高速公路粉砂土填料路基施工技術(shù)探析

賈辰生

（河南中原高速公路股份有限公司，河南 鄭州 450000）

公路工程作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展及公路網(wǎng)的逐步完善，公路建設(shè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所占地位愈加嚴(yán)重，如何提高工程施工質(zhì)量已經(jīng)成為人們普遍關(guān)注的問題。當(dāng)前，我國分布有大量水成低液限粉土與粉砂土，通過對(duì)粉砂土基本物理性質(zhì)測(cè)試，此類土顆粒較為均勻，級(jí)配不良，作為路基填土，因粉粒、砂粒間空隙并沒有被細(xì)小粘粒填充，緊密填充及嵌擠結(jié)構(gòu)難以形成。同時(shí)，因此類土黏性不足，液限值較小，塑性指數(shù)低，施工成型難，壓實(shí)性差等，將大大增加碾壓成型的難度，并會(huì)降低路基填土密實(shí)度。為此，必須重視粉砂土填料路基填筑施工工藝，提高施工技術(shù)水平，只有這樣才能最大限度地提高工程質(zhì)量。

1 粉砂土的概況及性能分析

巖石通過風(fēng)化作用后的產(chǎn)物即被稱為粉砂土，顆粒處于細(xì)砂土與粉土中間，以砂粒、粉粒為其主要顆粒構(gòu)成成分，黏性顆粒含量不多。相比其他土質(zhì)，粉砂土具有極低的天然含水率，當(dāng)顆粒較小的情況下，其毛細(xì)作用極為發(fā)達(dá)。一般可將粉土分為兩類，即黏質(zhì)粉土與砂質(zhì)粉土。砂土砂粒含量在50%以上，粘粒含量在30%以內(nèi)。

某高速公路工程，沿線表層0～10m以粉土質(zhì)砂為主，即粉砂土?；诮?jīng)濟(jì)性原理，以當(dāng)?shù)禺a(chǎn)粉砂土作為設(shè)計(jì)填土。因路線距離不同，粉砂土質(zhì)也存在一定差異。為此，在A1、A2、A3三個(gè)標(biāo)段選取3類土樣，粉砂土物理、力學(xué)參數(shù)測(cè)定值見表1。

2 高速公路粉砂土填料路基施工工藝

在我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的今天，我國公路工程建設(shè)事業(yè)也得到了極大的發(fā)展，尤其是高速公路建設(shè)規(guī)模越來越大。粉砂土填料路基作為高速公路路基施工的主要內(nèi)容，其施工水平的高低直接影響工程的整體質(zhì)量，為此，必須重視粉砂土填料路基施工，提高施工技術(shù)水平，且嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)一步規(guī)范施工工藝，只有這樣才能提高路基填筑施工水平，才能保證工程施工質(zhì)量。具體施工工藝如下：

2.1 試驗(yàn)路段方案

粉砂土填料路基質(zhì)量控制的主要內(nèi)容包括土體含水率、壓實(shí)厚度及碾壓遍數(shù)。在具體施工中，僅控制土的含水率根本無法滿足最佳含水率需求。因此，應(yīng)根據(jù)壓實(shí)厚度具體情況，合理控制碾壓遍數(shù)。以往施工中，壓實(shí)厚度普遍選用0.2m，因粉砂土填料路基具有極差保水性、且水分散失過快，0.2m壓實(shí)厚度并不能滿足施工要求。因此，根據(jù)工程實(shí)際情況，決定設(shè)置4種壓實(shí)厚度試驗(yàn)方案，即0.2m、0.3m、0.35m、0.4m，分別在以上3個(gè)標(biāo)段進(jìn)行試驗(yàn)路段鋪筑，碾壓過程中，需在最佳含水率范圍內(nèi)合理控制土的含水率，試驗(yàn)段攤鋪長度以100m為準(zhǔn)。

表1 粉砂土的物理、力學(xué)參數(shù)測(cè)定值

2.2 施工準(zhǔn)備

（1）壓實(shí)設(shè)備選擇。根據(jù)工程實(shí)際情況，現(xiàn)選用SR20M、YZ18型兩種振動(dòng)壓路機(jī)用于試驗(yàn)段施工，其他設(shè)備選用常規(guī)土方機(jī)械即可。

（2）測(cè)量放線。施工前，應(yīng)按照原導(dǎo)線點(diǎn)、加密導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行路線中樁恢復(fù)，并將路用邊樁、路堤坡腳線位置準(zhǔn)確放出，撒白灰進(jìn)行明確標(biāo)注。

（3）清表及地表土各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定。為提高路堤穩(wěn)定性，施工前，需利用推土機(jī)徹底將施工范圍內(nèi)的雜物，如雜草、樹根及地下障礙物等清理干凈，路基范圍內(nèi)的凹陷部位，如溝、坑等，可選取素土一層一層地回填，并整平路基范圍內(nèi)的施工場(chǎng)地。隨后對(duì)路基原地表下方30cm以內(nèi)的土進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)地測(cè)定，為填前壓實(shí)施工做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

（4）臨時(shí)排水溝挖設(shè)。將一條0.5～1.0寬縱向臨時(shí)排水溝挖設(shè)到路線兩側(cè)，深度為0.5m左右，以此便于及時(shí)排出路線內(nèi)地表水。

（5）填前整平壓實(shí)。按照地表土試驗(yàn)指標(biāo)，可進(jìn)行壓實(shí)方案的準(zhǔn)確確定，壓實(shí)施工前，應(yīng)對(duì)土的含水量進(jìn)行測(cè)定，且在最佳含水量-2%～2%合理控制土的含水量，并通過振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓施工。因粉砂土具有嚴(yán)重的水分積聚現(xiàn)象，極易導(dǎo)致路基翻漿、液化等問題產(chǎn)生，為提高工程質(zhì)量，必須重視原地表處理，做好基礎(chǔ)排水施工。如將砂墊層設(shè)置到原地表，以此進(jìn)行橫坡度控制，特殊情況下，需進(jìn)行換填處理。

2.3 施工運(yùn)輸及填筑

選取挖掘機(jī)取土，通過自卸汽車將土料運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)。路基填筑施工過程中，需要對(duì)填充空隙進(jìn)行驗(yàn)收，保證粉砂土填料路基質(zhì)量。

2.4 碾壓施工

粉砂土運(yùn)送至施工路段之后，可選用推土機(jī)+平地機(jī)的方式，根據(jù)放樣標(biāo)高、寬度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)平及整平施工。待完成粉砂土整平作業(yè)之后，即可進(jìn)行碾壓施工。要求選用壓路機(jī)先進(jìn)行一遍靜壓，隨后進(jìn)行振壓施工。碾壓過程中，相鄰輪跡重疊輪寬為1/3，整個(gè)作業(yè)面被輪跡布滿為1遍。

2.5 壓實(shí)檢測(cè)

壓實(shí)度檢測(cè)可選用灌砂法，含水率檢測(cè)則選用烘干法。檢測(cè)方式為振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行1遍靜壓施工，隨后進(jìn)行振壓施工，每振動(dòng)碾壓兩遍則需進(jìn)行一次壓實(shí)度檢測(cè)，要求每次對(duì)3個(gè)位置進(jìn)行檢測(cè)，具體位置以近路肩位置、行車道中部、近中央分隔帶位置，計(jì)算以上位置的平均值評(píng)定壓實(shí)質(zhì)量。

本工程試驗(yàn)段共4個(gè)，直接選用挖坑檢測(cè)法進(jìn)行0.2m壓實(shí)厚度路段檢測(cè)即可。而0.3m、0.35m、0.4m壓實(shí)厚度試驗(yàn)路段，應(yīng)先將上部0.1m、0.15m、0.2m挖去后，在檢測(cè)其下部20cm壓實(shí)度。

3 壓實(shí)檢測(cè)結(jié)果分析

本工程選用0.2m、0.3m、0.35m、0.4m四種壓實(shí)厚度進(jìn)行施工分析，通過壓實(shí)檢測(cè)，其結(jié)果如下：

第一，20cm壓實(shí)厚度試驗(yàn)結(jié)果。0.2m為壓實(shí)厚度，壓實(shí)度達(dá)到96%時(shí)，需1遍靜壓、6遍振壓，符合設(shè)計(jì)要求。壓實(shí)度達(dá)到94%、93%時(shí)，需1遍靜壓，4遍振壓，符合設(shè)計(jì)要求。因此，可針對(duì)A2標(biāo)段進(jìn)行0.2m壓實(shí)厚度驗(yàn)證試驗(yàn)。雖在一定碾壓遍數(shù)下，0.2m壓實(shí)厚度試驗(yàn)段壓實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求。但因壓實(shí)厚度不足，粉砂土保水性較低，水分散失過快，在車載長期作用下，表層土體極易產(chǎn)生松散等問題，進(jìn)而降低路基強(qiáng)度。為此，不宜選用20cm壓實(shí)厚度。

第二，0.3m、0.35m壓實(shí)厚度試驗(yàn)結(jié)果。針對(duì)各個(gè)壓實(shí)區(qū)，在碾壓遍數(shù)、壓實(shí)厚度方面，0.3m壓實(shí)厚度試驗(yàn)段基本等同于0.2m壓實(shí)厚度試驗(yàn)段。但在經(jīng)濟(jì)方面，0.3m壓實(shí)厚度明顯比0.2m壓實(shí)厚度更優(yōu)。0.35m壓實(shí)厚度試驗(yàn)段，壓實(shí)度達(dá)到96%時(shí)，需1遍靜壓，8遍振壓；壓實(shí)度達(dá)到94%時(shí)，需1遍靜壓，6遍振壓；壓實(shí)度達(dá)到93%時(shí)，需1遍靜壓，5遍振壓。

通過0.3m、0.35m壓實(shí)厚度試驗(yàn)段對(duì)比分析，雖在一定碾壓遍數(shù)下都可達(dá)到壓實(shí)強(qiáng)度需求，但相比0.3m，0.35m增加的壓實(shí)厚度為0.05m，碾壓遍數(shù)需增加兩遍，因此基于經(jīng)濟(jì)性原理，最為合理的為壓實(shí)厚度0.3m。因此，對(duì)比0.2m、0.3m、0.35m壓實(shí)厚度，應(yīng)選用0.3m壓實(shí)厚度。

第三，40cm壓實(shí)厚度試驗(yàn)結(jié)果。40cm為壓實(shí)厚度，壓實(shí)度達(dá)到96%時(shí)，碾壓12遍也無法滿足壓實(shí)度需求，且因碾壓遍數(shù)過多，土體上部極易產(chǎn)生松散、起皮等問題。雖然壓實(shí)度達(dá)到94%、93%時(shí)，碾壓遍數(shù)達(dá)到一定值可滿足設(shè)計(jì)要求，但檢測(cè)位置不同，則會(huì)存在壓實(shí)不均勻現(xiàn)象，且不斷增加碾壓遍數(shù)，密實(shí)度也會(huì)隨之改變，由此可見，壓實(shí)厚度為40cm時(shí)，碾壓效果不佳，則不宜選用。

結(jié)語

綜上所述，在粉砂土填料路基施工中，其施工技術(shù)水平的高低直接影響著工程整體質(zhì)量，具體結(jié)論內(nèi)容如下：

（1）對(duì)粉砂土力學(xué)性質(zhì)造成影響的直接因素為細(xì)粒組土粒含量，如粉砂土內(nèi)細(xì)粒組土粒含量過大，則具有較大干密度，且會(huì)降低其內(nèi)摩阻力，進(jìn)而影響工程質(zhì)量。

（2）通過4類壓實(shí)厚度試驗(yàn)段對(duì)比分析可知，最為合理的壓實(shí)厚度為30cm，其碾壓工藝為：壓實(shí)度達(dá)到96%時(shí)，需1遍靜壓，6遍振壓，符合設(shè)計(jì)要求；壓實(shí)度達(dá)到94%時(shí)，需1遍靜壓，4遍振壓，符合設(shè)計(jì)要求；壓實(shí)度達(dá)到93%時(shí)，需1遍靜壓，3遍振壓，符合設(shè)計(jì)要求。

（3）粉砂土填料路基施工中，待碾壓成型后，需做好交通管制工作，即“成型一段，封閉一段”。盡可能避免出現(xiàn)車轍現(xiàn)象，在下層施工時(shí)，應(yīng)再次灑水碾壓。