程 偉田 波

（1.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430056；2.四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610200）

交通建設(shè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的作用，填砂路基作為高速公路建設(shè)的一項(xiàng)重要工程日益受到施工單位的重視，填砂路基因其特殊性在施工中具有一定的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)人員在對(duì)填砂路基進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到填料及頂封層、路堤邊坡防護(hù)等關(guān)鍵因素。填砂路基是南方地區(qū)解決高速公路優(yōu)質(zhì)路堤填料匱乏的有效技術(shù)途徑之一，施工人員應(yīng)該揚(yáng)長(zhǎng)避短對(duì)填砂路基進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。本文首先分析了砂料作為高速公路路基填料的可行性，接著對(duì)路堤邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)、頂封層設(shè)計(jì)以及排水設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行了深刻探討。

1 砂料作為高速公路路基填料的可行性

1.1 顆粒粒徑的控制

砂芯一般為質(zhì)量合格的江砂、河砂或海砂，在路基的中部，砂芯作為填砂路基的重要組成部分，對(duì)路面結(jié)構(gòu)、車輛荷載具有重要作用。顆粒粒徑是影響填砂路基性能的一個(gè)重要因素。砂料運(yùn)輸填筑施工方式的不同所要求的路基填料也不同，如果施工人員采用吸砂管或吹砂管進(jìn)行材料填筑則最好使用中細(xì)砂，中、粗砂是完全不可行的。如果施工人員采用車載運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行材料填筑則對(duì)顆粒粒徑?jīng)]有要求，然而，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)路床、填方路基填料粒徑具有一定的要求，在施工中采用細(xì)砂能夠有效滿足公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，高速公路路基的填筑材料一般不宜使用粉砂。在對(duì)浸水路堤進(jìn)行填筑時(shí)最好使用透氣性好的材料，施工人員在使用細(xì)砂、粉砂等材料進(jìn)行填筑時(shí)應(yīng)充分考慮到振動(dòng)液化的影響。

1.2 含泥量的控制

在填砂路基施工中，砂的含泥量對(duì)砂的質(zhì)量有著重要的影響作用。砂的含泥量不僅對(duì)砂料的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)有著重要影響而且對(duì)砂料的粘聚力也有著重要影響。純砂的粘聚力通常被看作是零，但如如果將泥土摻和在砂中則會(huì)大大提高砂的粘聚力，這有利于提高路堤邊坡穩(wěn)定性。但砂含泥量多大會(huì)對(duì)砂料的滲透性有嚴(yán)重影響，在砂料中摻和泥土對(duì)砂料的滲透性有著不利影響，會(huì)嚴(yán)重降低砂料的滲透性。砂的一項(xiàng)缺點(diǎn)就是保水性差，在砂料中摻和一些泥能在一定程度提高其持水性，這對(duì)路基壓實(shí)過(guò)程中的灑水控制最佳含水量具有重要的作用。砂的含泥量對(duì)填砂路基的壓實(shí)也具有一定的影響，含泥量少的砂在進(jìn)行沖水后會(huì)壓實(shí)在經(jīng)過(guò)風(fēng)吹之后使表面容易松，施工人員只有立即采取封層措施才能有效保證其密實(shí)度，而含泥量較大的砂在沖水時(shí)，水不會(huì)滲透下去，壓路機(jī)在進(jìn)行壓實(shí)時(shí)會(huì)在路面表層會(huì)形成一塊板塊，因此就容易造成表面密實(shí)、內(nèi)部不密實(shí)的情況，這就要求施工人員將干凈的砂重新填筑到其中。

1.3 砂料擊實(shí)特性的利用

砂的擊實(shí)特性與粘性土有著一定的區(qū)別，砂的干密度往往會(huì)隨著含水量的變化而變化，在其變化的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)多個(gè)峰值，在砂的含水量較高時(shí)對(duì)其進(jìn)行實(shí)壓可以達(dá)到較好的效果。施工人員在進(jìn)行實(shí)壓的工作過(guò)程中會(huì)面臨一些問(wèn)題，如對(duì)最佳壓實(shí)含水量的取值問(wèn)題。砂的水穩(wěn)定性較好，其力學(xué)性較不容易受到含水量的影響，如果在砂料中摻和一定的粘粒則使能使砂料具有一定的持水能力，因此施工人員可以適當(dāng)放寬對(duì)砂料壓實(shí)施工中的含水量的控制范圍。砂料取得最大干密度時(shí)的最佳含水量與包邊土的不同，并且在滲透性方面且砂料與包邊土也存在較大差異。這意味著在實(shí)際施工中，包邊土很難與砂芯同時(shí)進(jìn)行碾壓并使壓實(shí)度的效果較好，路肩及重車道所在位置大多為包邊土與砂芯銜接地帶，在銜接地帶進(jìn)行壓實(shí)存在一定的困難。施工人員在進(jìn)行施工時(shí)，為了使后續(xù)坡面綠化、植被不受影響可對(duì)包邊素土進(jìn)行改良，在其中摻加適量的石灰能有效達(dá)到改良效果，這樣能有效滿足砂芯與包邊土同時(shí)進(jìn)行壓實(shí)施工的需要。

2 路堤邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)

砂料的粘聚力一般較低并且呈散體狀態(tài)，這種砂料不利于路堤的穩(wěn)定，為有效防止砂料的流失保證路堤的穩(wěn)定，施工人員在設(shè)計(jì)填砂路基時(shí)就應(yīng)格外重視邊坡防護(hù)這一關(guān)鍵要素。包邊土一般位于公路兩邊的邊坡處，為了保證路堤的穩(wěn)定性，包邊土多為粘土，這種土有利于包裹包裹砂芯，對(duì)于防止弱粘聚力、流動(dòng)性強(qiáng)的砂粒崩落都有著重要的作用，包邊土還能有效保護(hù)保護(hù)邊坡免受水流沖刷和易于綠化。植被防護(hù)有兩種形式，一種是平行四邊形，還有一種是梯形，包邊土的厚度大多為1—3 m，利用梯形設(shè)計(jì)包邊土有利也有弊，首先這種梯形形式能充分利用包邊土的自立性，但其占地面積較平行四邊形而言也更大。為了便于大型機(jī)械在邊緣進(jìn)行壓實(shí)工作應(yīng)將包邊土的厚度控制在一定范圍內(nèi)，如果包邊土的厚度過(guò)厚將會(huì)使降雨量大的地區(qū)路堤坡面受到嚴(yán)重的水流沖刷，這就不能保證路堤的穩(wěn)定性。此外，為了增強(qiáng)側(cè)向約束的效果，施工人員可以使用土工布將砂芯外側(cè)堆砌砂袋進(jìn)行包裹，在包邊土—砂芯—包邊土這一體系中，包邊土作為一項(xiàng)構(gòu)造措施能使路堤成型和邊坡防護(hù)。因?yàn)榘呁僚c砂芯能夠同時(shí)進(jìn)行施工，且包邊粘土的密度通常大于砂的密度，在整個(gè)路堤的寬度中包邊土所占比重也較小，因此，施工人員無(wú)需考慮類似新路基—老路基—新路基這一體系中的差異沉降，這也主要是新路基對(duì)老路基的擾動(dòng)所帶來(lái)的。施工人員在實(shí)際工作中要特別注意以下幾點(diǎn)：第一，為有效避免砂袋在壓實(shí)過(guò)程中出現(xiàn)脹裂應(yīng)嚴(yán)格控制砂袋的裝砂量。第二，施工人員在施工時(shí)應(yīng)將砂芯與包邊土進(jìn)行分層填筑與壓實(shí)，要等到包邊土壓實(shí)后再進(jìn)行刷坡工作，這樣有利于機(jī)械進(jìn)行邊緣壓實(shí)工作。第三，在將包邊土加厚之后在運(yùn)營(yíng)期間可以不用考慮土工布、編織袋的長(zhǎng)期耐久性能，因?yàn)橥凉げ?、砂袋均僅只具有使路堤施邊坡成型的功能。

3 頂封層設(shè)計(jì)

頂封層位于路面結(jié)構(gòu)層底部，砂芯與包邊土頂部，頂封層的材料一般為水泥土、水泥砂、石灰土等，少數(shù)情況下可以使用粗粒土，如粘性土、石渣土、碎石等。頂封層能將路面結(jié)構(gòu)層與填砂部分進(jìn)行有效的隔離，能有效避免大風(fēng)揚(yáng)砂、砂粒流失等情況的發(fā)生。頂封層的厚度一般在30cm—50cm之間，在對(duì)軟基路段的封層土進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將其厚度設(shè)置為50cm以上，在填砂路基的設(shè)計(jì)中，砂路基頂面鋪筑上封層具有以下作用：第一，用作砂路基的封層，不僅能夠有效防止因揚(yáng)砂造成沿線環(huán)境污染而且還能減少因雨水等對(duì)砂顆粒造成的沖刷流失。第二，用作路面結(jié)構(gòu)的改善層，上封層在路面墊層下部的位置，如果在材料給定的情況下，路面各結(jié)構(gòu)層的模量值一般變化較小，根據(jù)筆者多年經(jīng)驗(yàn)來(lái)看適當(dāng)增加墊層的厚度能有效減少基層底面造成的水平向附加拉應(yīng)力，這主要是因路基沉降不均勻所造成的，在某種程度上可將頂封層的存在理解為墊層厚度的增加，這有利于減少因潛在路基沉降不均勻?qū)β访娼Y(jié)構(gòu)造成的不利影響。第三，頂封層還具有隔離的作用，封層土能有效將路面結(jié)構(gòu)層與填砂部分隔離開(kāi)來(lái)，這能有效避免路面水滲入到路基中軟化路堤，有利于路基的穩(wěn)定性，為路基的壓實(shí)度也提供了保障；第四，頂封層能夠作為路面結(jié)構(gòu)施工時(shí)施工機(jī)械以及車輛的工作平臺(tái)，施工機(jī)械和車輛的負(fù)載可能使頂封層遭到損害，但部分破損后成為松散粒料的封層又有利于發(fā)揮改善層的作用。第四，設(shè)置頂封層在一定程度上可以被看作是增厚路面結(jié)構(gòu)，因此在輪載作用下路表彎沉等設(shè)計(jì)指標(biāo)更容易得到滿足。

4 防排水設(shè)計(jì)

填砂路基中水的填筑方式一般分為兩種，一種是車輛運(yùn)輸堆填的方式，還有一種是直接吹填的方式，這兩種填筑方式各有優(yōu)劣，如果采用直接吹填方式會(huì)使填筑的水中帶有大量的泥沙，如果采用車輛運(yùn)輸堆填的方式，能使填砂路基中的砂達(dá)到密實(shí)，砂的持水性較弱，為了保持一定的含水量需要進(jìn)行人工灑水，這樣會(huì)造成路基基底積水的不利影響，若不能將水及時(shí)排出則基底將會(huì)受到長(zhǎng)期浸泡，這會(huì)導(dǎo)致基底軟化。為設(shè)計(jì)中施工人員應(yīng)高度重視防排水問(wèn)題，大致需要注意一下幾點(diǎn)：第一，在路基兩側(cè)設(shè)計(jì)排水溝，在對(duì)排水溝進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意能有效將溝內(nèi)的水排到水溝外，為了避免倒灌此的發(fā)生施工人員還要格外注意附近水溝的深度。第二，在進(jìn)行路堤基底的設(shè)計(jì)時(shí)施工人員應(yīng)修筑橫縱向盲溝，使橫向盲溝與縱向盲溝有效相通，為增強(qiáng)盲溝的隔水性，應(yīng)使用碎石進(jìn)行填充，用上覆土工布進(jìn)行包裹，為了有效達(dá)到隔水效果，在對(duì)下封層進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以使用粘土、亞粘土這樣有利于使路基滲水有效及時(shí)的排放到路基邊溝，能有效避免因路基底層長(zhǎng)期受水浸泡而導(dǎo)致的下沉。第三，應(yīng)在路堤坡面的兩側(cè)每隔一段距離設(shè)置臨時(shí)急流槽，這能有效以防止路堤坡面受雨水沖刷。第四，施工人員處理好路基基底的排水，可以利用以下方式進(jìn)行有效的排水工作，如用干砌片石護(hù)腳，設(shè)置排水坡度，使用透水土工布對(duì)內(nèi)測(cè)進(jìn)行包裹等。

5 結(jié)束語(yǔ)

填砂路基是解決高速公路建設(shè)優(yōu)質(zhì)填料匱乏的一項(xiàng)有效技術(shù)，但填砂路基的填料、構(gòu)造較常規(guī)填土路堤而言區(qū)別較大，本文對(duì)填砂路基設(shè)計(jì)中的若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深刻探討，希望能夠作為相關(guān)人員進(jìn)行施工的參考依據(jù)。

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