土包砂路基施工技術應用分析

劉 剛，何雨春璋

(1.中鐵十三局集團第四工程有限公司，哈爾濱 150040;2.東北林業大學 哈爾濱 150040)

1 工程概況

哈爾濱繞城公路東北段項目是黑龍江省建設以哈爾濱為中心的“一環五射”高速公路系統的中心內容。路線起點于秦家，連接繞城公路西段終點;終點于東風鎮恒星村，接繞城公路東南段起點的東風互通，全長25.843 km。項目采用四車道高速公路標準建設，設計速度120 km/h。土包砂路基施工路段為K70+640－K70+710，全長70 m，采用松花江河砂填筑路基，粘土包邊。施工路段地勢平坦，地質條件較好，只需清除表面松散的腐殖土，施工期不在哈爾濱雨季，氣候條件適合，適合土包砂路基的施工。

2 土包砂路基施工技術

在我國現行的施工技術規范中由于尚無土包砂路基施工技術及質量檢測標準，只能結合實際情況，通過實地勘測，實驗研究，并借鑒已完工的相似工程的寶貴經驗來指導實際施工。為保證路基的填筑質量和進度，研究和分析土包砂路基施工技術，在施工中主要采用3種填筑方案，即砂土與粘土同步施工法［1］、先填包邊粘土后天砂芯施工法［2］和先填砂芯后填包邊粘土施工法［3，4］對土包砂路基填筑進行試驗。

2.1 砂土與粘土同步施工法

此種方法使砂土與粘土始終處在相對水平狀態，實際上是砂土和粘土攤鋪與碾壓同步。第一種施工法為包邊粘土與砂芯同時攤鋪后，先壓實包邊土，待其達到壓實度后，再水壓砂芯壓實砂土。第二種施工法為粘土與砂土同時攤鋪，先穩壓粘土兩遍，水壓砂芯，最后同時碾壓粘土與砂土。砂土與粘土同步施工法，施工時層次明確，易于進行施工的組織安排，并且在路基平整度、寬度、橫坡和標高各項指標的控制上容易掌握，壓實度也能達到設計要求［5，6］。

2.2 先填包邊粘土后填砂芯的施工法

先填筑并壓實包邊粘土，然后填筑砂芯，在碾壓或水壓砂芯使之與包邊土都達到密實狀態。此種方法解決了砂土與粘土結合部位的壓實問題，使包邊土和砂芯結合更為緊密，增加強度，而且使砂土與粘土的施工相對獨立。缺點是施工進度受包邊土填筑的限制，包邊土的壓實是工程的關鍵，它的壓實會影響砂芯填筑，影響施工質量和工期。

2.3 先填砂芯后填包邊粘土的施工法

包邊粘土層后施工解決了砂土與粘土結合部位的壓實問題，而且使砂土與粘土的施工相對獨立，不會因粘土的滯后而使砂土施工停工，能充分地利用機械與人力，加快工程進度。缺點是需要大量人工配合，使成本增加，而且施工難度是3種方法中最大的，對施工技術的要求也最高，故在工程應用中使用的最少。

3 土包砂路基施工技術分析

通過以上施工方法比較分析在本路段采用砂土與粘土同步施工法，包邊粘土與砂芯同時攤鋪后，先壓實包邊土，待其達到壓實度后，再水壓砂芯壓實砂土。下面對整個施工過程施工技術參數加以分析，確定最優的控制指標。

3.1 碾壓遍數與壓實度關系分析

按設計壓實遍數碾壓3～5遍，當碾壓第3遍時需進行第一次壓實度的檢測，之后每壓完一遍需再進行一次壓實度的檢測，直到碾壓合格為止。實測中發現當碾壓到第5遍時壓實度可達到設計要求的96%(本段填高為1 m)。為保證施工質量，實際施工按碾壓5遍進行控制，試驗檢測到碾壓遍數與壓實度的關系如圖1所示。

圖1 碾壓遍數與壓實度關系Fig.1 The relationship between passing times and degree of compaction

從圖1中可以看出，壓實次數越多，壓實度越大，但隨著壓實次數的增加，壓實度的增幅變緩且趨于平穩。相同壓實遍數條件下第一層的壓實度最小，第二層的壓實度最大，而第三層的壓實度處在二者之間，其主要原因是各層松鋪高度不同所導致的，文章后面對此有詳細分析。

3.2 松鋪高度與壓實度分析

此項目共分3層進行松鋪，松鋪層高度從下至上分別為34.5 cm、28.8 cm和25.3 cm，在相同碾壓標準下不同的松鋪高度會影響壓實質量，松鋪高度與壓實度的關系如圖2所示。

圖2 松鋪高度與壓實度的關系Fig.2 The relationship between soft paving height and degree of compaction

從圖2中可以看出，當松鋪高度大約為28 cm時，壓實度達到最大。這主要是由于第一層土松鋪高度最大，由于應力擴散等原因導致壓實不徹底，故壓實效果不明顯;第三層土松鋪高度最小，但其底部的土層處于不完全壓實狀態，影響到本身的壓實效果;第二層受下部土層影響最小，且厚度適中，故壓實度最大。

3.3 含水量與壓實度分析

本試驗段填料面積2187.5 m2，粉砂自然堆積密度1.42 g/cm3，最佳含水量11.0%，粉砂天然含水量為9%(施工前實測)，潛水泵抽水流量為24 t/h。以第一層填料 (填土高度為28 cm)為例，其壓實度與含水量的關系如圖3所示。

圖3 含水量與壓實度的關系Fig.3 The relationship between water content and degree of compaction

從圖3中可知，隨著含水量越高，壓實度越來越大，當含水量到13%時，壓實度隨著含水量的增加增幅變緩且趨于平穩?？紤]到強度標準、經濟效益及環境變化等綜合因素，當含水量為13%時，壓實度趨于最大，經濟效應最好，故選用含水量13%作為控制指標。

4 結論

本文結合哈爾濱繞城公路東北段土包砂路基施工的現場資料對路基施工技術進行了分析，得出以下結論:

(1)土包砂路基施工方法以砂土與粘土同步施工為宜，施工時層次分明，易于進行施工組織安排，各項技術指標易于達到相關規定，滿足設計要求。

(2)隨著碾壓編數的增多，壓實提高效果不明顯，建議碾壓5遍。

(3)通過現場實驗發現，松鋪高度對壓實度有一定影響，當松鋪高度接近28 cm時，壓實度最大。

(4)壓實度隨著含水量的增加而增大，當達到13%時，壓實度隨含水量的增加趨于平穩，以13%作為含水量控制指標既滿足工程標準，又可以提高經濟效益。

［1］朱愛華.高速公路土包沙路基的施工工藝［J］.科技情報開發與經濟，2005，15(3):297－298.

［2］李新樂，董 明，竇慧娟.土包砂路基在高等級公路上的應用 ［J］.云南交通科技，2000，16(4):16－18.

［3］李保華.高速公路工程土包砂路基的施工 ［J］.建筑施工，2006，28(4):316－317.

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