填砂路基在高速公路中的應(yīng)用

1、填砂路基在高速公路中的應(yīng)用江蘇交通工程咨詢監(jiān)理有限公司 顧春建摘 要：利用長江口細砂填筑路基，既可疏通河道，又能少占耕地，就地取材，也可降低造價，可加強資源的合理利用和社會可持續(xù)發(fā)展，對路基填料極為匱乏地區(qū)具有較好的經(jīng)濟價值。本文結(jié)合上海A15公路施工闡述了填砂路基的質(zhì)量控制要點。關(guān)鍵詞：長江口細砂 造價 經(jīng)濟價值 質(zhì)量前言 細砂是一種較好的填筑路基材料。在我國江河眾多、河砂資源豐富的南方地區(qū)，利用河砂填筑路基，既可疏通河道，又能少占耕地，就地取材，降低工程造價。但河砂作為路基填筑材料，存在失水后易滑坍，不易壓實，干穩(wěn)定性差的缺陷，所以在工程中大面積應(yīng)用的實例尚不多見，國內(nèi)也尚無相應(yīng)的施工技術(shù)

2、規(guī)范和質(zhì)量檢驗評定標準指導(dǎo)和規(guī)范施工，因而全斷面填砂路基的施工技術(shù)研究具有很重要的現(xiàn)實意義。本文結(jié)合上海A15高速公路工程實例，從施工準備、測量放樣、壓實順序、機械設(shè)備組合、工藝質(zhì)量控制等方面闡述了填砂路基施工的工藝和方法，總結(jié)了填砂路基在高速公路中的應(yīng)用。1、工程概述A15公路（浦東段）工程南匯段西起南匯、閔行區(qū)界（K55+714.501），東至機場南進路（東線終點樁號K83+532.661，西線終點樁號WK83+496.591），全長27.818Km。本工程周圍主要為居民住宅和農(nóng)田及企事業(yè)單位，其間分布大量明浜和魚塘，水系發(fā)育，河網(wǎng)密布。沿線地勢相對較為平坦。地貌形態(tài)單一，屬濱海平原相地貌

3、類型。上海屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，溫和濕潤，四季分明，年平均降雨量為1123.7mm，一年中60的降雨量集中在59月，全年平均降雨日132d。2、方案的確定本地區(qū)路基填料極為匱乏，建設(shè)單位決定采用長江口細砂作為路基填筑材料，兩側(cè)使用4石灰改善土包邊處理，路堤頂部設(shè)40cm石灰摻量7的石灰土作為上封層。3、細砂材料性能分析長江口細砂多為黃（褐）色、灰白色，礦物成分主要為石英，磨圓程度好，級配差。天然狀態(tài)下松散、無粘性、壓縮性小、摩擦角大、透水性好。3.1無粘性：根據(jù)雙電層和結(jié)合水的概念，當兩個顆粒靠近兩個顆粒的雙電層互相重疊時，兩個顆粒將共同吸引重疊區(qū)域的陽離子，由于粉細砂中缺少帶電特征的灰土顆

4、粒組，從而呈現(xiàn)無粘性狀態(tài)。3.2壓縮性小：粉細砂顆粒尺寸大，表面面積小，顆粒與水作用微弱，空隙比一般較少，因而壓縮性小，承載力較高。3.3抗剪特性C0，摩擦角較大，由于粉細砂無粘性，抗剪時表現(xiàn)為粘結(jié)力C=0。粒狀土的摩擦性質(zhì)涉及到顆粒之間的相對移動，由于粉細砂顆粒較灰土顆粒大，剪切時滑動磨擦力和咬合磨擦力較大，因而內(nèi)摩擦角較大。3.4滲透系數(shù)大：粉細細砂呈松散狀，顆粒比表面小，在土粒和水界面上的相互作用力主要是毛細管張力；此外，顆粒空隙較大，因而與粘性土相比表現(xiàn)為較大的滲透系數(shù)。3.5細砂的液化：飽和松砂受到震動時，原來穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)遭到破壞，發(fā)生細砂顆粒懸浮于水中成為類似液體的現(xiàn)象。細砂液化對工

5、程建筑物有極大的危害。3.6假粘性：砂中水大部份為毛細水的表面張力可將兩顆粒拉緊形成所謂的假粘性，因此表現(xiàn)出濕砂可粘聚成團，泡水后即松散等現(xiàn)象。4、填砂路基施工工藝和方法  填砂路基施工順序：測量放樣清表翻挖80cm素土后起拱回填30cm礫石砂開挖縱橫向排水盲溝及排水邊溝布設(shè)排水盲溝防滲土工布回填級配碎石鋪設(shè)滲水土工布鋪設(shè)礫石砂頂面土工布鋪設(shè)包邊土工布長江口細砂分層填筑壓實4石灰改善土包邊全斷面壓實7石灰灰土上封層填筑壓實路基預(yù)壓及沉降觀測。填砂路基施工方法4.1恢復(fù)路基中線、邊線，并加密中邊樁。測標高，放出坡腳樁，樁上注明樁號，標上填筑高度。4.2用推土機、平地機、挖掘機

6、對路基填筑范圍原地面上的草皮、樹木、植物根莖、農(nóng)作物等進行清理，表土清除深度30cm，清除的表土雜物暫時堆棄于路基坡腳線與紅線之間，后集中運輸至棄土場存放。4.3清表結(jié)束后，按設(shè)計圖紙要求在兩條橫向排水盲溝中間向兩側(cè)盲溝設(shè)側(cè)設(shè)置1橫坡起拱。翻挖的素土運輸至儲土場儲存晾曬，用作包邊土和上路床素土。翻挖完成后，碾壓原地面，壓實度達90%?；靥?0cm礫石砂，施工橫坡采用2.0。然后開挖碎石盲溝，縱向盲溝通長設(shè)置于機動車道邊緣線和施工明溝邊線位置，橫向盲溝間隔15m設(shè)置一道。4.4礫石砂回填完成后，按設(shè)計圖紙要求開挖縱橫向排水盲溝及排水邊坡。開挖完成的排水盲溝經(jīng)測量報驗合格后，鋪設(shè)防滲土工布，并回填

7、級配碎石至設(shè)計標高，級配碎石頂面布設(shè)滲水土工布。4.5長江口細砂填筑前，在礫石砂頂面布設(shè)一層土工布。4.6路基填筑采用水平分層的方法填筑路堤，進行細砂填筑路基時一次填筑壓實厚度不超過25cm。細砂填筑壓實后，進行兩側(cè)4包邊灰土的填筑作業(yè)，填筑完成后，全斷面同細砂填筑層一同碾壓。細砂填筑壓實標準采用重型擊實標準，壓實時含水量應(yīng)控制在最佳含水量附近。壓實度及標高測量自檢合格后，報監(jiān)理驗收，驗收合格簽認后，即可進行下道工序的施工。4.7細砂路堤頂層填筑40cm上封層，上封層采用石灰摻量7的灰土填筑，壓實度標準重型擊實壓實度標準96。4.8路基預(yù)壓，路基填筑完成后，即進行堆載預(yù)壓。當路堤中心點沉降大于

8、20cm后，必須及時補償填土至設(shè)計要求的超載或欠載預(yù)壓高程。路基超載、等載部分填土滿足重型壓實標準壓實度大于85。4.9沉降觀測，細砂填筑前按設(shè)計要求預(yù)設(shè)沉降板，每個斷面土路肩各一個，路堤中點分層沉降標旁一個。一般路段每隔200m設(shè)置一個檢測斷面，沿河等特殊路段酌情增加。5、長江口細砂及包邊土施工順序由于細砂與灰土在土質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)各項技術(shù)指標上的差異，在施工中砂土與灰土的具體操作及各項控制指標也存在著很大差別。因此，細砂與灰土結(jié)合部位的壓實度控制便成了施工中一個最棘手的問題，也是工程中最薄弱的環(huán)節(jié)。填筑分為細砂與灰土同步施工法及先填包邊灰土后填砂芯的施工法。長江口細砂填筑路橫斷型式如圖1所示：

9、圖1長江口細砂填筑路橫斷型式圖 5.1細砂與灰土同步施工法這一方案在施工中，細砂與灰土始終處在相對水平的狀態(tài)。細砂與灰土同步施工，又可以有兩種不同的施工方法。第一是包邊灰土與砂芯同時攤鋪后，先壓實包邊土，達到壓實度后，后再壓實細砂。第二是灰土與細砂同時攤鋪，先穩(wěn)壓灰土兩遍，最后同時碾壓灰土與細砂，這種填筑方法實際操作比較困難，兩種材料的最佳含水量不同，同時碾壓達不到壓實度要求，因此，采用第一種方法進行試驗段填筑。    填料攤鋪 路基填土在攤鋪前應(yīng)先準確地劃出路堤邊線和細砂與灰土的分界線，細砂與灰土均采用水平分層攤鋪，嚴格控制厚度，細砂的松鋪厚度30cm

10、，灰土的松鋪厚度30cm。包邊灰土的攤鋪寬度應(yīng)比設(shè)計寬20cm，以保證路基成形削坡后凈寬度滿足設(shè)計要求。攤鋪主要由推土機及平地機完成，并結(jié)合人工整理土砂交界處，形成整齊的交界線。壓實（1）土壓實    攤鋪工作完成后，應(yīng)先對路基兩側(cè)包邊灰土進行壓實。碾壓時應(yīng)控制合理的含水量、灰劑量。先用10-14T寬型光輪壓路機碾壓1-2遍，再用18-22T寬型光輪壓路機碾壓6-8遍。在碾壓過程中灰土與細砂的結(jié)合部位應(yīng)充分壓實，盡量避免細砂與灰土的混雜和灰土未壓實的情況。當包邊灰土碾壓完畢，應(yīng)按規(guī)范要求檢測壓實度、平整度、寬度、標高。（2）包邊土壓實合格后，人工或小型挖掘機將與包

11、邊土結(jié)合處的細砂翻起一層寬1m左右，攤鋪包邊土工布后將細砂重新攤鋪。 （3）細砂壓實    砂攤鋪整平以后，待表層濕潤無積水時，用重型壓路機（22t以上）碾壓6-8遍，壓時宜先慢后快，輪跡相互搭接。振動碾壓后，再用靜碾壓路機壓1-2遍，保證本層壓實度及表面平整度。對于路基局部邊角地帶，如橋臺或擋墻后背，壓路機不能碾壓的部位，應(yīng)采用小型手扶式振動壓路機進行碾壓夯實。碾壓完畢，檢驗壓實度、平整度、標高、寬度、橫坡度，各項指標合格后，及時進行下一層的填筑施工，盡可能減少成型的細砂路基失水。當不能及時填筑下一層細砂時，應(yīng)注意及時灑水，保持足夠的水分。 機械配置 

12、  挖掘機或裝載機配合自卸汽車運土，在距砂場1公里以內(nèi)的路段可利用鏟運機，效率會更高。整平攤鋪由推土機與平地機配合完成，壓實由振動碾及寬輪碾完成。 優(yōu)缺點分析砂與灰土同步施工法，施工時層次明確，易于進行施工的組織安排，并且在路基平整度、寬度、橫坡、標高各項指標的控制上容易掌握，壓實度也能達到設(shè)計要求。存在缺點是，首先，由于細砂灰土壓實厚度的差異所造成結(jié)合處的錯臺現(xiàn)象，給壓實帶來一定困難；第二，外界環(huán)境對砂的施工影響??；而灰土碾壓則對含水量要求很高，當灰土的含水量較高時，需要晾曬，灰土的施工進度必將慢于細砂，尤其在雨季，這一問題更為突出。5.2先填包邊灰土后填砂芯施工法 &#

13、160;  攤鋪填料在填前碾壓后，先進行灰土的填筑和攤鋪，壓實合格后攤鋪包邊土工布，與此同時，細砂也可正常進行攤鋪與碾壓。兩種填料的施工并不互相制約與影響。先包邊施工法最重要的一個施工環(huán)節(jié)，是對細砂與灰土結(jié)合部的碾壓處理，主要體現(xiàn)在壓實后灰土的內(nèi)側(cè)削坡與壓實細砂的外側(cè)削坡部位。包邊土壓實   先填包邊灰土后填砂芯的施工方法允許灰土層的施工滯后于細砂層，細砂層的施工不受灰土層的制約，所以其工作面可高出灰土層0-15cm?；彝翆拥臄備亙?nèi)側(cè)應(yīng)寬出設(shè)計邊線30cm左右，然后進行灰土層的壓實，壓實合格后，依照灰土層內(nèi)側(cè)設(shè)計邊線對灰土層的內(nèi)側(cè)削坡（坡比1:1），將削去的灰土堆

14、在壓實灰土表面作為下層填筑材料,與此同時攤鋪包邊土工布。細砂和包邊土結(jié)合處壓實    用人工對細砂層削坡，將削掉的細砂攤鋪至灰土邊，先壓實的細砂會失水，應(yīng)用人工對細砂進行灑水，以穩(wěn)定細砂不浸泡灰土為原則，再對細砂進行碾壓。由于碾壓寬度小，而且與灰土同時碾壓（對灰土為反復(fù)碾壓），為防止包邊灰土層內(nèi)坡的破壞，宜采用靜碾壓路機碾壓，達到壓實標準后，進行下一層灰土的填筑。這樣，既解決了因灰土層滯后引起細砂層施工等待現(xiàn)象，又實現(xiàn)了細砂層與灰土層結(jié)合部的同步施工與同步碾壓。 包邊灰土層先施工的優(yōu)缺點 包邊灰土層先施工法，解決了細砂與灰土結(jié)合部位的壓實問題，而且使細砂

15、與灰土的施工相對獨立，不會因灰土的滯后而使細砂施工停工，能充分地利用機械與人力，加快工程進度。缺點是需要人工配合。6、填料質(zhì)量控制要點6.1細砂的含泥量控制 在填砂路基施工中，砂的含泥量多少直接影響砂的質(zhì)量，規(guī)范砂的含泥量（即細粒土、粉土、灰土含量）不大于5。施工中發(fā)現(xiàn)干凈的砂沖水壓實時容易達到，但在表面風(fēng)干后容易松散，必須立即封層，才能保證密實，而含泥量大一點的砂在沖水時，水不會下去，再加上壓路機壓實時，表層會形成一塊板塊，作用力難以達到下面，因此就造成表面密實、里面不密實的情況，必須重新?lián)Q填干凈的砂。在施工中加強砂的含泥量的監(jiān)控，如有懷疑送試驗室檢驗。6.2細砂的含水量控制 在施工中，如果

16、細砂的含水量過小，表層容易松散，難以壓實，經(jīng)過灑水壓實后，容易嵌擠密實，檢測密實度時容易達到要求，如果沖水過多后會與淤泥混在一起，形成新的泥砂混合物，它在壓實時，表面看上去密實，但在檢測密度時卻不易達到，只能返工處理。在施工監(jiān)控中，應(yīng)及時檢測細砂的含水量并嚴格控制。6.3細砂的分層厚度控制 填砂路基在現(xiàn)行規(guī)范中沒有明確標明分層厚度，在施工中，考慮到機械的壓實功率有限，根據(jù)設(shè)計要求采用30cm一層作為分層厚度，在細砂最佳含水量范圍內(nèi)用振動壓路機振動，再進行靜壓至達到要求，分層進行檢測，達到要求后進入到下一工序。從已完成的路基彎沉值經(jīng)檢測均能達到要求。因此在本路段填砂施工中均采用30cm為一層，分

17、層填筑、分層壓實、分層檢測，使每一層均能達到密實要求，以保證路基的穩(wěn)定。6.4包邊土灰劑量控制包邊灰土的灰劑量是影響壓實度的最重要因素之一，灰劑量不足則灰土強度難以形成，灰劑量過大且拌灰不均勻，會出現(xiàn)夾灰層，石灰結(jié)晶后強度會更低，因此，須嚴格控制好灰土的灰劑量。6.5包邊土含水量控制含水量仍然是影響灰土壓實度的最重要因素之一，當路基填料含水量大于最佳含水量時可在路外晾曬也可在路基上用鏵犁翻拌晾曬；當含水量不足時，可用灑水車灑水補充，使填土達到最佳含水量的要求，確保達到壓實度標準。7、存在的問題及注意事項7.1當土工布以下土層滲透性較弱時，都會出現(xiàn)因細砂灌水不能及時下滲而引起對土砂結(jié)合部位的浸泡

18、。在實際施工中采用挖滲水井的方法可以解決這個問題，也可以在不透水層頂面埋設(shè)花管通過包邊灰土排出路基。7.2填砂路基在填筑與使用過程中外側(cè)包邊土的塌陷，及填砂路基因邊緣壓實不良導(dǎo)致的淺層失穩(wěn)破壞，可以在路基邊坡鋪設(shè)混凝土預(yù)制空心塊，間隔設(shè)沉降縫，用瀝青麻絮填塞，空心部分回填土，人工夯實整平，再鋪上草皮。7.3每層壓實后的寬度不得小于設(shè)計寬度。路堤填筑時，從最低處起分層填筑，逐層壓實。地面橫坡陡于1：2.5時，應(yīng)作特殊處理，防止路堤沿基底滑動。7.4在雨季施工中，嚴防路堤積水，填筑層表面應(yīng)適當加大橫坡度，以利于排水，并注意天氣預(yù)報，及時碾壓成型，防止填土被雨水泡軟。進入初冬填筑路堤時，盡量晝夜連續(xù)施工，取土場進行覆蓋，保證填土不受凍害影響，每天填筑的土層要當天碾壓成型。達到設(shè)計標高時要抓緊按設(shè)計要求整理路槽，修整邊坡，防護，確保路堤填筑質(zhì)量和穩(wěn)定性。7.5包邊灰土施工時，應(yīng)控制自卸汽車、壓路機等的行駛方向和速度，不得在下層面上調(diào)頭、高速行駛、急剎車等，以免造成壓實層松散。灰土碾壓成