高速公路填砂路基壓實(shí)施工技術(shù)的應(yīng)用

張中明

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目全長(zhǎng)58.36 km，雙向6 車道，路基寬度26 m，路面寬度28 m，設(shè)計(jì)速度100 km/h。高速公路沿線以平原地區(qū)為主，地形較為平坦，但含豐富的軟土，缺乏足夠的承載性能，需以換填土的方法予以處理，以提高地基的穩(wěn)定性。鑒于沿線砂土資源豐富且取材便捷的現(xiàn)狀，經(jīng)過技術(shù)可行性論證后，擬將砂料用于路基填筑施工中。充分利用優(yōu)質(zhì)的砂土材料，建設(shè)填砂路基，由此兼顧路基質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)高效的雙重要求，達(dá)到集約化施工的效果。

2 填砂路基施工技術(shù)原理

填砂路基施工集灌水、碾壓多重方法于一體，在循序漸進(jìn)的施工模式下，建成穩(wěn)定可靠的路基。砂土的滲透系數(shù)較大，灌水后發(fā)生自然沉降，逐步由松散狀轉(zhuǎn)變?yōu)槊軐?shí)狀；再予以碾壓，在外部壓力作用下，增強(qiáng)砂礫的緊密性，構(gòu)成密實(shí)的骨架結(jié)構(gòu)，期間多余的水分將受擠壓作用外排，而水在外滲時(shí)有一定的作用力，會(huì)帶動(dòng)小粒徑砂粒發(fā)生轉(zhuǎn)移，逐步填充在砂粒的間隙內(nèi)，經(jīng)過填充后提高路基的密實(shí)性。本工程采用振動(dòng)壓實(shí)的方法處理填砂路基，具有壓實(shí)效果好、效率高等多重應(yīng)用優(yōu)勢(shì)（圖1）。

圖1 填砂路基施工工藝流程

3 填砂路基施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 砂料的運(yùn)輸

在填砂路堤表面繼續(xù)填筑時(shí)適量灑水，確保砂的含水量達(dá)到10%或適當(dāng)增加（指的是已填筑砂層的含水量）。經(jīng)檢測(cè)，若填筑砂層表面顯現(xiàn)出大深度車轍，用壓路機(jī)壓實(shí)，使該部位具有平整性與密實(shí)性，以便自卸車將砂高效運(yùn)至指定施工點(diǎn)位，卸車并進(jìn)入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。

3.2 攤鋪和平整

攤鋪設(shè)備選用履帶式TY220 推土機(jī)，橫坡1.5%～2%，路中心略低，路側(cè)略高。首先粗平卸載至現(xiàn)場(chǎng)的砂料，厚度不超過50 cm，在此前提下灑水，直至實(shí)測(cè)含水量達(dá)到10%以上；隨后安排平地機(jī)精平，繼而用壓路機(jī)碾壓。部分路段的路側(cè)含水量偏低，對(duì)此，壓實(shí)前用水泵補(bǔ)水，將含水量調(diào)控至合理區(qū)間。

3.3 壓實(shí)

（1）以分層的方法壓實(shí)，逐層有序推進(jìn)。壓實(shí)機(jī)械采用18 t及以上噸位的振動(dòng)壓路機(jī)，先慢后快、振動(dòng)壓實(shí)。壓路機(jī)初期行駛速度穩(wěn)定在4 km/h 以內(nèi)，且盡可能保持在某特定的速度值，不可大幅度變更速度。直線段，從兩側(cè)開始向中間推進(jìn)；小半徑曲線段，按照先內(nèi)側(cè)后外側(cè)的順序依次壓實(shí)，且設(shè)備全程縱向進(jìn)退式運(yùn)行。為避免漏壓，前后兩區(qū)段縱向重疊量超20 m，輪跡重疊寬度至少達(dá)到輪寬的1/3，壓實(shí)在6 遍以上[1-3]。

（2）對(duì)于水源充足的橋頭及構(gòu)造物臺(tái)背，壓實(shí)時(shí)可采用水墜碾壓法，充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)自然條件優(yōu)勢(shì)，高效壓實(shí)。

（3）推送填料：從路基兩側(cè)開始，根據(jù)施工要求，利用推土機(jī)將砂推送至指定區(qū)域，用于填方施工。

（4）攤鋪填料：填料被推送到位后，用推土機(jī)攤鋪并整平，檢測(cè)層厚不允許超過30 cm。

（5）現(xiàn)場(chǎng)圍堰施工：在路基上逐段設(shè)置圍堰的工程量較大，以分段的方法有序推進(jìn)。著重考慮縱坡和橫坡兩項(xiàng)參數(shù)，據(jù)此劃分為若干個(gè)合適尺寸的節(jié)段，節(jié)段的長(zhǎng)、寬分別不小于10 m、5 m，高30 cm 或適當(dāng)增加。圍堰成型后，連續(xù)向該處灌水。

（6）碾壓：經(jīng)過一段時(shí)間的灌水后，砂基頂面水頭高度達(dá)到20 cm，此時(shí)安排壓實(shí)作業(yè)。設(shè)備選用振動(dòng)壓路機(jī)，重疊輪跡寬度在1/3 以上。局部較為隱蔽或作業(yè)空間有限時(shí)，振動(dòng)壓路機(jī)難以順暢壓實(shí)，此時(shí)轉(zhuǎn)為插入式振動(dòng)器作業(yè)的方法，確保各處均得到壓實(shí)處理。后續(xù)檢測(cè)施工路段的壓實(shí)度，將實(shí)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)要求做對(duì)比分析，若不滿足要求則繼續(xù)處理，直至達(dá)標(biāo)為止。

3.4 灑水

砂層未經(jīng)處理時(shí)其承載力有限，灑水車裝水后因載重較大而無(wú)法直接在該處行走。對(duì)此，提出以下兩種灑水方法：

（1）采用60 m 揚(yáng)程大功率潛水泵，根據(jù)該裝置的運(yùn)行特性，對(duì)接完整、嚴(yán)密的橡膠管，將其沿著路基中間鋪設(shè)；水源選用水塘的水，按20 m 的間隔依次設(shè)置三通，在該裝置上接消防水帶，形成若干條支流，對(duì)各段進(jìn)行灑水。經(jīng)過灑水后，砂層含水量超過10%時(shí)，安排1 遍靜壓和2 遍振壓，此時(shí)砂層具有一定的穩(wěn)定性，灑水車可直接在砂層上行駛，以便根據(jù)需求及時(shí)灑水，而后在路基填料含水量達(dá)標(biāo)時(shí)繼續(xù)碾壓。

（2）灑水車裝水，行駛至路基端部，安排數(shù)名施工人員接管灑水，逐段灑水并壓實(shí)，但此方法存在灑水車數(shù)量多、效率低的局限性。

3.4.1 水源問題

灑水是填砂路基施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不合理的灑水方法會(huì)直接影響路基質(zhì)量，例如灑水不徹底、局部水量偏高或偏低，均會(huì)削弱填砂路基的壓實(shí)度。全填砂路基對(duì)灑水量提出較高的要求，需大量灑水，為此必須提供充足的水源，同時(shí)適配足量性能良好的上水設(shè)備。以水泵的選取為例，功率和數(shù)量是重點(diǎn)考慮對(duì)象，需要根據(jù)原材料的含水量、最佳含水量要求而定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定水泵的布設(shè)方式，切實(shí)滿足各區(qū)域的上水以及灑水要求。現(xiàn)場(chǎng)灑水時(shí)保證各處灑水量的均勻性。砂料粗平后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分格，形成邊長(zhǎng)5 m 的方形格子，再有針對(duì)性地對(duì)各分格灑水，直至實(shí)測(cè)含水量滿足要求為止。采取分格灑水的方法，可有效避免漏灑、過灑問題，保證最終的填砂施工效果。

3.4.2 灑水車的配備

各作業(yè)段的灑水車數(shù)量為1～2 輛，輔以接管灑水的方法，操作得當(dāng)將取得較好的灑水效果。但需強(qiáng)調(diào)的是，灑水車的數(shù)量并非固定，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣候條件動(dòng)態(tài)調(diào)整。

4 填砂路基壓實(shí)施工注意事項(xiàng)

（1）各砂場(chǎng)的砂料性質(zhì)有所差異，填筑、壓實(shí)施工期間的質(zhì)量控制難度較大，且會(huì)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的收斂性造成明顯的影響。為規(guī)避該問題，盡可能選擇同一砂場(chǎng)的材料，避免多類砂料混填。加強(qiáng)對(duì)砂料質(zhì)量的檢測(cè)與控制，含泥量在6%以內(nèi)，砂場(chǎng)存在淤泥團(tuán)時(shí)，易導(dǎo)致砂料的含泥量偏高，不宜投入使用。為了全面把控砂料的質(zhì)量，施工前選取樣品，轉(zhuǎn)至試驗(yàn)室內(nèi)檢驗(yàn)，客觀判斷含泥量，任何不達(dá)標(biāo)的砂料均不予以入場(chǎng)使用[4-5]。

（2）成型路基的含水量應(yīng)維持穩(wěn)定，有效抵御外部因素的影響，保證在天氣干燥時(shí)路基填料無(wú)松散現(xiàn)象。著重考慮的是上表面層，該部分與外界環(huán)境接觸，在環(huán)境溫度、風(fēng)力的作用下失水速度較快，容易在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)楦稍餇顟B(tài)，經(jīng)過壓實(shí)后該層填料密實(shí)性反而會(huì)受到影響，可見局部填料松散，因此必須提前灑水，該層填料的含水量得到有效控制后再進(jìn)行碾壓。

（3）按先低后高的順序壓實(shí)，直線段從護(hù)坡處開始逐步轉(zhuǎn)向路中心處，曲線段則優(yōu)先施工彎道內(nèi)側(cè)，再向外側(cè)推進(jìn)，全面保證各處的壓實(shí)效果。振動(dòng)碾壓8～12 遍后做1 遍靜壓處理，以消除輪跡。前后相鄰兩區(qū)段交接部位屬于薄弱區(qū)域，兩者未同步填筑碾壓時(shí)，以分層留設(shè)臺(tái)階的方法予以處理，提高連接部位的穩(wěn)定性；在工序安排得當(dāng)時(shí)，兩部分同步填筑壓實(shí)、搭接長(zhǎng)度在2 m 以上，并做全方位的碾壓，避免局部漏壓。碾壓面尚未完全成型時(shí)禁止任何機(jī)械設(shè)備在該處行駛，否則會(huì)使填料推移。

（4）合理選擇砂場(chǎng)，根據(jù)施工計(jì)劃安排車輛裝載、運(yùn)砂。加強(qiáng)對(duì)砂料性質(zhì)的檢驗(yàn)，每批次材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)測(cè)定其質(zhì)量，確保投入使用的砂料均能夠滿足質(zhì)量要求。作為施工人員，也可借助“用眼看、用手摸”等輔助手段判斷砂的質(zhì)量。

（5）在料場(chǎng)裝砂時(shí)，以灑水的方式潤(rùn)濕砂料，提高含水量的目的在于使砂料抵御運(yùn)輸階段的水分損失，同時(shí)也可減輕現(xiàn)場(chǎng)灑水工作量，以便高效卸料、攤鋪、壓實(shí)。

（6）加大砂料質(zhì)量檢測(cè)力度，分層填筑、壓實(shí)時(shí)，詳細(xì)檢查各層的質(zhì)量，只有在本層的施工質(zhì)量（含水量、密實(shí)度等）滿足要求后，方可根據(jù)規(guī)劃施工后一層，最終構(gòu)成完整的填砂路基。在逐層檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)于某項(xiàng)指標(biāo)不滿足要求的應(yīng)及時(shí)查明原因、有效處理并從中汲取經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)后續(xù)工作，以免再次出現(xiàn)類似問題。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，填砂路基具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠、施工便捷、經(jīng)濟(jì)高效等多重優(yōu)勢(shì)，但卸料、填筑、壓實(shí)等環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)較多，必須在施工期間加強(qiáng)控制。通過本文的分析，提出一些填砂路基施工中的關(guān)鍵工作要點(diǎn)，希望給類似工程提供參考。