中交二公局第一工程有限公司 湖北武汉 430000
摘要：路面和路基是高速公路建设中最主要的组成部分,更是高速公路正常运行的有效保障。路基作为公路的主要承重结构层，它不仅要承受自然环境的侵蚀还要承担路面结构层传递的巨大车辆荷载，其施工质量直接关系到公路的使用寿命和使用性能，因此路基的施工质量至关重要，施工单位在建设过程中应建立完善的质量保证体系，加大对路基施工过程的监管力度，充分做好技术交底和现场质检工作，确保路基施工工序有条不紊的进行。填砂路基具有施工成本低、施工进度快等特点，不必征用取土场却可临河取砂，不仅可疏通河道，还可减少耕地征用及环境破坏等。
关键词：高速公路；填砂路基；施工技术
1 工程概况
中交第二公路工程局有限公司承建的麻城至竹溪高速公路襄阳东段是湖北省麻竹高速公路中间路段，所辖范围起止桩号K142+475～K201+146.658，路线全长58.672km，起点位于随州市枣阳市境内，终点位于襄阳市宜城市境内小河镇。填砂路基主要集中在宜城市汉江以西主线路基段，起点桩号K197+410，终点桩号K201+146.658，全长3.7km。汉江西岸主线路基及宜城互通匝道路基填方总方量为100余万方，原设计只对主线路基部分段落采用填砂形式，填砂路基总方量为30多万方，但施工区附近及临近村镇土地均为基本农田，经项目部多次调查及协调，征用取土场的工作十分困难，也一直没有找到适合路基填筑的土源。鉴于以上原因，通过填砂路堤与其他填筑方案的经济比较，并与业主及设计单位积极沟通，将汉江西岸3.7km主线路基全部变更为填砂路基。
2 基本原理
填砂路基的施工存在一个主要的技术问题就是压实度，如果解决不好，将直接影响路基的填筑质量和路面的使用寿命。砂的细度和含泥量、施工含水量如果控制不好，很难确保碾压密实。含泥量过大，将导致严重的塑化或弹簧；河砂的天然含水量的分布呈现表层干燥、底部饱水的状态；另外，河砂在填筑过程中水分又极易流失和挥发，给现场施工的含水量控制带来很大困难。本方案所用主要填料来源于流经本路段的汉江河滩冲击堆积形成的粉细砂沙滩，经试验检测为砂，属于较轻质原材料，压实后重量仅为一般石灰改良土的90％左右，比较适合路基填筑。通过优化施工方案、选取合格的砂场、严格控制砂的含水量、合理配备水密法施工相关设施（如沿路打井、增加洒水车）、加强碾压、控制石灰土包边质量等，使上述问题得以圆满解决。
3 施工方案及主要工艺
3.1施工方案综述
粉细砂作为路基填料，其施工工艺同普通填土路基类似，但介于其本身的易流动性、透水性，其底部处治层、反滤层、透水层及及防护方面同普通路堤填筑不同，且砂层碾压施工前，须注水水密才能进行碾压，通过砂的保水性来达到压实度满足要求。根据设计图纸的要求，填砂路基施工前先要进行原地面清表并换填50cm厚6%石灰土，然后施做砂砾垫层、土工格栅、土工布等基底处理工作；砂砾垫层按照设计要贯通整个施工断面，砂砾垫层上部按设计施工土工格栅，侧面边坡设置反滤土工布干砌片石防护，以利于砂在水密后及碾压成型后内部水体的自然排出。在路基正式填筑时，路基边坡采用4%石灰土2m宽包边处理，并每3m高在底部设置1层50cm厚砂砾排水层，路基边坡按设计进行砌石防护，以便于砂体内水分的排除。另外，砂填筑需与包边土施工配合进行，以确保填砂路基砂体和包边土的整体稳定性和密实性。
3.2主要施工工艺
砂为细粉砂，因为填料颗粒较细、粘结力差，自卸车只能在便道上卸料，需用挖机、推土机配合填筑；每层填筑松铺厚度按照40cm～50㎝控制，填筑完成后采用灌水密实，水来源采用打水井，水井设置在路基左侧排水沟上（避开右侧施工便道），布置间距为400m，根据路基填筑长度及实际地形共需设置10口水井。
（1）基底灰土
路基清表后基底采用6%石灰土处治50cm，石灰土所用生石灰按照规范要求的检查频率由工地试验室对钙、镁含量进行检测，不合格的生石灰不得使用。石灰土施工采用Ⅲ级以上的生石灰进行集中消解，消解充分后方可使用。消解的石灰保持一定的湿度，以免干性粉尘经风吹流失，污染环境。6%石灰土填筑采用路拌法拌和，用推土机和装载机打堆焖料24小时后装车运至路基填筑区。灰土摊铺压实厚度按不大于30cm控制，压实度要求＞90%，压实度检测频率为每200m每压实层检测4点。平整后按照路基填筑的施工工序用振动压路机碾压，分层填筑。
（2）砂砾透水层
为了排除砂芯体内渗水，设计要求在6%灰土层顶面设置50cm砂砾透水层，砂砾透水层分两层摊铺碾压，分层厚度不大于30cm。砂砾透水层施工时，由自卸车载料拖运至施工现场，按照计算摊铺厚度控制卸料，然后推土机推平，振动压路机碾压密实，表面无明显车辙痕迹即可，两侧采用宽度为1m的干砌片石墙拦挡。砂砾排水层在填高方向每3m设置一层，排水层两侧不采用石灰土包边，采用100cm宽的干砌片石砌筑，并在排水层上设置一层土工格栅。
（3）石灰包边土
按照已经施测完成的路基边线、中线以及2.0m包边土内侧线的划定范围，将在取土场已经拌和拌合好的4%掺灰土用挖掘机装车、自卸车运输、推土机初平、平地机精平、人工找补的方式进行包边土填筑施工（注意：石灰包边土的宽度除外侧保证50cm的宽填尺寸外，在其内侧也必须留出30cm的宽填距离，确保包边土内侧设计压实宽度满度2.0m的要求，内侧宽填多余部分在填筑砂土之前挂线清除，同时确保石灰包边土和砂土结合部的压实度必须相互重叠压实并紧密垂直相接）。
（4）砂运输、摊平和整平
砂料从江滩采用挖掘机进行装车，采用自卸车运输至施工现场，运输至所需施工路段的砂料，路基填筑上料的计量通过在已填层上刻槽划线放出的方格网来控制。在已验收合格的填砂路堤表面继续填筑时，必须洒水保持已填筑砂层的表层（不小于20cm厚）砂的含水量不小于15%，当出现较深车辙时，要用压路机及时整平碾压，才能堤本保证自卸汽车将砂运至指定地点卸车。摊铺直接采用大功率推土机进行初平，然后用平地机进行精平，精平过程重应随时检查其顶面标高、平整度、横坡度是否符合要求，以防止在注水过程中局部坑洼处积水严重，在碾压过程中出现软弹现象。严格禁止各类运输车辆在已经铺筑碾压成型完成的砂层顶面急刹车或突然调头，以免对下层填方造成扰动和破坏。
（5）洒水
填砂路堤施工中洒水是关键，洒水可采用洒水车和潜水泵配合进行，现场施工洒水主要是利用潜水泵人工洒水。水源主要是利用沿路堤左侧边沟外打设直径为φ400mm、深度为45m左右(可满足24h不间断供水)的机井。洒水量控制视天气情况和碾压前检测的砂的含水量确定。现场洒水时，先路侧后路中心，碾压前表面应无积水，碾压过程中表层砂不液化、不松散，检测此时砂的含水量，确保在最佳含水量范围。经取样试验，汉江粉细砂天然含水量在15.7%。根据最大干密度与最佳含水量关系曲线可知，在粉细砂含水量达到13.4%时干密度最大，达到1.56g/cm3。碾压过程中含水量的控制是关键环节。
（6）碾压
为确保压实层的匀质性，介于粉细砂填料的本身特性，松铺厚度按照40cm～50cm控制。施工前先根据测量标高进行带线,并根据每辆自卸汽车运土的方量打方格卸土到位。压路机碾压时，应遵循“先轻后重，先稳后振，先慢后快以及轮迹重叠”等原则。头2遍采用22t压路机静压，速度控制在1.7～2.0km/h,第三、四、五遍开始弱振压实,速度均控制在2 km/h～4km/h，最后一遍采用静压用高频率、低振幅，直线进退法进行碾压。一般振动碾压6-8遍，压实度可达到94%以上，碾压10遍以上，压实度可达到96%。石灰包边土的碾压控制和普通石灰土碾压控制完全一致，因受包边宽度限制，在碾压过程重应注意碾压到边和压实机械安全控制。
（7）成型检测
填砂路基现场采用1000cm3的大环刀进行压实检测，检测频率为每200米每压实层至少检测4点。每层压实后，检测路基有效宽度，测量压实后的标高。填砂路基完工后，按照每100～200m设一观测点，每天观测1次沉降情况，直到不再发生沉降（以每3天观测值变化小于1mm为准）时，方可进行中间交工验收和进行下道工序施工。由于粉细砂保水性很差、表面易风干等原因，已碾压成型的填砂路基表层存在5～10cm松散层。因此在检测填砂路基压实度时，仅对其下层进行检测控制。
（8）其他注意事项
粉细砂施工如中间未连续，再次上砂之前，需对下层粉细砂表面洒水、静压，防止其表面松散，影响上层车辆通行。
粉细砂施工不受雨季影响，但需保持施工便道通畅，确保施工便道在晴天无飞尘、雨天不泥泞。
在94区粉细砂施工完毕后，应尽快施工96区下路床4%石灰土施工，确保填砂路基施工质量。
4 质量控制措施
4.1宽度
宽度采用层层放样控制，根据路侧标高计算填层宽度撒灰线控制，推土机手要按宽度线将路基填料摊铺至打格边线，并进一步压实。
4.2厚度
由于运输车辆在路基上卸车到指定位置有时确有困难，施工时按填层段落长度、填筑宽度和厚度，计算本层填砂的工程量，乘以1.13的车载松方系数控制本层卸砂车数，达到控制本层填砂的松铺厚度；推土机粗平后，测量复核控制断面标高控制本层松铺厚度，复测的层厚按小于100cm控制，满足要求时，采用平地机整平后压实。
4.3压实度
一是平地机整平后，碾压前的含水量控制在15%-20%，二是控制碾压遍数，最终以环刀法检测压实度满足本层规范规定的压实度为准；路侧边缘局部压实不到位的部位采用小型振动夯补充洒水压实。
4.4灰土和砂层含水量控制
灰土的含水量控制按照常规检测方法进行施工控制，在石灰土混合料的含水量略大于最佳含水量的2～4％左右时进行碾压控制，这里不再详细赘述，重点对砂层含水量施工控制方面进行阐述。砂层自身保水性很差，也就是失水速度非常快，但吸水量很大，所以说碾压过程时的最佳含水量控制是非常重要的环节，洒水量控制视天气情况和碾压前检测的砂的含水量确定。现场洒水时，先路侧后路中心，在实际施工操作过程中对砂土进行饱和水注入水密施工后，然后再使用重型压路机碾压至规定压实度（碾压结束时，其实际含水量略大于最佳含水量的4～6％）。
5 成果整理
5.1取得的主要数据
天然含水量：砂从河床上挖取砂的含水量均在15.7%左右。
颗粒分析：粉细砂经过砂筛分析，细度模数在0.7-1.5之间，均为特细砂，级配属II、III区。
界限含水量：该砂液限，塑性指数均符合路堤填筑规范要求，属低液限砂土。
最大干密度：采用重型击实测定砂的最大干密度为1.56g/cm3。
含泥量：均在1.5%-3%之间，普遍为2.2%左右。
5.2数据分析整理
现场压实度试验：砂经砂场运出摊铺在路堤上，此时含水量约在6%-9%之间，经过洒水碾压后均能达到最佳含水量和所要求的压实度。
5.3试验检测结果
含水量从10.6%-14.6%之间时随着含水量的增加，压实度增大。含水量大于14.6%以后，含水量越大，压实度越小。
碾压遍数在初期2-8遍，碾压影响较大，大部分近似线形关系，10遍以后趋于稳定甚至无变化。
试验表明压实层表面松散，在施工下一层时能有效的恢复甚至增大。
砂土的标准干密度：考虑今后施工时，大面积取砂时泥土含量增加影响，统一采 用重型击实法确定最大干密度。
采用大容积1000cm3环刀测压实度具有快速准确的优点，可做为填砂路堤的检测方法。
砂的含泥量控制在6%以内，对路堤不会造成大的影响，在砂场出现的淤泥团，绝对禁止运到现场。
成型路堤砂应保持一定的含水量（控制在压实状态下）。避免因含水量降低造成路堤散，车辆行使轮陷。
6 结论
综上所述，填砂路基施工技术对于高速公路建设起到了重要的作用更是高速公路整体安全稳定性的有效保障对于施工单位的生存和发展有着较大的影响，因此施工单位要高度正式填砂路基施工质量加大对填砂路基施工过程的监督力度充分做好填砂路基施工管理工作制定严格的施工管理制度对路基的填筑材料进行严格的质量控制确保填筑材料的使用质量，有效防止了安全事故的发生进一步提升填砂路基施工技术水平捉进我国高度公路建设持续稳定的发展。
参考文献
[1]蒋鑫，凌建明，李进．高速公路填砂路基设计若干关键问题．地下空间与工程学报，2014(3)
[2]辛强辉．高速公路填砂路基的施工工艺及质量控制．交通世界(建养•机械)，2014(7)
[3]费伦林．乐温高速公路填砂路基施工质量控制．公路交通技术，2014(6)
论文作者:杨志伟,汤泞
论文发表刊物:《基层建设》2016年5期
论文发表时间:2016/6/24
标签：路基论文; 含水量论文; 压实论文; 细砂论文; 石灰论文; 路堤论文; 砂砾论文; 《基层建设》2016年5期论文;