顧春建

（江蘇交通工程咨詢監(jiān)理有限公司，江蘇 南京 210019）

0 前言

在路基填料越來越匱乏的地區(qū)，研究解決新的填料迫在眉睫，長(zhǎng)江口細(xì)砂作為一種新的路用材料具有很高的使用價(jià)值。長(zhǎng)江口細(xì)砂多為黃（褐）色、灰白色，礦物成分主要為石英，磨圓程度好，級(jí)配差。天然狀態(tài)下松散、無粘性、壓縮性小、摩擦角大、透水性好，含水量對(duì)砂土的抗剪強(qiáng)度影響較小。試驗(yàn)表明，長(zhǎng)江口細(xì)砂受水、溫影響比較小，具有較好的穩(wěn)定性；其強(qiáng)度和抗變形指標(biāo)比粘性土高，應(yīng)用其作為路基填料，能夠很好的保證道路的施工質(zhì)量和使用性能。本文結(jié)合上海S32公路浦東段填砂路基施工質(zhì)量控制進(jìn)行淺析，并對(duì)填砂路基總體效果進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

1 工程概況

上海S32高速公路西起浙江、上海市界，接浙江省申嘉湖高速公路，東至浦東機(jī)場(chǎng)南進(jìn)場(chǎng)路。浦東段主線全長(zhǎng)27.75 km，為緩解工程路基填料匱乏的矛盾，建設(shè)單位經(jīng)過多方面的反復(fù)論證，決定在K65+300～K79+111.549段采用長(zhǎng)江口細(xì)砂替代石灰土作為路基填料，在上海浦東國際機(jī)場(chǎng)與朝陽農(nóng)場(chǎng)間設(shè)砂場(chǎng)，用泵砂船把長(zhǎng)江口細(xì)砂泵到砂場(chǎng)，再由各施工標(biāo)段用汽車運(yùn)至路基填筑現(xiàn)場(chǎng)。本項(xiàng)目共計(jì)用砂369 253 m3。

2 填砂路基設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目填砂路基設(shè)計(jì)采用“土包砂”，底部全斷面填筑礫石砂并在其頂部全寬鋪設(shè)兩層土工布，路基兩側(cè)用2.0 m寬灰土包邊（石灰摻量3%～4%），每50 cm厚在邊坡處采用400 g/m2針刺無紡?fù)凉げ及? m，中間填砂，采用40 cm厚7%石灰改善土封頂，見圖1。

圖1 填砂路基標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

3 填砂路基施工質(zhì)量控制

遵照《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》要求，通過試驗(yàn)段“首件工程認(rèn)可”，驗(yàn)證和完善施工組織設(shè)計(jì)，取得填砂路基施工系列數(shù)據(jù)，為施工單位按工藝、程序施工，監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)控制提供可靠依據(jù)。

3.1 回填砂料質(zhì)量控制

填砂路基砂料不得含有樹根、草皮和易腐朽物質(zhì)，有機(jī)質(zhì)含量小于5%；砂料提前進(jìn)行挖取并堆放，減少過多水分的無效運(yùn)輸和處理，節(jié)約能耗。

從料源地采取的砂樣，經(jīng)試驗(yàn)確定后，不要隨意變動(dòng)，施工調(diào)運(yùn)、進(jìn)場(chǎng)，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制，主要是：

（1）砂的含水量控制

在施工中，如果細(xì)砂的含水量過小，表層容易松散，難以壓實(shí)，經(jīng)過灑水壓實(shí)后，容易嵌擠密實(shí)，檢測(cè)密實(shí)度時(shí)容易達(dá)到要求，如果沖水過多后會(huì)與淤泥混在一起，形成新的泥砂混合物，它在壓實(shí)時(shí)，表面看上去密實(shí)，但在檢測(cè)密度時(shí)卻不易達(dá)到，只能返工處理。

（2）砂的含泥量控制

砂的含泥量多少直接影響砂的質(zhì)量，嚴(yán)格控制砂的含泥量（即細(xì)粒土、粉土、粘土含量）不大于5%。在施工前，對(duì)所有準(zhǔn)備用的砂料送試驗(yàn)室檢驗(yàn)，測(cè)定含泥量，篩分顆粒試驗(yàn)，符合要求后方可同意承包人運(yùn)砂進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。在施工監(jiān)控中，采用抽樣送試驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)用手檢查砂的方法相結(jié)合，把砂抓在手里，放開后手中沒沾有泥的為凈砂，如有懷疑送試驗(yàn)室檢驗(yàn)，有效地把砂的含泥量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

（3）砂的顆?？刂?/p>

根據(jù)篩分試驗(yàn)、顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果，長(zhǎng)江口淤積潮砂顆粒粒徑組成主要為0.25～0.074 mm占顆粒組成的89%～95%，小于0.074 mm的粒徑含量5%～11%。按《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40-2007）中土的工程分類方法，定義為含細(xì)粒土砂。在施工監(jiān)控中，除了在開工前進(jìn)行砂材料有關(guān)的試驗(yàn)外，在每天進(jìn)料中，用眼看，手摸的辦法具體指導(dǎo)填砂以保證砂的質(zhì)量。如有疑問，即由試驗(yàn)結(jié)果判定。

（4）S32公路浦東段填砂路基的砂料試驗(yàn)成果見表1。

表1 長(zhǎng)江口細(xì)砂及石灰土重型擊實(shí)試驗(yàn)成果

3.2 攤鋪

（1）砂的攤鋪和平整，可采用履帶式推土機(jī)攤鋪粗平，再用平地機(jī)精平，形成“路中心低，路側(cè)高，2%倒橫坡，鍋底型”。

（2）分層厚度控制

填砂路基在現(xiàn)行規(guī)范中沒有明確規(guī)定分層厚度，在施工中考慮到機(jī)械的壓實(shí)功率有限，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)段完成情況采用25 cm壓實(shí)厚度為一層，分層填筑、分層壓實(shí)、分層檢測(cè)，使每一層均能達(dá)到密實(shí)要求，以保證路基的穩(wěn)定。

3.3 碾壓

（1）碾壓設(shè)備配置

S32-J3標(biāo)段填砂路基碾壓設(shè)備配置見表2。

（2）碾壓工藝流程

表2 碾壓設(shè)備一覽表

試驗(yàn)段選擇了兩種碾壓方案：方法一：12 t壓路機(jī)弱振1遍→18 t壓路機(jī)開弱振碾壓一遍→22 t壓路機(jī)弱振碾壓一遍→再用18 t壓路機(jī)開強(qiáng)振碾壓2遍→22 t壓路機(jī)強(qiáng)振2遍→22 t壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍（共8遍），12 t壓路機(jī)收面；方法二：12 t壓路機(jī)弱振1遍→18 t壓路機(jī)開弱振碾壓1遍→18 t壓路機(jī)強(qiáng)振3遍→再用22 t壓路機(jī)強(qiáng)振1遍、弱振1遍→22 t壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍（共8遍），12t壓路機(jī)收面。

（3）填砂路基壓實(shí)

填砂路基壓實(shí)受砂的粒徑、最大干密度、含水量、含泥量、壓實(shí)厚度、壓實(shí)功和壓實(shí)方式的影響。由于純砂，其突出特點(diǎn)是凝聚性極差，幾乎沒有粘性，是一種散狀材料，過分碾壓容易產(chǎn)生砂土液化，影響碾壓效果。經(jīng)過試驗(yàn)段兩種壓實(shí)方案的比較，見圖2。方案一最為經(jīng)濟(jì)、合理，碾壓含水量控制在17%～19%，碾壓時(shí)壓路機(jī)可采用梯隊(duì)式作業(yè)，前后兩個(gè)壓路機(jī)錯(cuò)開3～4 m即可，要求碾壓輪跡搭接寬度不小于20 cm，壓路機(jī)的碾壓速度開始兩遍采用1.5～1.7 km/h，以后采用2.0～2.5 km/h。

圖2 兩種碾壓方案壓實(shí)度與遍數(shù)關(guān)系

3.4 檢測(cè)

（1）填砂路基壓實(shí)度檢測(cè)方法，按前述辦法操作，適當(dāng)加密填砂路基與包邊土50～80 cm范圍內(nèi)的填砂路基壓實(shí)度檢測(cè)。

填砂路基壓實(shí)度檢測(cè)是一項(xiàng)關(guān)鍵工作。由于砂粒性狀不同，壓實(shí)度檢測(cè)方法不盡相同。施工前，主要對(duì)砂料進(jìn)行凝聚性分析，因?yàn)?，純凈的砂無凝聚性，與略具粘性的砂性土有較大區(qū)別，在路基工程中，壓實(shí)和檢測(cè)的方法不同。為此，事先做出標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)是必須的。對(duì)填砂路基壓實(shí)度，采用什么方法進(jìn)行檢測(cè)更為準(zhǔn)確，在施工中對(duì)《規(guī)范》中推薦使用的灌砂法、環(huán)刀法進(jìn)行了同點(diǎn)對(duì)比試驗(yàn)。

灌砂法是最常見的試驗(yàn)方法之一，其基本步驟為：灌砂筒量砂標(biāo)定、選點(diǎn)、挖試坑、灌砂、稱量、數(shù)據(jù)整理。此方法表面看來頗為簡(jiǎn)單，但實(shí)際操作時(shí)常常掌握不好，引起較大誤差。尤其是剛剛碾壓完成，砂土路基含水量較大時(shí)，使用灌砂法測(cè)定壓實(shí)度一是砂土層次不明顯，孔中擾動(dòng)后的極細(xì)砂土不易取凈，造成干容重偏高。主要是因?yàn)樘顫M試坑的砂土質(zhì)量Mb減少，故試坑材料的濕容重ρw=Mw/Mb×rs增大，其干容重也隨之增大（rs為量砂的單位重，Mw為試坑中取出的全部材料的質(zhì)量）。二是量砂灌入試坑后極易潮濕，在回收時(shí)砂時(shí)容易和極細(xì)砂土混合。對(duì)量砂頻繁晾曬風(fēng)干，反復(fù)調(diào)整其單位重，增加工作量影響試驗(yàn)精度。環(huán)刀法快捷方便，尤其是細(xì)砂在不失水狀態(tài)下，用環(huán)刀法測(cè)試較為快捷、準(zhǔn)確。

圖3 兩種不同方法測(cè)定的干密度與含水量的關(guān)系（重型擊實(shí)）

兩種不同方法測(cè)定的干密度與含水量的關(guān)系（重型擊實(shí)）見圖3。

從圖3可以看出干密度的變化范圍比較小，灌砂測(cè)定時(shí)，其變化量小于0.07 g/cm3，環(huán)刀測(cè)定時(shí)，其變化量小于0.15 g/cm3，說明砂對(duì)含水量變化不敏感，其作為路基填料應(yīng)具有良好的水穩(wěn)性；環(huán)刀測(cè)定的干密度要小于量筒的，兩者相差2%左右，已超出允許的誤差范圍。說明室外環(huán)刀取樣的時(shí)候可能由于土壤被擾動(dòng)而松散，用其進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)會(huì)使試驗(yàn)結(jié)果稍偏低一些，有利于增加結(jié)構(gòu)的安全性。因此，施工中填砂路基應(yīng)采用環(huán)刀法從表面以下5 cm取樣檢測(cè)。

（2）厚度等同常規(guī)檢測(cè)。

3.5 包邊土控制

填砂路基包邊土的施工與質(zhì)量控制，對(duì)保證路基穩(wěn)定，十分重要。包邊土施工控制要點(diǎn)主要有：

（1）包邊土灰劑量控制

包邊灰土的灰劑量是影響壓實(shí)度的最重要因素之一，灰劑量不足則灰土強(qiáng)度難以形成，灰劑量過大且拌灰不均勻，會(huì)出現(xiàn)夾灰層，石灰結(jié)晶后強(qiáng)度會(huì)更低，因此，須嚴(yán)格控制好灰土的灰劑量。

（2）包邊土含水量控制

含水量仍然是影響灰土壓實(shí)度的最重要因素之一，當(dāng)路基填料含水量大于最佳含水量時(shí)可在路外晾曬也可在路基上用鏵犁翻拌晾曬；當(dāng)含水量不足時(shí)，可灑水補(bǔ)充，使填土達(dá)到最佳含水量的要求，確保達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。

4 填砂路基綜合效果評(píng)價(jià)

為了對(duì)填砂路基總體效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分別取1 km的填砂路基和灰土路基進(jìn)行了各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比。

4.1 沉降效果評(píng)價(jià)

沉降數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)無論是灰土路基還是填砂路基其整體性均較好，沉降均呈遞減趨勢(shì)，其中填砂路基最大沉降量為21.8 cm，填土路基最大沉降量為14.4 cm，說明不同填筑材料對(duì)路基的總沉降有一定的影響，但均能滿足高等級(jí)公路對(duì)工后沉降的要求。

4.2 側(cè)向位移分析

側(cè)向位移與路基的填土高度、填土速率和地基處理方式等因素有關(guān)，填土高的地方其側(cè)向位移較大，經(jīng)過軟基處理的河浜段側(cè)向位移最大，達(dá)到4.66 cm；正常路段的側(cè)向位移都在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，說明包邊灰土對(duì)砂芯起到了很好的側(cè)限保護(hù)作用。

4.3 彎沉效果評(píng)價(jià)

通過填砂路基和灰土路基的彎沉數(shù)據(jù)比較可以發(fā)現(xiàn)填砂路基彎沉代表值略大于灰土路基，但均滿足設(shè)計(jì)不大于310.5 mm的要求，見表3。

表3 填砂路基與灰土路基彎沉值比較

圖4 開挖后的填砂路基斷面

4.4 施工期振動(dòng)荷載作用下的穩(wěn)定性分析

路面施工期間從中分帶開槽情況看填砂路基在振動(dòng)壓路機(jī)等大型路面施工機(jī)械和水穩(wěn)、瀝青等料車的重復(fù)重載作用下結(jié)構(gòu)未遭到破壞，說明施工期的振動(dòng)荷載未能對(duì)填砂路基造成液化影響，見圖4。

5 結(jié)語

本工程對(duì)長(zhǎng)江口細(xì)砂作為筑路材料就其材料性質(zhì)、施工工藝、控制指標(biāo)等進(jìn)行了質(zhì)量控制研究，表明長(zhǎng)江口細(xì)砂具有良好的路用性能，受雨、雪等不利天氣影響較小，施工周期短，施工機(jī)械投入少，易形成流水作業(yè)面，本工程改灰土路基為填砂路基后共節(jié)約投資8 727,352元，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，在填土資源比較緊缺的長(zhǎng)三角地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景。

另外對(duì)通車運(yùn)營后的沉降觀測(cè)、側(cè)向位移、振動(dòng)荷載作用下的穩(wěn)定性須養(yǎng)護(hù)管理單位檢測(cè)、完善，以便為今后的類似工程總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，完善關(guān)鍵施工技術(shù)，提高路用性能，便于填砂路基的大規(guī)模推廣運(yùn)用。

[1]JTG E40-2007,公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2]顧春建.高速公路細(xì)砂路堤施工質(zhì)量控制研究[D].東南大學(xué)碩士畢業(yè)論文.