面進(jìn)行判斷，即碾壓后的沉降量、壓實(shí)度以及彎沉值，其中沉降量是指碾壓后路基高度的變化，路基的沉降量越大，則表示路基的碾壓質(zhì)量越差，路基沉降量越小，則表示路基的碾壓質(zhì)量越好，本次砂性土路基沉降量的觀測(cè)周期為路基碾壓后的3個(gè)月，每間隔300m隨機(jī)設(shè)置有1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每間隔15d檢測(cè)一次，本次給出5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表1）：

表1 沉降量檢測(cè)結(jié)果 單位：mm

由表1 檢測(cè)結(jié)果可得，本工程砂性土路基經(jīng)碾壓后，2 個(gè)月內(nèi)路基的5 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總沉降量分別為10.5mm、10.8mm、10.4mm、10.6mm、10.1mm，均在設(shè)計(jì)要求的沉降量15mm 以?xún)?nèi)，這證明本次砂性土路基沉降量滿(mǎn)足施工要求[8]。

2.4.2 壓實(shí)度觀測(cè)

壓實(shí)度為砂性土路基的重要指標(biāo)之一，直接反映路基的碾壓效果，路基的壓實(shí)度越大，則表示路基的碾壓效果越好，路基的壓實(shí)度越小，則表示路基的碾壓效果越差，本次砂性土路基壓實(shí)度的檢測(cè)在路基碾壓結(jié)束后進(jìn)行，檢測(cè)方式為灌砂法，每間隔200m 選取一處檢測(cè)斷面，每個(gè)斷面抽取3 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，本次隨機(jī)給出2個(gè)斷面的檢測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表2）：

表2 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

由表2 檢測(cè)結(jié)果可得：本工程砂性土路基經(jīng)碾壓后，檢測(cè)點(diǎn)中路基的最高壓實(shí)度可達(dá)96.9%，最低壓實(shí)度為95.8%，均超過(guò)設(shè)計(jì)要求的≥95%，這表明砂性土路基的碾壓質(zhì)量良好，其壓實(shí)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

2.4.3 彎沉檢測(cè)

彎沉值的大小可以作為砂性土路基承載力的指標(biāo)，彎沉值越小則表示路基的承載力越強(qiáng)，反之則表示路基承載力越差，對(duì)于彎沉值的檢測(cè)主要采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法，檢測(cè)點(diǎn)的選取與壓實(shí)度檢測(cè)一致，本次隨機(jī)給出2個(gè)斷面的檢測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表3）：

由表3 檢測(cè)結(jié)果可得，本工程砂性土路基經(jīng)碾壓后，選取的2 個(gè)斷面路基的平均彎沉值為0.55mm、0.58mm，且其中彎沉值最大的檢測(cè)點(diǎn)為0.63mm，與設(shè)計(jì)要求的≤1mm 相比，均在要求范圍內(nèi)，這表示路基承載力滿(mǎn)足施工要求。

表3 彎沉值檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

總之，采用砂性土開(kāi)展公路路基的建設(shè)，由于砂性土的穩(wěn)定性及透水性良好，可以有效提升路基的穩(wěn)定性，減少路基發(fā)生沉降、變形等問(wèn)題，同時(shí)砂性土材料價(jià)格較低，還可以降低施工單位的建設(shè)成本，但是砂性土路基的施工工藝復(fù)雜，施工要求嚴(yán)格，如采用砂性土作為公路路基，施工單位應(yīng)在施工過(guò)程中做好施工工藝及質(zhì)量的控制工作，從而保證砂性土路基的施工質(zhì)量。