砂礫墊層在高速公路特殊路基處理中的應用

商廣明

(中電建冀交高速公路投資發展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

河北省某在建高速公路總里程為171 km，位于華北平原地區，沿線多耕地，跨越馬棚淀滯洪區及多條地方河流，所以該段高速公路經過的軟土、軟弱土的特殊地基所占比例較大。為了防止路基的工后沉降及橋頭跳車，需要對特殊地基進行處理。處理特殊地基時，起承壓、排水穩固地基作用的砂礫墊層必不可少[1]。

1 砂礫墊層的設計

1.1 砂礫墊層設計位置

根據本項目沿線地質特點及工期要求，對滯洪區內的橋梁橋頭采用CFG樁復合地基進行處理，非滯洪區段亦可采用夯實水泥土樁；小構造物附近及一般路基可采用夯實水泥土樁或水泥攪拌樁進行處理，空間受限時也可采用旋噴樁進行處理。在CFG樁、夯實水泥土樁、水泥攪拌樁、旋噴樁頂部設置了30 cm厚砂礫墊層[2]。

1.2 砂礫墊層的選取

一般采用透水性好、質地堅硬的粗砂或者砂礫作為砂礫墊層，要求細泥含量≤3%且不含植物殘體、垃圾等雜質。砂礫墊層一般設置在軟基處理層的上部、土路基的下部，其寬度一般要寬出路基兩側各0.5～1 m，以保證上層路基機械施工時的有效承載面[3]。

2 砂礫墊層質量控制

2.1 保證砂礫墊層質量的工藝流程

首先在合格的下承層上測量放樣，恢復中線樁，在兩側邊緣設置指示樁，標定出砂礫墊層的松鋪厚度及設計高程。根據試驗段松鋪厚度計算的方量采用打方格的辦法均勻卸料，用平地機配合推土機攤鋪均勻。然后采用重型壓路機進行壓實，壓實方式遵循“先慢后快、先靜后振、先弱振后強振”的原則，確保碾壓工作面內無漏壓、無死角，壓實均勻，輪跡搭接≥50 cm，邊緣和轉角等壓力機碾壓不到的部位用打夯機夯實，一夯壓半夯，夯夯相接，直到壓實度達到要求，壓實后的砂礫墊層表面應無明顯輪跡。

2.2 砂礫墊層主控項目

砂礫墊層施工完畢后，壓實度應≥90%，砂礫墊層的厚度、寬度不小于設計值，砂礫墊層橫坡要符合設計及規范規定[4]。

3 砂礫墊層在路堤應用中的實例分析

3.1 工后沉降實例分析

本文選取某大橋橋頭50 m施作30 cm厚砂礫墊層的軟基處理路基試驗段進行工后沉降觀測，并與未做砂礫墊層的填方路堤段進行了工后沉降對比。對比的兩個觀測點路基填高均為4 m，觀測點均設置在道路中央分隔帶位置。觀測期限為2個月。施作砂礫墊層的觀測點為S1點，未做砂礫墊層處理的觀測點為S2點。不同階段路堤工后沉降觀測數據如表1所示。

表1 路堤工后沉降監測統計表

通過表1路堤工后沉降監測統計數據可以發現：施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測點S1在路床頂階段的30 d內工后沉降為1 mm，做完路面結構層的30 d內工后沉降為4 mm，兩個月內的工后總沉降量為5 mm；未施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測點S2在路床頂階段的30 d內工后沉降為9 mm，做完路面結構層的30 d內工后沉降為29 mm，兩個月的工后總沉降量為38 mm。根據以上數據制作工后沉降觀測點S1、S2數據對比圖如圖1所示。

圖1 路堤工后沉降觀測點S1、S2對比分析柱狀圖

根據表1和圖1中施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測點S1與未施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測點S2為期兩個月的工后沉降觀測數據對比分析可以得出：

(1)在相同路基恒載作用下，未施作砂礫墊層的路堤觀測點S2一個月的工后沉降是施作砂礫墊層的路堤觀測點S1的9倍。

(2)在二次施加路面結構層恒載后，未施作砂礫墊層的路堤觀測點S2一個月的工后沉降量是施作砂礫墊層的路堤觀測點S1的7.25倍。

(3)未施作砂礫墊層的路堤觀測點S2兩個月的工后總沉降量是施作砂礫墊層的路堤觀測點S1的7.6倍。

根據以上數據分析可以得出：砂礫墊層在路堤中的正確使用可以提高路基整體穩定性，明顯減少路基的工后沉降量。

3.2 路基彎沉測量實例對比分析

路床彎沉值不僅能反映路堤的整體強度和剛度，而且與路堤各結構層的結構性質、厚度、整體性、壓實度及測試時的氣候都有關系。代表彎沉值可以表征路堤的整體承載力[5]。如果彎沉值過大，則說明該處路堤測點變形較大，在一定程度上說明該段路基整體性較差，各結構層容易破壞。所以彎沉值越小說明路堤的各項性能指標較好。

為了分析砂礫墊層對路堤路床頂彎沉值的影響，現在選取相同填高路堤，相同土質及施工工藝的一段路基，分別選取施作砂礫墊層處路床及未施作砂礫墊層處路床各一點W1和W2，其中兩測點的壓實度合格率且非常接近，在一天內同一時刻，采用同一臺落錘式彎沉儀進行檢測，其檢測結果如表2所示。

表2 落錘式彎沉儀檢測路床W1、W2測點彎沉值統計表

通過表2數據可以看出，施作了砂礫墊層的路堤路床頂測點W1的彎沉值明顯小于測點W2的彎沉值。

所以施作砂礫墊層后的路堤在盡量排除其他因素的干擾之后，要比未施作砂礫墊層的路堤整體性好，且承載能力等各方面性能也有很大的提高。

4 結語

通過高速公路建設過程中砂礫墊層的實際應用及相關測試數據的對比分析可以得出以下結論：

(1)正確施作砂礫墊層，可以有效改善不良地基土性質，大大提高地基的整體穩定性，能很好地預防路基路面的工后沉降。

(2)壓實度合格的砂礫墊層，能起到持力層的作用，高質量的砂礫墊層可以提高地基整體承載力。

所以砂礫墊層的設計及施工在不良地基處理中得到了廣泛應用。