关于高速公路工程填砂路基压实施工技术的研究

林欢欢

（安徽交控工程集团有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

路基施工是公路建设中的一个关键环节。作为一种稳定可靠的道路结构，在进行路基的填筑时，必须注意确保其充填的质量。填砂路基在道路建设中的使用日益普遍，为了保证填砂路基的总体性能，必须进行合理的碾压，文章就填砂路基压实技术在公路建设中的应用进行了分析和讨论。

1 工程概况

该项目共45km，项目中第四段起点为K23+350-K30+750，为双向六车道，设计车速为100km/h。该工程属于普通路堤，多数路段采用填石路基，部分路段是挖方路基。通过实地勘察了解土壤结构，结合现场施工条件，在进行了初步分析后，确定了填砂路基的填筑与压实方案。填砂路基的质量效果，将直接影响到路基的强度和道路的使用性能。

2 高速公路填料特性对路基施工的影响分析

2.1 最大干密度对路基施工的影响

在相同的水分条件下，若干密度偏低，通过少量的碾压次数就能满足压实度的需要，但在实际施工中，由于压实度不足，从而会对路基的强度和稳定性产生一定的不利影响。相反，若干密度过高，则需要更多的压实次数，虽能增加路基压实度，但同时会造成施工成本的增加，延长工期，这是一种不经济的施工方案。

2.2 砂粒大小对压缩性能的影响

中粗砂被冲刷后，填砂路基易于嵌挤密实，利于满足密实度测试相关指标，而细砂流失后，填砂路基的密实性难以得到保障。若用粗砂代替中粗砂回填，则与泥砂、新的黏土混合在一起，虽然表面看起来很紧密，但很难检测出其密度，需要重新加工。

2.3 砂料的含水率对压实效果的影响

振动压实法是利用振动压路器的往复作用，将物料的微粒从最初的静态转变为动态的过程。在振动力的影响下，粒子之间的相对位置发生位移改变，形成了一个互相充填的状态：在振动期间，压缩物料的含气率降低，致密程度提高。因此，物料的水分含量对填砂路基的密实度有很大的影响。砂料的黏土颗粒含量极少，塑性指数较低，粒径较均匀，保水性较弱。在路基基础上进行充填，其表面容易脱水疏松，在流动的空气中容易产生薄的气膜，故其水分含量的最优程度很难掌握。若未采用相应的设备和技术措施，路基的压实性难以达到设计的目的。此外，在水分含量的影响下，砂料的工程性能也会发生很大的改变。

2.4 砂料的含泥量对压实效果的影响

在填砂路基施工中，砂料的质量将直接取决于砂料的含泥量大小，根据相关施工规范要求，砂料的含泥量（即细粒土、粉土、黏土含量）不大于5%。在工程建设中，应采取合理的措施，使砂料的含泥量达到规定的相应要求。

3 高速公路施工中填砂路基压实施工技术的应用

3.1 工艺流程

填砂工程是一种全过程机械化的工程，所采用的机械有推土机、挖掘机、自卸车、平地机、压路机等。首先用铲斗将填充物装载到工地，其次用推土机将填充物进行总体调配，然后用平地机进行平整，最后用压路机进行压实。为了满足工程效果的需要，采用机械施工为主、人工施工为辅的施工方式，填砂路基具体施工流程如图1 所示。

图1 填砂路基施工流程图

3.2 施工准备

3.2.1 物料检验

在路基填筑时，采用高质量的黏土，其塑性指数不低于6；所选的中粗砂粒，不能形成块状，其含泥量宜控制在5%以内，不应超过8%；有机物含量一般控制在5%以内；细度模数应控制在2.0～3.2 之间。

在进行路基填砂之前，必须先确保砂料以及其他工程材料的性能指标和物料现状，保证所采用的样品有一定的代表性，测试内容主要为自然含水率、含泥量、有机物含量以及最大干密度等相关指标参数。

通过对土壤进行重锤压缩实验，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变化，则应再次进行测试和检验，以确保满足设计的要求。

3.2.2 试铺路段施工

在填砂工程开始之前，应先进行土石方开挖，并对工程的各项技术指标进行计算，确保砂料的填筑质量。在该项工作开始前，选择一个具有代表性的、长度不少于200m 的试验段。试验路段碾压时，应如实地记载压实设备的组合方式、碾压速度、碾压遍数和填筑材料的松铺厚度等各项指标，经监理工程师审查通过后，方可为正式碾压工作提供参考。

3.2.3 路基表层清洗

在进行路基填砂之前，必须对场地地面的垃圾进行清理，包括树根和草皮等。同时在公路的红线两边修建临时的排水设施，以清除路堤上砂土工程区域的表面积水。

对路堤工程区域的耕种地面进行治理，清除后的地表应进行烘干、碾压，以保证土壤的致密程度在90%左右。根据路基原有的坡度，对路基基础进行加固，在坡度大于1∶5 的基础上开挖，形成宽度大于2m的梯形，然后再进行基础的开挖工作。

3.3 路基填砂压实

3.3.1 砂摊铺

在该项目中，砂土采取分层并行的方式，部分地形较陡的地区，由低洼处起砂。工程所用的中粗砂均为河砂，均由工地周边的河道两岸用挖掘机开挖，然后装上卡车，直接运送到工地。在装砂作业之前，根据试件的松散系数和车载砂率，确定卸货时的停车间隔，松铺厚度在40cm 范围内，第一层要适当增厚，松铺厚度应控制在50～60cm 之间。

砂摊铺后，先用推土机进行平整，然后再由平板车对铺装工作台进行预平整。在进行施工前，要有专门的人员对路面的标高、平整度和斜度进行检验，确保与规范的要求一致，若有出入，应立即进行处置。第一、二次充填时，必须严格地控制水平坡度，总体坡度应小于3%，同时设一个内部斜坡，以便水平方向的水流向路线的中央。此后，在原有的路基上，可以逐渐降低各层的水平斜率。当砂摊铺整平后，应严禁装载机在上面调头或紧急制动，若发生这种状况，就需要再次平整。如有需要，可在下支撑层的表层上喷洒适当的水分以使其湿润。

3.3.2 注水碾压

在摊铺地面上，以人工方式铺设5m×5m 的方块，并对其进行平整。为了保证注浆的有效性，所建的砂田高、孔径均为15mm～10cm。

根据有关实验资料，对每个格子的注水进行了相应的计算，经过修正，得出了最佳的注水量，并据此将水分注入格子中。在注水期间，可以根据不同的上水时段，对各区块的注水进行调节。在进行碾压之前，要检查路基的平整度和每一层的摊铺厚度，同时测量中粗砂土的水分含量，以确保最优的含水率。在各项指标符合相关规范的基础上，进行碾压密实。

依据所选的充填材料，选取适宜的压实机械，并依据测试区内的碾压速率和遍数进行压实机的设计。该项目中，选择20t 振动压路机，先进行静压，再进行振动碾压，碾压次数为8 次。碾压过程中，应采用高频低幅的碾压工艺、由低到高的碾压顺序，确保车轮的交迭宽度大于1/3，在同一工作区的所有车轮痕迹都被填满后为1 次。压路机的压实速度为4km/h，不得太快，否则会降低压实率。碾压过程中，由路堤的两边到中部进行，而在弯道的直径比较短的地方，可以由里到外沿垂直方向推进和后撤。在垂直方向上，前、后两个邻近部位要相互叠加2m，以防止漏压和碾压遍数不足等问题。

在填筑完成后，需在20 天内继续进行注浆，使其基本处于饱和状态，然后采用大型压路机对淤泥路基进行加压，直到压实达到相应的标准，方可进行填筑。

3.3.3 封层施工

该项目所用的砂料均采用统一采购的方式，运输到工地后，将有专门人员进行搬运。先将泥土平整，然后用铲子铲平。在部分地势较低的地方，可以在耙松后进行平整。

在对砂料进行碾碎之前，要先测量其水分含量，以确定其在适宜的水分含量之内。当含水率较大时，可进行翻拌晾晒；当含水率较小时，可加入水分进行调整。然后进行路基的碾压，第一次和第二次的碾压速率为1.6km/h，后续碾压速度可提高到2.5km/h。如果在碾压中发现有松动等情况，需对其进行处理，使其符合有关规范的要求

3.3.4 管制手段

为保证路基填砂的施工安全，在工程建设中应采用科学、可行的质量管理方法：先用推土机对填充物进行初整，然后再测量控制区的高度，从而确定该层松实的范围，保证其厚度不超过4cm。当超过规定高度时，需进一步整改。然后再由平地机械进行平整。

在进行压实之前，必须测量混凝土的水分含量，一般为15%，最高不超过20%，并对压实率进行严格的控制，并采用环刀法检验其密实性。同时，在路基的两边边沿部位要完全夯实，可采用小型夯实机械操作。

4 高速公路填砂路基压实施工技术控制的工艺要点

4.1 砂质控制

由于各种砂地的填筑材料特性差异很大，在工程中难以对工程质量进行有效的控制，从而对实测数据的收敛有很大的影响，所以在工程中要尽可能地减少砂土混合施工。

4.2 含泥量控制

砂料中的含泥量要小于6%，以免对路堤产生较大的影响，使砂地产生泥块。在施工前，应将所需的砂料全部送交实验室进行检测，测量其含泥量，经测试合格后方可将砂料送入工地。在工程监理方面，采用取样测试和实地考察的方式，将砂料握在手中，松开后，手上没有泥土残留，砂料的含泥量就是合格的，否则，应送入实验室进一步检测，将含泥量控制在标准值以内。

4.3 含水率控制

在料场时，应将砂料喷洒至完全湿透后，运输至工地，可降低工地上的洒水作业量，便于施工及压实品质的管理。成形后的路堤砂土必须在压缩态下维持相应的水分含量，否则由于气候干旱，路基容易松动，造成汽车车轮沦陷，给工程建设带来难度。尤其是路基上层因在工程中脱水迅速，往往呈现出干态，在工程车和工程机械的冲击下，发生挤压和干扰，造成路基疏松。所以在铺设下一道工序时，应再次灌入清水进行碾压。

4.4 碾压方式控制

应重视路堤周边填土的密实性，压实顺序应该是先下后上。平直路段应从道路两边向中间部分碾压，弯曲路段应从曲线内侧向外侧部分碾压。在施工过程中，应分层填筑、分层压实、分层检查，确保各层均能满足压实标准。填砂路堤的碾压次数通常为8～12遍，终压采用静压法以清除路面上的明显车辙，以2km/h 为宜，车辙的交迭不少于1/3。前、后两个断面的交叉点不能在同一时期进行填方。在填土区域，按照1∶1 的斜率进行分级，如果两个部分都进行填方，就必须分层进行，并将其连接到2m 以内，并保证碾压平整、不漏水、不留空洞。研究中采用20～30t 橡胶轮振动压路机进行了多次试验，取得了较好的结果。

4.5 砂料的抽检控制

大规模进行砂土工程时，对砂料的各种性能进行测试应按照砂场中砂料的变动进行定期检查，并在选定砂场后进行工地上的卸砂作业。不同类型砂料的混合碾压，加大了测试的困难，无法准确地测定出最大的干重，无法对现场的紧密性进行适当的调控。在工程监理过程中，除在开始之前进行与砂料相关的测试以外，每日喂入时，采用目测或手摸式的方法对充砂量进行详细的引导，确保砂粒的品质。

4.6 机械配置控制

机械设备的配置一定要经济，尤其是摊铺机和压实机械。在满足压实标准的基础上，应尽可能地优化机械设备组合，提高设备利用率和出勤率。如果机械数量和碾压次数过多，会造成资源的浪费；如果设备不足就无法达到工程的需求，导致工程进度的拖延和施工机械的窝工。

5 结语

结合公路砂质路基的实际情况，综合阐述了新工艺、新技术应用及施工质量管理，以期对不同类型的填砂路基具有一定的参考价值。但是，关于砂质路基的工程技术，特别是砂质土壤中的水分与砂质的相互影响，仍有很大的研究空间。加强此项工程的分析与探讨，将极大地改善公路建设的质量，并充分发挥周边地区的资源效率，从而增加高速公路的经济效益。