填砂路基施工工法

填砂路基施工工法

1 前言

中粗砂水稳定性能好，颗粒嵌挤密实强度高，工后沉降小，但易失水，失水后易松散，粘聚力小等特点。通过设计粘土封层与两侧封边以，扬长避短，中粗砂是一种较理想的路基填筑材料。我国现行施工规范没有路基填砂施工工艺及质量检测标准，我项目通过科技立项成立科研课题研究小组，结合工程应用实际，在施工中研究、探索、完善、总结全断面填砂路基施工工法。

2工法特点

快速经济、不受雨季干扰

在南方地区雨量充沛地区，施工填砂路基，有利于连续作业，减少抽水人工、机械设备投入。压路机、推土机、自卸车等大型施工机械设备受雨季干扰小利用率高，有利于节省工期。

节省资源、保护环境

在我国大部分地区，水系发达，江、河等砂资源丰富、取用方便，而粘土匮乏，采用砂作为路基填筑材料，可以可减少占用耕地，减少植被破坏保护环境，就地取材、节约资源。

施工效率高、工期节省

中粗砂渗透系数大，灌水超过最佳含水量情况下，通过静置渗透1~2小时，在砂表面不液化不松散情况下碾压即能达到最大密实效果，不像粘土填筑施工必须严格控制在最佳含水量范围，工效大大提高。

3 适用范围

本工法适用于高速公路、城镇快速路、主干道、机场、码头等道路所有填砂路基施工，以及房建场地回填砂施工。

4 工艺原理

路基填筑利用灌水与压路机碾压相结合方式，促进砂的密实：

砂具有较大渗透系数，先灌水自然沉降1~2小时能达到稍密状态，在表面不液化不松散条件下碾压，大的砂颗粒相互嵌挤形成骨架，同时水会向下渗透排出。水的渗透运动，带动细小颗粒运动填塞较大颗粒间的空隙，使整个砂体达到“骨架密实”状态从而达到压实度效果。同时水的渗透作用，后填筑砂灌水渗透能促进先填筑砂进一步密实。

通过比较渗透击实和重型击实干密度与汗水量关系曲线，渗透击实计算最大干密度为为cm3，重型击实法求得最大干密度为cm3，前者数据更可信。

5 施工工艺流程及操作要点

施工工艺流程图

施工准备

室内测定砂最大干密度新法

砂干密度试验，传统试验方法一般有相对密度振动击锤法和重型击实法，这两种方法都采用湿法击实，水份不排出，与现场施工工况不太吻合。砂是很好的透水性材料，在一定含水率条件下碾压时水必然会往下层渗透，而室内重型击实试验不能向外渗水，故现场通过碾压最终达到密实状态时的“最佳含水率”必然与试验室得出的“最佳含水率”不一致，这两种试验方法得出“最佳含水率”显得失真，且试验数据离散型大，重复性试验结果也不是很稳定，有一定变异性，试验本身数据偏小。

参考填砂路基相关文献，对两种试验方法检测结果与标准纵说不一。鉴于相对密度试验法和重型击实试验法试验数据的离散型和稳定性差特点，试验过程与现场施工实际工况不太吻合情况，项目科通过模拟填砂路基的实际施工工况，在重型击实试验的基础上改进提出“中粗砂渗透击实法测定最大干密度模型”，试验原理如下：

科研组利用土工试验室现有设备组合改装，内径152mm，壁厚10mm，筒高152mm试筒，底部设置均匀41个1mm细孔，采用标准砂灌砂测定其体积V。在试筒底部放两张虑纸，采用手动击实仪分三次将试筒击满，击实时砂层顶部加放一块钢垫板，每层击实98下，水随着击实功作用渗透排出。击实结束后称量砂湿重M,烘干，计算击实后的含水率ω，计算不同含水率击实后干密度：ρd=M/V(1+ω)。

图渗透击实法试验装置图

现场取样，将所有砂烘干，按含水率2%递增配置含水率从0到20%共11组不同含水量的砂，分别进行重型击实法和渗透击实法对照试验，得出干密度与含水率关系曲线图：

图渗透击实法干密度与含水率曲线关系

图重型击实法干密度与含水率曲线关系

软基处理

在施工前，需要对路基软基进行处理：

在一般稻田区，清除表层种植土。清表采用TY220推土机，平均清表厚度60cm,以清到硬土为准，平地机刮平，全断面碾压，清表原地面压实度不小于90%。

鱼塘区域，先在路基坡脚外围堰，抽除围堰内积水，湿地推土机TS120将淤泥推到靠近围堰侧，挖机两次或多次接驳装车外运，平均清淤厚度80cm，以以清到硬土为准，原地面压实度不小于90%。

在淤泥厚度达鱼塘段，采用抛石挤淤泥软基处理，抛填顺序先从路堤中部开始，中部突进厚再渐次向两侧展开，以使淤泥向两旁挤出，抛石粒径30~50cm，抛石过程中拖式压路机振动碾压，抛石完成后进行承载板承载能力检验。砂填筑之前，在抛石顶面填筑30cm后粘土，防止填砂灌水从抛石孔隙流出，甚至导致砂颗粒流失。

原地面纵坡大于12%或横坡陡于1:5时，应开挖设置台阶，台阶内倾坡度大于4%，宽度不小于2米。

基底压实

路基基底处理完成后，YZ20t压路机先两边，后中间由低侧向高侧进行碾压，确保路基基底承载力满足设计要求。

临时排水设施

为了保证砂基里面超最佳含量的多余水顺利渗透排除，在砂土结合部位埋置Φ100mmPVC管作泄水盲沟管，管外倾坡度3%，管口采用土工布包裹，并设置过滤层。

在路基坡脚外2米处设置临时排水沟，沟深~1米，宽度1米。排水沟纵坡设置结合现场地形，以沟内水能排到现场水沟或水塘为准。

两侧包边粘土施工

两侧包边粘土填筑采用以下两种方法：

方案一：先填砂后粘土包边。先填筑砂芯，砂两侧宽填50cm，对砂进行刷坡，人工将砂休整成小台阶，分层填筑粘土。

评价：砂和土分步施工，相互干扰较小，施工效率高，砂土结合部位能充分碾压密实。缺点：需要投入人工刷坡，包边粘土宽度较小自卸车辆不能行走，自卸车在砂上运输，土先卸到砂面上，挖机转土配合填筑，粘土易和砂混合在一起形成软弱夹层。先填筑的砂面高出粘土面以1~2米为宜，高出太多不利用砂边坡稳定性。

方案二：先填土后填砂。两侧粘土宽填50cm，填筑砂前，按照设计图纸每填筑80cm高后内侧涮坡，并修整成小台阶，分层填筑砂，压路机紧贴土边缘碾压。

评价：砂和土施工形成流水，互不干扰，施工效率高。缺点：在雨季施工时，需要做好合理施工组织，见缝插针利用天晴施工粘土。

项目主要采用方案二施工。在梅雨季节，配合采用方案一施工两侧包边粘土，现场需要严格控制，卸载砂上的土混砂部分改作绿化土使用，增加部分转运费用。

两侧粘土封边，每层顶宽2米，高0.8米，塑性指数大于6，填筑虚铺厚度30cm，挖掘机配合