高寒地區(qū)路基吹填砂技術(shù)

摘 要：哈爾濱松花江避暑城項(xiàng)目地處濕地，受環(huán)境水位變化影響，機(jī)械填砂需修筑多余便道且成本較大，現(xiàn)采用吹填砂技術(shù)。通過理論分析及數(shù)值計(jì)算，對(duì)路基吹填砂施工進(jìn)行論證，文章結(jié)合處于松花江避暑城項(xiàng)目路基吹填砂施工，全面闡述吹填砂施工方法及注意事項(xiàng)，確保施工及路面運(yùn)行的安全。

關(guān)鍵詞：路基吹填砂；圍堰；壓實(shí)度；施工監(jiān)測(cè)；節(jié)約成本；安全性

1 工程簡介

1.1 工程概況

本次工程道路全長8123.643m，南起櫻花路（起點(diǎn)K2+596.366），中心南北路環(huán)島（終點(diǎn)K10+720）。平面坐標(biāo)采用哈爾濱城市獨(dú)立坐標(biāo)系。松花江避暑城東環(huán)路（松江濕地旅游通道四環(huán)路至呼口大橋段）規(guī)劃紅線寬度60m，采用雙向6車道。路基設(shè)計(jì)采用吹填砂法填筑路基，路基邊坡1：4，吹填砂過程中需設(shè)沙袋圍堰構(gòu)成擋土堤，擋土堤頂寬不得小于1m，內(nèi)坡比1：0.75外邊坡與路基邊坡相同，每層高度不得大于2m，確保邊坡穩(wěn)定。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

本工程地處北京東路濕地中，地質(zhì)粉砂，最高水位116.5，最低水位114.5。

2 路基吹填砂設(shè)計(jì)方案

2.1 前期準(zhǔn)備

2.1.1 選用絞吸式挖泥船。根據(jù)該段路基的工程量、排距和路基高度，本工程選用CS-D型號(hào)絞吸式吹砂船，抽砂深度8-25m，生產(chǎn)量最大為800m3/h。挖泥船及其附屬設(shè)施（拖輪、錨艇）和其他設(shè)備的調(diào)遣，嚴(yán)格執(zhí)行水利水電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。最佳抽砂地點(diǎn)為松花江支流，用鋼管鉆探取砂樣，沙灘下層砂質(zhì)良好，屬中粗砂和細(xì)砂，含泥量不大于3%，可以用于吹砂路基填筑。

2.1.2 準(zhǔn)備排砂管路。（1）準(zhǔn)備陸地管1500節(jié)和水上浮管2500節(jié)，膠皮街頭4000節(jié)，每節(jié)管長8m，總長32000m。（2）水上浮筒管線曲度要平緩，切忌有死彎，管線長度根據(jù)挖槽長度確定，且留有富余量。為克服水流、風(fēng)流和吹泥沖擊力的影響，管線采用錨固定。（3）陸地管盡量取直線架設(shè)，管道應(yīng)順直，不扭曲，密水性好。（4）水上吹砂管和陸地吹砂管相接處用橡膠管連接，并用木條做成三角架加予固定，吹砂管安裝前認(rèn)真檢查鋼筋的腐蝕，缺口情況，接口要牢固，避免漏砂和漏水。（5）陸地管、浮管和挖泥船高壓排泥管連接完畢后，挖泥船開始移錨、移船、下放絞刀挖沙。開始時(shí)排泥管出口設(shè)置在路基起點(diǎn)和路基縱向中心線上，并抬高出口1m左右排沙。

2.2 吹填路基施工工藝

2.2.1 測(cè)量放樣。測(cè)量路基范圍內(nèi)地面高程，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)高程及路基設(shè)計(jì)坡度（1：4）計(jì)算出路基底寬，準(zhǔn)確確定出路基中線、邊線控制樁（濕地中使用彩旗）。按20m斷面放出邊線控制樁。

2.2.2 基底處理。本工程采用兩種方法基地處理：（1）地表無積水路段，清基至砂層后驚醒吹填砂路基填筑。并將清除的腐殖土堆棄在路基坡腳外2m以外，待吹填路基時(shí)可以阻斷編織袋滲水，避免污染周圍環(huán)境和浸泡農(nóng)田。（2）地表積水路段，不需清基和圍堰，直接按吹填砂至水面以上50cm，邊坡坡率為1：3.5，兩側(cè)各設(shè)6m寬護(hù)坡道，水面以上50cm至路基頂面邊坡坡率為1：4。

2.2.3 修筑擋土堤。沿路基坡腳邊樁內(nèi)側(cè)人工用編織袋裝砂，內(nèi)邊坡為1：0.75，外邊坡與路基邊坡相同。每層高度不得大于2m，確保邊坡穩(wěn)定。第一層吹填砂完成后，在底層擋土堤內(nèi)沿縱向每個(gè)50cm設(shè)一道橫向盲溝。在路基上設(shè)置攔水壩上每隔20-30m設(shè)置一個(gè)出水口和臨時(shí)急流槽，以排出吹砂帶來的泥水。出水口四周和急流槽應(yīng)鋪設(shè)塑料布以保護(hù)路堤。編織袋內(nèi)裝半袋砂，沿線分層錯(cuò)縫按1：4坡度碼堆壓實(shí)。袋裝砂土碼堆前，在相鄰的坡度尺上等高掛線，以便控制袋裝砂土碼堆高度和坡度。圍堤高度應(yīng)根據(jù)路堤填筑高度確定，擋水堤應(yīng)高出吹填高度30-50cm。依據(jù)吹填進(jìn)度情況，砂袋圍堰分開多段進(jìn)行施工，壘筑砂袋要分層壘筑，層與層之間必須錯(cuò)縫，避免通縫。擋水堤的頂部寬度不小于1m，擋土堤堅(jiān)實(shí)、不留孔洞，將吹填砂范圍與路基周圍環(huán)境徹底隔離。

2.2.4 吹填砂施工。路基吹填寬度采用全幅吹填，分層進(jìn)行，每層吹填厚度未0.6-1m，從下至上吹，至下路床頂面，遵循路基下層厚度大上層厚度小的原則?？v向采用分段向前推進(jìn)方式進(jìn)行，即30m-40m段吹填完成后，在吹填層上接長管線吹填下一段。定期設(shè)專人檢測(cè)吹填路基壓實(shí)度。吹填過程中水撼砂效果非常好，不用壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)就能達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度要求。吹填施工過程中，注意控制吹填速度，加強(qiáng)對(duì)圍堤的觀測(cè)，防止吹填時(shí)水流沖跨圍堰。如發(fā)現(xiàn)圍堰局部坍塌或滑移，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。吹填過程中加強(qiáng)對(duì)沉降觀測(cè)，通過對(duì)實(shí)測(cè)沉降量、沉降速度、側(cè)向位移等資料進(jìn)行分析，確定合理的吹填高度和吹填速度。

2.2.5 排水口設(shè)置。排水口位置的選擇主要考慮以下兩點(diǎn)：第一，排水口位置距排砂管出口越遠(yuǎn)越好，使泥砂流程長，少排出渾水；第二，排水口排出的渾水對(duì)環(huán)境和水質(zhì)造成的不利影響。在排水溝中段設(shè)置沉淀池，為防止泥砂沉淀淤積，需使用挖掘機(jī)對(duì)排水溝及沉淀池進(jìn)行定期清理，保證排水暢通。

2.2.6 吹填施工管理。吹填時(shí)路堤采用“慢填加觀測(cè)”方法施工，并隨時(shí)注意路堤的穩(wěn)定性。加強(qiáng)管道、擋土堤巡查，掌握管道工作狀態(tài)和吹填進(jìn)展趨勢(shì)；統(tǒng)籌安排水上、陸上施工，適時(shí)調(diào)度吹填區(qū)分倉輪流作業(yè)，提高機(jī)船施工效率；查驗(yàn)吹填筑堤時(shí)的開挖土質(zhì)、泥漿濃度及吹填有效土方利用率等常規(guī)項(xiàng)目；控制排放尾水中未沉淀土顆粒的含量，防止河道、溝渠淤積。

2.2.7 總結(jié)。（1）通過吹填試驗(yàn)段施工得出：吹填砂填筑路基只能吹填到下路床以下80cm高度，剩余部分還需按正常土方路基施工，在正式填筑前需對(duì)吹砂路基表面重新整平碾壓。（2）吹砂路基表面重新整平碾壓后，需檢測(cè)表層密實(shí)度，合格后方可進(jìn)行路基土方填筑。（3）吹砂填筑路基施工原理與水撼砂類似，通過高壓水頭壓力作用能夠使每1cm吹填的路基達(dá)到密實(shí)效果；在機(jī)械檢修間歇灌砂法抽檢密率，合格率達(dá)100%，密實(shí)程度比機(jī)械碾壓效果好，施工過程中可以不用檢測(cè)密實(shí)度，施工工藝控制完全可以使路基密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；查驗(yàn)吹填筑堤時(shí)的開挖土質(zhì)、泥漿濃度及吹填有效土方利用率等常規(guī)項(xiàng)目；控制排放尾水中未沉淀土顆粒的含量，防止河道、溝渠淤積。

3 質(zhì)量控制

路基壓實(shí)度采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，土基回彈模量≥30MPA

路基土最小強(qiáng)度和壓實(shí)度：

路床頂面彎沉值180（0.01mm）

4 施工監(jiān)測(cè)

5 路基吹填砂與機(jī)械水撼砂模擬數(shù)據(jù)對(duì)比

現(xiàn)取K7+000-K7+300段全幅進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬對(duì)比：本段長300m，路基寬60m，填筑前水面高程114.5，填方量68000m3，平局厚度2.5m。

5.1 機(jī)械水撼砂

5.1.1 修筑便道。由于北京路至本段中間是濕地，距離500m，本段長300m，累計(jì)需要填筑800m長施工便道.寬8m。前期填筑砂土，上部為70cm磚渣，磚渣表面附10cm中粗砂。運(yùn)輸填料使用20m2運(yùn)輸車20輛，配合1臺(tái)挖掘機(jī)、1臺(tái)推土機(jī)、1臺(tái)壓路機(jī)、1臺(tái)轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行便道修筑。

5.1.2 路基填筑。路基填筑采用又下至上，由近至遠(yuǎn)，由中至邊原則，使用20輛20m2運(yùn)輸車運(yùn)送填筑，2臺(tái)挖掘機(jī)，2臺(tái)推土機(jī)，2臺(tái)裝載機(jī)負(fù)責(zé)路基初步整形。

5.1.3 機(jī)械水撼砂。待路基初步整形完畢后，由1臺(tái)平地機(jī)修整，修整至計(jì)劃高程后，人工制作方格，由于地處濕地當(dāng)中，就地取水。在方格內(nèi)注入水，進(jìn)行振搗。第二天水撼完畢后平地機(jī)二次整平至設(shè)計(jì)高程后，進(jìn)行壓實(shí)度檢驗(yàn)，合格后進(jìn)行下道工序。

5.1.4 便道養(yǎng)護(hù)。路基填筑期間，過往車輛較多，新修便道容易破損，每天1臺(tái)灑水車灑水養(yǎng)護(hù)，人工配合修補(bǔ)。

5.1.5統(tǒng)計(jì)。根據(jù)上訴工序配合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，模擬出以下數(shù)據(jù)（工期，材料，人工，機(jī)械）。

（1）工期：

（2）材料：砂土11520m3，磚渣4480m3，中粗砂640m3，砂68000m3。

（3）人工：

（4）機(jī)械：

5.2 吹填砂：詳細(xì)施工技術(shù)按2-2。

（1）工期：按600m2/h計(jì)算，每天工作24h。理論需要5天完成，由于需要前期準(zhǔn)備、圍堰、排水口且需要安裝拆除排砂管道，延長至15天。工期為2013.7.15-2013.7.29，預(yù)計(jì)15天完成。

（2）材料：砂68000m3，圍堰用砂1000m3，砂袋20000個(gè)。

（3）人工：

（4）機(jī)械：

5.3 結(jié)論

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以明顯看出，吹填砂對(duì)比機(jī)械水撼砂工期短，機(jī)械人工材料更加節(jié)約。

6 結(jié)束語

在施工過程中，通過對(duì)路基進(jìn)行試坑開挖、壓實(shí)度檢測(cè)，測(cè)定土、砂及土砂混合部位的壓實(shí)度均滿足規(guī)范要求，表明吹填砂路基的施工工藝及質(zhì)量控制是成功的。采用路基吹填砂外設(shè)圍堰的施工模式，解決了東環(huán)路地區(qū)施工大量運(yùn)輸填料的困難，因地制宜采用河砂，降低了工程造價(jià)，減少土地占用，縮短了工期，有可觀的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，為今后同類型施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

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