關于高速公路工程填砂路基壓實施工技術的研究

林歡歡

（安徽交控工程集團有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

路基施工是公路建設中的一個關鍵環節。作為一種穩定可靠的道路結構，在進行路基的填筑時，必須注意確保其充填的質量。填砂路基在道路建設中的使用日益普遍，為了保證填砂路基的總體性能，必須進行合理的碾壓，文章就填砂路基壓實技術在公路建設中的應用進行了分析和討論。

1 工程概況

該項目共45km，項目中第四段起點為K23+350-K30+750，為雙向六車道，設計車速為100km/h。該工程屬于普通路堤，多數路段采用填石路基，部分路段是挖方路基。通過實地勘察了解土壤結構，結合現場施工條件，在進行了初步分析后，確定了填砂路基的填筑與壓實方案。填砂路基的質量效果，將直接影響到路基的強度和道路的使用性能。

2 高速公路填料特性對路基施工的影響分析

2.1 最大干密度對路基施工的影響

在相同的水分條件下，若干密度偏低，通過少量的碾壓次數就能滿足壓實度的需要，但在實際施工中，由于壓實度不足，從而會對路基的強度和穩定性產生一定的不利影響。相反，若干密度過高，則需要更多的壓實次數，雖能增加路基壓實度，但同時會造成施工成本的增加，延長工期，這是一種不經濟的施工方案。

2.2 砂粒大小對壓縮性能的影響

中粗砂被沖刷后，填砂路基易于嵌擠密實，利于滿足密實度測試相關指標，而細砂流失后，填砂路基的密實性難以得到保障。若用粗砂代替中粗砂回填，則與泥砂、新的黏土混合在一起，雖然表面看起來很緊密，但很難檢測出其密度，需要重新加工。

2.3 砂料的含水率對壓實效果的影響

振動壓實法是利用振動壓路器的往復作用，將物料的微粒從最初的靜態轉變為動態的過程。在振動力的影響下，粒子之間的相對位置發生位移改變，形成了一個互相充填的狀態：在振動期間，壓縮物料的含氣率降低，致密程度提高。因此，物料的水分含量對填砂路基的密實度有很大的影響。砂料的黏土顆粒含量極少，塑性指數較低，粒徑較均勻，保水性較弱。在路基基礎上進行充填，其表面容易脫水疏松，在流動的空氣中容易產生薄的氣膜，故其水分含量的最優程度很難掌握。若未采用相應的設備和技術措施，路基的壓實性難以達到設計的目的。此外，在水分含量的影響下，砂料的工程性能也會發生很大的改變。

2.4 砂料的含泥量對壓實效果的影響

在填砂路基施工中，砂料的質量將直接取決于砂料的含泥量大小，根據相關施工規范要求，砂料的含泥量（即細粒土、粉土、黏土含量）不大于5%。在工程建設中，應采取合理的措施，使砂料的含泥量達到規定的相應要求。

3 高速公路施工中填砂路基壓實施工技術的應用

3.1 工藝流程

填砂工程是一種全過程機械化的工程，所采用的機械有推土機、挖掘機、自卸車、平地機、壓路機等。首先用鏟斗將填充物裝載到工地，其次用推土機將填充物進行總體調配，然后用平地機進行平整，最后用壓路機進行壓實。為了滿足工程效果的需要，采用機械施工為主、人工施工為輔的施工方式，填砂路基具體施工流程如圖1 所示。

圖1 填砂路基施工流程圖

3.2 施工準備

3.2.1 物料檢驗

在路基填筑時，采用高質量的黏土，其塑性指數不低于6；所選的中粗砂粒，不能形成塊狀，其含泥量宜控制在5%以內，不應超過8%；有機物含量一般控制在5%以內；細度模數應控制在2.0～3.2 之間。

在進行路基填砂之前，必須先確保砂料以及其他工程材料的性能指標和物料現狀，保證所采用的樣品有一定的代表性，測試內容主要為自然含水率、含泥量、有機物含量以及最大干密度等相關指標參數。

通過對土壤進行重錘壓縮實驗，可得出其最大干密度和最佳含水率。在填砂工程中，如果采用的填筑材料有變化，則應再次進行測試和檢驗，以確保滿足設計的要求。

3.2.2 試鋪路段施工

在填砂工程開始之前，應先進行土石方開挖，并對工程的各項技術指標進行計算，確保砂料的填筑質量。在該項工作開始前，選擇一個具有代表性的、長度不少于200m 的試驗段。試驗路段碾壓時，應如實地記載壓實設備的組合方式、碾壓速度、碾壓遍數和填筑材料的松鋪厚度等各項指標，經監理工程師審查通過后，方可為正式碾壓工作提供參考。

3.2.3 路基表層清洗

在進行路基填砂之前，必須對場地地面的垃圾進行清理，包括樹根和草皮等。同時在公路的紅線兩邊修建臨時的排水設施，以清除路堤上砂土工程區域的表面積水。

對路堤工程區域的耕種地面進行治理，清除后的地表應進行烘干、碾壓，以保證土壤的致密程度在90%左右。根據路基原有的坡度，對路基基礎進行加固，在坡度大于1∶5 的基礎上開挖，形成寬度大于2m的梯形，然后再進行基礎的開挖工作。

3.3 路基填砂壓實

3.3.1 砂攤鋪

在該項目中，砂土采取分層并行的方式，部分地形較陡的地區，由低洼處起砂。工程所用的中粗砂均為河砂，均由工地周邊的河道兩岸用挖掘機開挖，然后裝上卡車，直接運送到工地。在裝砂作業之前，根據試件的松散系數和車載砂率，確定卸貨時的停車間隔，松鋪厚度在40cm 范圍內，第一層要適當增厚，松鋪厚度應控制在50～60cm 之間。

砂攤鋪后，先用推土機進行平整，然后再由平板車對鋪裝工作臺進行預平整。在進行施工前，要有專門的人員對路面的標高、平整度和斜度進行檢驗，確保與規范的要求一致，若有出入，應立即進行處置。第一、二次充填時，必須嚴格地控制水平坡度，總體坡度應小于3%，同時設一個內部斜坡，以便水平方向的水流向路線的中央。此后，在原有的路基上，可以逐漸降低各層的水平斜率。當砂攤鋪整平后，應嚴禁裝載機在上面調頭或緊急制動，若發生這種狀況，就需要再次平整。如有需要，可在下支撐層的表層上噴灑適當的水分以使其濕潤。

3.3.2 注水碾壓

在攤鋪地面上，以人工方式鋪設5m×5m 的方塊，并對其進行平整。為了保證注漿的有效性，所建的砂田高、孔徑均為15mm～10cm。

根據有關實驗資料，對每個格子的注水進行了相應的計算，經過修正，得出了最佳的注水量，并據此將水分注入格子中。在注水期間，可以根據不同的上水時段，對各區塊的注水進行調節。在進行碾壓之前，要檢查路基的平整度和每一層的攤鋪厚度，同時測量中粗砂土的水分含量，以確保最優的含水率。在各項指標符合相關規范的基礎上，進行碾壓密實。

依據所選的充填材料，選取適宜的壓實機械，并依據測試區內的碾壓速率和遍數進行壓實機的設計。該項目中，選擇20t 振動壓路機，先進行靜壓，再進行振動碾壓，碾壓次數為8 次。碾壓過程中，應采用高頻低幅的碾壓工藝、由低到高的碾壓順序，確保車輪的交迭寬度大于1/3，在同一工作區的所有車輪痕跡都被填滿后為1 次。壓路機的壓實速度為4km/h，不得太快，否則會降低壓實率。碾壓過程中，由路堤的兩邊到中部進行，而在彎道的直徑比較短的地方，可以由里到外沿垂直方向推進和后撤。在垂直方向上，前、后兩個鄰近部位要相互疊加2m，以防止漏壓和碾壓遍數不足等問題。

在填筑完成后，需在20 天內繼續進行注漿，使其基本處于飽和狀態，然后采用大型壓路機對淤泥路基進行加壓，直到壓實達到相應的標準，方可進行填筑。

3.3.3 封層施工

該項目所用的砂料均采用統一采購的方式，運輸到工地后，將有專門人員進行搬運。先將泥土平整，然后用鏟子鏟平。在部分地勢較低的地方，可以在耙松后進行平整。

在對砂料進行碾碎之前，要先測量其水分含量，以確定其在適宜的水分含量之內。當含水率較大時，可進行翻拌晾曬；當含水率較小時，可加入水分進行調整。然后進行路基的碾壓，第一次和第二次的碾壓速率為1.6km/h，后續碾壓速度可提高到2.5km/h。如果在碾壓中發現有松動等情況，需對其進行處理，使其符合有關規范的要求

3.3.4 管制手段

為保證路基填砂的施工安全，在工程建設中應采用科學、可行的質量管理方法：先用推土機對填充物進行初整，然后再測量控制區的高度，從而確定該層松實的范圍，保證其厚度不超過4cm。當超過規定高度時，需進一步整改。然后再由平地機械進行平整。

在進行壓實之前，必須測量混凝土的水分含量，一般為15%，最高不超過20%，并對壓實率進行嚴格的控制，并采用環刀法檢驗其密實性。同時，在路基的兩邊邊沿部位要完全夯實，可采用小型夯實機械操作。

4 高速公路填砂路基壓實施工技術控制的工藝要點

4.1 砂質控制

由于各種砂地的填筑材料特性差異很大，在工程中難以對工程質量進行有效的控制，從而對實測數據的收斂有很大的影響，所以在工程中要盡可能地減少砂土混合施工。

4.2 含泥量控制

砂料中的含泥量要小于6%，以免對路堤產生較大的影響，使砂地產生泥塊。在施工前，應將所需的砂料全部送交實驗室進行檢測，測量其含泥量，經測試合格后方可將砂料送入工地。在工程監理方面，采用取樣測試和實地考察的方式，將砂料握在手中，松開后，手上沒有泥土殘留，砂料的含泥量就是合格的，否則，應送入實驗室進一步檢測，將含泥量控制在標準值以內。

4.3 含水率控制

在料場時，應將砂料噴灑至完全濕透后，運輸至工地，可降低工地上的灑水作業量，便于施工及壓實品質的管理。成形后的路堤砂土必須在壓縮態下維持相應的水分含量，否則由于氣候干旱，路基容易松動，造成汽車車輪淪陷，給工程建設帶來難度。尤其是路基上層因在工程中脫水迅速，往往呈現出干態，在工程車和工程機械的沖擊下，發生擠壓和干擾，造成路基疏松。所以在鋪設下一道工序時，應再次灌入清水進行碾壓。

4.4 碾壓方式控制

應重視路堤周邊填土的密實性，壓實順序應該是先下后上。平直路段應從道路兩邊向中間部分碾壓，彎曲路段應從曲線內側向外側部分碾壓。在施工過程中，應分層填筑、分層壓實、分層檢查，確保各層均能滿足壓實標準。填砂路堤的碾壓次數通常為8～12遍，終壓采用靜壓法以清除路面上的明顯車轍，以2km/h 為宜，車轍的交迭不少于1/3。前、后兩個斷面的交叉點不能在同一時期進行填方。在填土區域，按照1∶1 的斜率進行分級，如果兩個部分都進行填方，就必須分層進行，并將其連接到2m 以內，并保證碾壓平整、不漏水、不留空洞。研究中采用20～30t 橡膠輪振動壓路機進行了多次試驗，取得了較好的結果。

4.5 砂料的抽檢控制

大規模進行砂土工程時，對砂料的各種性能進行測試應按照砂場中砂料的變動進行定期檢查，并在選定砂場后進行工地上的卸砂作業。不同類型砂料的混合碾壓，加大了測試的困難，無法準確地測定出最大的干重，無法對現場的緊密性進行適當的調控。在工程監理過程中，除在開始之前進行與砂料相關的測試以外，每日喂入時，采用目測或手摸式的方法對充砂量進行詳細的引導，確保砂粒的品質。

4.6 機械配置控制

機械設備的配置一定要經濟，尤其是攤鋪機和壓實機械。在滿足壓實標準的基礎上，應盡可能地優化機械設備組合，提高設備利用率和出勤率。如果機械數量和碾壓次數過多，會造成資源的浪費；如果設備不足就無法達到工程的需求，導致工程進度的拖延和施工機械的窩工。

5 結語

結合公路砂質路基的實際情況，綜合闡述了新工藝、新技術應用及施工質量管理，以期對不同類型的填砂路基具有一定的參考價值。但是，關于砂質路基的工程技術，特別是砂質土壤中的水分與砂質的相互影響，仍有很大的研究空間。加強此項工程的分析與探討，將極大地改善公路建設的質量，并充分發揮周邊地區的資源效率，從而增加高速公路的經濟效益。