高速公路填砂路基设计要点分析

王鑫

【摘 要】本文对高速公路填砂路基的概念进行了阐述，对高速公路填砂路基设计中应该注意的问题进行了分析，以便更好的提高填砂路基的质量。

【关键词】高速公路；填砂路基；设计

经过多年的建设与发展，我国公路事业迅猛发展，取得了举世瞩目的成绩。随着新技术、新材料、新工艺的大量涌现及实践应用，高速公路建设进入了一个崭新的建设时期，一些新问题也随之而来。在高速公路建设中，路面与路基是质量控制的重点与难点。其中路基作为基础工程，其施工质量直接决定着公路的使用寿命。填砂路基因自身的优越性，广泛应用于高速公路路基工程施工。不仅利于保证路基工程质量，也便于降低工程造价。但是填砂路基会由于失水而出现不稳，导致路面裂缝的出现。因此，对于填砂路基的设计应该重点关注。

1 高速公路填砂路基

填砂路基，顾名思义，就是用砂作为路基填料的路基填筑技术，实行分层填筑、分层压实，这是当前公路建设中广泛应用的路基填筑施工方法。砂是一种透水性好、饱水易压实、毛细水上升高度小，且施工后沉降小的材料，是公路工程中不可多得的优质路基填料。在高速公路路基施工中用砂作为填料，一方面，可以借助砂的优越性，解决优质路基填料日益匮乏的问题，增强公路路基的渗水性能，缓解施工受雨季影响大的问题；另一方面，也可以疏通河道、节省资源，减少对土地资源的占用，保护当地的生态环境。特别是我国南方地区河流众多，河砂资源丰富，完全可以利用自身的地理位置优势，采用砂作为高速路基的填料，就地取材，极大降低了运输费用，便于降低高速公路工程造价。由此可见，用砂作为高速公路路基填料，不仅能确保路基工程符合高速公路设计要求，也能降低工程造成、保护生态环境，是一条经济效益、社会效益和工程效益明显的路基填筑方法，应在全国范围内推广开来。

尽管砂是一种优质的路基填料，但是存在失水后易松散、坍塌，不易于压实，干稳定性差等缺陷，对路堤边坡稳定性有着严重影响。为了充分发挥砂的优越性，应在高速公路填砂路基设计与施工中加强对边坡稳定性的控制，最大程度地克服其缺陷，尽量消除这些缺陷带来的不利影响。

2 高速公路填砂路基设计要点

高速公路填砂路基具有自己的一些特性，由于它本身的填充物几乎全部是砂，这决定了其稳定性与传统的粘土细粒所填充的路基有所不同，并且，填砂路基还要进行包边与封顶，这些都是传统的粘土路基所不具备的施工环节，也就是说，包边土与顶封层是只有填砂路基具备的特殊结构，这就要求我们的技术人员要在将这个部分设计合理，这样才能够避免很多不必要的麻烦。由于填砂路基的特殊性，技术人员在进行设计的时候，需要注意以下几个方面：

2.1 颗粒粒径的控制

砂芯一般为质量合格的江砂、河砂或海砂，在路基的中部，砂芯作为填砂路基的重要组成部分，对路面结构、车辆荷载具有重要作用。如果施工人员采用车载运输的方式进行材料填筑则对颗粒粒径没有要求，高速公路路基的填筑材料一般不宜使用粉砂。在对浸水路堤进行填筑时最好使用透气性好的材料，施工人员在使用细砂、粉砂等材料进行填筑时应充分考虑到振动液化的影响。

2.2 含泥量的控制

在填砂路基施工的过程中，砂的含泥量对工程质量有着直接的影响，不仅会影响到混合料的粘聚力，而且对砂料的抗剪强度指标也有影响。若泥土的含量在合理的范围内，则会提高砂的粘聚力，若泥土含量过多，则会对砂料的渗透性有严重影响，在砂料中掺和泥土对砂料的渗透性有着不利影响，会严重降低砂料的渗透

2.3 路堤边坡防护设计

包边土一般位于公路两边的边坡处，为了保证路堤的稳定性，包边土多为粘土，这种土有利于包裹包裹砂芯，对于防止弱粘聚力、流动性强的砂粒崩落都有着重要的作用，包边土还能有效保护保护边坡免受水流冲刷和易于绿化此外，为了增强侧向约束的效果，施工人员可以使用土工布将砂芯外侧堆砌砂袋进行包裹，包边土与砂芯能够同时进行施工，且包边粘土的密度通常大于砂的密度，在整个路堤的宽度中包边土所占比重也较小，因此，施工人员无需考虑类似新路基一老路基～新路基这一体系中的差异沉降，这也主要是新路基对老路基的扰动所带来的。

2.4 顶封层设计

用作砂路基的封层，不仅能够有效防止因扬砂造成沿线环境污染而且还能减少因雨水等对砂颗粒造成的冲刷流失。用作路面结构的改善层，上封层在路面垫层下部的位置，如果在材料给定的情况下，路面各结构层的模量值一般变化较小，这主要是因路基沉降不均匀所造成的，在某种程度上可将顶封层的存在理解为垫层厚度的增加，这有利于减少因潜在路基沉降不均匀对路面结构造成的不利影响

2.5 防排水设计

在路基两侧设计排水沟，使得填砂路基遇到水的时候，能够及时将水排到外面，在路堤基底的设计时，应设置横纵向盲沟，使横向盲沟与纵向盲沟有效相通，为增强盲沟的隔水性，应使用碎石进行填充，用上覆土工布进行包裹，为了有效达到隔水效果，在对下封层进行设计时可以使用粘土、亚粘土这样有利于使路基渗水有效及时的排放到路基边沟，能有效避免因路基底层长期受水浸泡而导致的下沉。

2.6 边坡的设计

边坡稳定性是土力学领域中的一个古老问题，是高速公路填砂路基工程设计与施工的主要控制要素之一。路基作为公路工程的结构基础，要承受路面所带来的所有荷载压力，是高速公路质量的基础保障。若边坡稳定性设计与施工不符合要求，必然埋下巨大的安全隐患，很可能造成重大的安全事故。这就要求路基具有足够的稳定性，应加强对路堤边坡稳定性的研究分析。

在高速公路填砂路基施工中，一般采用定量方法来评价路堤边坡稳定性。基于剪切强度折减法的路基边坡稳定性分析，是现今高速公路路基施工中最常运用的一种方法。与过去的极限平衡法相比，剪切强度折减法不仅能够满足力的平衡条件，还考虑到了土体应力应变关系及复杂边界条件，无需事先确定滑动面形状和位置。在剪切强度折减法中，其把边坡稳定安全系数定义为：土体的实际剪切强度与临界破坏时的折减后剪强度的比值。

3 总结

填砂路基是一种高效、低能耗、低费用的路基填筑技术，在我国高速公路路基工程中有着广泛应用。由于砂存在失水后易松散、不易压实等缺陷，使得填砂路基设计的难度较大，必须要结合实际情况，做好相关设计工作。

【参考文献】

[1]蒋鑫，凌建明，谭炜，王新田.高速公路填砂路基边坡稳定性分析[J].铁道工程学报，2008（09）.

[2]姚康宁.谈填砂路基的软基处理工艺[J].山西建筑，2013（11）.

[3]王琼.浅析填砂路基施工工艺控制[J].工程与建设.2009（06）.

[责任编辑：王伟平]