填砂路基試驗方法研究與改進

摘 要：文章針對我國現(xiàn)行施工規(guī)范沒有路基填砂施工工藝及質(zhì)量檢測標準，結(jié)合本項目工程應(yīng)用實際，在施工中研究、探索、總結(jié)、完善：模擬施工實際工況在重型擊實試驗的基礎(chǔ)上改進提出“中粗砂滲透擊法實測定最大干密度模型”，得出砂土類無粘性顆粒材料最大干密度有效檢測辦法；總結(jié)填砂路基灌水滲透濕法碾壓密實施工工藝，為填砂路基施工積累豐富經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：填砂路基；最大干密度；重型擊實

中圖分類號：U416.04 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）9-0162-01

1 工程簡介

1.1 工程概況

某某道路工程起訖里程K0-700～K6+970，全長7.67 km，路幅寬度35.5 m，雙向六車道，包括道路、橋梁、排水、路面等部分，含立交互通區(qū)兩處，某某公路AB輔道一處、橋梁三座、排水管涵17道，通道箱涵和過水箱涵各6座。荷載等級公路-I級，主干道設(shè)計時速80 km/h，互通匝道和輔道時速均為30 km/h。

路基主要為填方，填方工程量236萬 m3，填方高度4～13 m，設(shè)計采用中粗河砂作為路基填料。

1.2 自然條件

1.2.1 地形地貌

沿線主要為水產(chǎn)養(yǎng)殖場地、漁塘、農(nóng)田、溝渠等，地貌單元屬贛撫平原Ⅱ級階地，部分為撫河Ⅰ級階地，水系發(fā)達，地勢較平坦。

1.2.2 氣象條件

地區(qū)屬亞熱帶濕潤氣候，氣候溫暖，雨量充沛，四季分明。本場區(qū)多年平均氣溫為17.5 ℃，7～9月為高溫期，極端最高氣溫為43.2 ℃（7月），12月～翌年2月氣溫最低極端最低氣溫為-9.9 ℃（2月）。多年均降雨量為1 645 mm，最大年降雨量為2 356 mm，最小年降雨量為1 046 mm，最大日降雨量為208.9 mm，最大時降雨量為57.8 mm。

統(tǒng)計2012年雨天達108 d，其中最高雨量月份為3月份15 d。

1.2.3 地質(zhì)條件

線路區(qū)域自上而下的場地巖土層分述如下：填土、淤泥、低液限粘土、中砂、礫石、強風化泥巖、中風化泥質(zhì)砂巖，微風化砂巖。其中特殊地淤泥厚度達3.5 m，淤泥下伏層為砂礫層，與撫河聯(lián)通，具弱承壓性。一般魚塘淤泥平均厚度為0.8 m。

1.3 填砂路基研究應(yīng)用狀況

針對我國現(xiàn)行施工規(guī)范沒有路基填砂施工工藝及質(zhì)量檢測標準，我們項目通過科技立項成立科研課題研究小組，結(jié)合工程應(yīng)用實際，在施工中研究、探索、總結(jié)、完善：模擬施工實際工況在重型擊實試驗基礎(chǔ)上提出了“中粗砂滲透擊實法測定最大干密度模型”，得出砂土類無粘性顆粒材料最大干密度有效檢測辦法；總結(jié)填砂路基灌水滲透濕法碾壓密實施工工藝，為填砂路基施工積累豐富的經(jīng)驗。

2 砂的物理特性研究

本項目路基填筑用砂，是在南昌縣武陽鎮(zhèn)廣豐村至泗洪村所轄撫河段設(shè)置采砂點，通過抽砂船抽取的。撫河中粗砂呈黃色、灰白色，飽和稍密狀，成份以石英、長石為主，含少量粗砂、砂礫。成因為第四系上更新統(tǒng)沖積層，位于高液限粘土層下，淤泥層分布厚度約1 m，砂全場分部，部分未揭穿，揭穿厚度為3.2～8 m。

2.1 含水量及含泥量

經(jīng)采砂船直接抽到砂場，料場堆滿后靜置2～3 d運輸至現(xiàn)場使用，測得天然含水量一般為5%～8%。含泥量均3%左右，局部含較大團結(jié)狀泥塊，現(xiàn)場需專門清理。

2.2 最大干密度

砂是很好的透水性材料，在一定含水率條件下碾壓時水必然會往下層滲透，而室內(nèi)重型擊實試驗不能向外滲水，故現(xiàn)場通過碾壓最終達到密實狀態(tài)時的“最佳含水率”必然與試驗室得出的“最佳含水率”不一致，靠這樣的試驗方法得出“最佳含水率”顯得失真。

試驗小組人員參考填砂路基相關(guān)文獻，對兩種試驗方法檢測結(jié)果與標準縱說不一。鑒于相對密度試驗法和重型擊實試驗法試驗數(shù)據(jù)的離散型和穩(wěn)定性差特點，試驗過程與現(xiàn)場施工實際工況不太吻合情況，本項目試驗小組模擬填砂路基的實際施工工況，在重型擊實試驗的基礎(chǔ)上改進提出“中粗砂滲透擊實法測定最大干密度模型”，試驗原理如下：

試驗小組利用試驗室現(xiàn)有設(shè)備組合改裝，使用土工試驗CBR試件浸泡用試模進行擊實，試模尺寸：內(nèi)徑152 mm，筒高170 mm，筒內(nèi)墊塊直徑151 mm，高50 mm。在試筒底部放二張慮紙，由于無法固定在擊實儀器上，采用手動擊實儀分三次將試筒擊滿，擊實時砂層頂部加放墊塊，每層擊實98下，水隨著擊實功作用滲透排出。擊實結(jié)束后稱量砂濕重M，烘干，計算擊實后的含水率ω，計算不同含水率擊實后干密度：ρd=M/V（1+0.01ω）。

試驗組現(xiàn)場取樣，將所有砂烘干，按含水率2%遞增配置含水率從0到20%共11組不同含水量的砂，分別進行重型擊實法和滲透擊實法對照試驗。

3 填砂路基試驗段施工

為了保證填砂路基的施工質(zhì)量，確定路基施工的科學合理的工藝參數(shù)，我們根據(jù)施工需要選擇K6+200～K6+600段400 m路基作為試驗段進行工藝試驗，取得試驗數(shù)據(jù)指導(dǎo)全線施工。

現(xiàn)場試驗段施工目的主要是研究施工控制參數(shù)：確定首層砂填筑厚度、其余各層松鋪厚度，測定碾壓時含水量和碾壓后達到壓實度要求時含水量關(guān)系驗證滲透試驗法，壓實機械碾壓遍數(shù)等；通過挖探坑檢測壓實度，分析后期填筑對先期填筑的壓實度影響。

現(xiàn)場投入施工機械設(shè)備：砂運輸15 m3自卸汽車，TY140推土機，TY220推土機，YZ20 t壓路機，PY165G平地機，60挖掘機。

3.1 虛鋪厚度確定

本試驗段采取幾種不同的松鋪厚度和碾壓遍數(shù)，作施工工藝對比分析。

試驗段按虛鋪厚度40 cm、50 cm、60 cm進行工藝性試驗。中粗砂填筑按“中心低、兩側(cè)高”內(nèi)傾1.5%～2%橫坡控制，先推土機粗平，平地機刮平后，灑水控制最佳含水量+2%范圍內(nèi)碾壓。壓實度檢測均清除表層松散砂后，在10 cm深度位置取樣，采用環(huán)刀法檢測。

3.2 灑水碾壓密實和灌水碾壓比較分析

江西地區(qū)降雨量大，雨水充沛，在雨季施工現(xiàn)場對含水量的控制在最佳含水量的難度較大。根據(jù)室內(nèi)試驗“中粗砂滲透擊實測定最大干密度模型”原理，砂的含水量在超最佳含水量時，甚至超液限飽和時，經(jīng)靜置讓水充分滲透從泄水孔排出后，碾壓仍可以達到砂的壓實度要求的。

不管灑水碾壓還是灌水碾壓，后填筑砂都能促進先填筑砂的密實，對本層砂灌水碾壓和灑水碾壓壓實度區(qū)別不明顯，但是前者對先前填筑各層的密實效果更好。實踐證明：在碾壓荷載作用下水向下滲透推動砂顆粒運動，對砂嵌擠密實起到關(guān)鍵作用。檢測壓實后含水率基本在11%范圍左右。

4 結(jié) 語

通過試壓段施工證明中粗砂適宜作路基填筑材料，室內(nèi)滲透擊實模型求最大干密度是可信的，并對現(xiàn)場施工具有準確的指導(dǎo)意義。

參考文獻：

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