高寒地區路基吹填砂技術

摘 要：哈爾濱松花江避暑城項目地處濕地，受環境水位變化影響，機械填砂需修筑多余便道且成本較大，現采用吹填砂技術。通過理論分析及數值計算，對路基吹填砂施工進行論證，文章結合處于松花江避暑城項目路基吹填砂施工，全面闡述吹填砂施工方法及注意事項，確保施工及路面運行的安全。

關鍵詞：路基吹填砂；圍堰；壓實度；施工監測；節約成本；安全性

1 工程簡介

1.1 工程概況

本次工程道路全長8123.643m，南起櫻花路（起點K2+596.366），中心南北路環島（終點K10+720）。平面坐標采用哈爾濱城市獨立坐標系。松花江避暑城東環路（松江濕地旅游通道四環路至呼口大橋段）規劃紅線寬度60m，采用雙向6車道。路基設計采用吹填砂法填筑路基，路基邊坡1：4，吹填砂過程中需設沙袋圍堰構成擋土堤，擋土堤頂寬不得小于1m，內坡比1：0.75外邊坡與路基邊坡相同，每層高度不得大于2m，確保邊坡穩定。

1.2 工程地質及水文地質

本工程地處北京東路濕地中，地質粉砂，最高水位116.5，最低水位114.5。

2 路基吹填砂設計方案

2.1 前期準備

2.1.1 選用絞吸式挖泥船。根據該段路基的工程量、排距和路基高度，本工程選用CS-D型號絞吸式吹砂船，抽砂深度8-25m，生產量最大為800m3/h。挖泥船及其附屬設施（拖輪、錨艇）和其他設備的調遣，嚴格執行水利水電行業標準。最佳抽砂地點為松花江支流，用鋼管鉆探取砂樣，沙灘下層砂質良好，屬中粗砂和細砂，含泥量不大于3%，可以用于吹砂路基填筑。

2.1.2 準備排砂管路。（1）準備陸地管1500節和水上浮管2500節，膠皮街頭4000節，每節管長8m，總長32000m。（2）水上浮筒管線曲度要平緩，切忌有死彎，管線長度根據挖槽長度確定，且留有富余量。為克服水流、風流和吹泥沖擊力的影響，管線采用錨固定。（3）陸地管盡量取直線架設，管道應順直，不扭曲，密水性好。（4）水上吹砂管和陸地吹砂管相接處用橡膠管連接，并用木條做成三角架加予固定，吹砂管安裝前認真檢查鋼筋的腐蝕，缺口情況，接口要牢固，避免漏砂和漏水。（5）陸地管、浮管和挖泥船高壓排泥管連接完畢后，挖泥船開始移錨、移船、下放絞刀挖沙。開始時排泥管出口設置在路基起點和路基縱向中心線上，并抬高出口1m左右排沙。

2.2 吹填路基施工工藝

2.2.1 測量放樣。測量路基范圍內地面高程，根據圖紙設計高程及路基設計坡度（1：4）計算出路基底寬，準確確定出路基中線、邊線控制樁（濕地中使用彩旗）。按20m斷面放出邊線控制樁。

2.2.2 基底處理。本工程采用兩種方法基地處理：（1）地表無積水路段，清基至砂層后驚醒吹填砂路基填筑。并將清除的腐殖土堆棄在路基坡腳外2m以外，待吹填路基時可以阻斷編織袋滲水，避免污染周圍環境和浸泡農田。（2）地表積水路段，不需清基和圍堰，直接按吹填砂至水面以上50cm，邊坡坡率為1：3.5，兩側各設6m寬護坡道，水面以上50cm至路基頂面邊坡坡率為1：4。

2.2.3 修筑擋土堤。沿路基坡腳邊樁內側人工用編織袋裝砂，內邊坡為1：0.75，外邊坡與路基邊坡相同。每層高度不得大于2m，確保邊坡穩定。第一層吹填砂完成后，在底層擋土堤內沿縱向每個50cm設一道橫向盲溝。在路基上設置攔水壩上每隔20-30m設置一個出水口和臨時急流槽，以排出吹砂帶來的泥水。出水口四周和急流槽應鋪設塑料布以保護路堤。編織袋內裝半袋砂，沿線分層錯縫按1：4坡度碼堆壓實。袋裝砂土碼堆前，在相鄰的坡度尺上等高掛線，以便控制袋裝砂土碼堆高度和坡度。圍堤高度應根據路堤填筑高度確定，擋水堤應高出吹填高度30-50cm。依據吹填進度情況，砂袋圍堰分開多段進行施工，壘筑砂袋要分層壘筑，層與層之間必須錯縫，避免通縫。擋水堤的頂部寬度不小于1m，擋土堤堅實、不留孔洞，將吹填砂范圍與路基周圍環境徹底隔離。

2.2.4 吹填砂施工。路基吹填寬度采用全幅吹填，分層進行，每層吹填厚度未0.6-1m，從下至上吹，至下路床頂面，遵循路基下層厚度大上層厚度小的原則。縱向采用分段向前推進方式進行，即30m-40m段吹填完成后，在吹填層上接長管線吹填下一段。定期設專人檢測吹填路基壓實度。吹填過程中水撼砂效果非常好，不用壓實機械壓實就能達到設計壓實度要求。吹填施工過程中，注意控制吹填速度，加強對圍堤的觀測，防止吹填時水流沖跨圍堰。如發現圍堰局部坍塌或滑移，應及時采取補救措施。吹填過程中加強對沉降觀測，通過對實測沉降量、沉降速度、側向位移等資料進行分析，確定合理的吹填高度和吹填速度。

2.2.5 排水口設置。排水口位置的選擇主要考慮以下兩點：第一，排水口位置距排砂管出口越遠越好，使泥砂流程長，少排出渾水；第二，排水口排出的渾水對環境和水質造成的不利影響。在排水溝中段設置沉淀池，為防止泥砂沉淀淤積，需使用挖掘機對排水溝及沉淀池進行定期清理，保證排水暢通。

2.2.6 吹填施工管理。吹填時路堤采用“慢填加觀測”方法施工，并隨時注意路堤的穩定性。加強管道、擋土堤巡查，掌握管道工作狀態和吹填進展趨勢；統籌安排水上、陸上施工，適時調度吹填區分倉輪流作業，提高機船施工效率；查驗吹填筑堤時的開挖土質、泥漿濃度及吹填有效土方利用率等常規項目；控制排放尾水中未沉淀土顆粒的含量，防止河道、溝渠淤積。

2.2.7 總結。（1）通過吹填試驗段施工得出：吹填砂填筑路基只能吹填到下路床以下80cm高度，剩余部分還需按正常土方路基施工，在正式填筑前需對吹砂路基表面重新整平碾壓。（2）吹砂路基表面重新整平碾壓后，需檢測表層密實度，合格后方可進行路基土方填筑。（3）吹砂填筑路基施工原理與水撼砂類似，通過高壓水頭壓力作用能夠使每1cm吹填的路基達到密實效果；在機械檢修間歇灌砂法抽檢密率，合格率達100%，密實程度比機械碾壓效果好，施工過程中可以不用檢測密實度，施工工藝控制完全可以使路基密實度達到設計要求；查驗吹填筑堤時的開挖土質、泥漿濃度及吹填有效土方利用率等常規項目；控制排放尾水中未沉淀土顆粒的含量，防止河道、溝渠淤積。

3 質量控制

路基壓實度采用重型擊實標準，土基回彈模量≥30MPA

路基土最小強度和壓實度：

路床頂面彎沉值180（0.01mm）

4 施工監測

5 路基吹填砂與機械水撼砂模擬數據對比

現取K7+000-K7+300段全幅進行數據模擬對比：本段長300m，路基寬60m，填筑前水面高程114.5，填方量68000m3，平局厚度2.5m。

5.1 機械水撼砂

5.1.1 修筑便道。由于北京路至本段中間是濕地，距離500m，本段長300m，累計需要填筑800m長施工便道.寬8m。前期填筑砂土，上部為70cm磚渣，磚渣表面附10cm中粗砂。運輸填料使用20m2運輸車20輛，配合1臺挖掘機、1臺推土機、1臺壓路機、1臺轉載機進行便道修筑。

5.1.2 路基填筑。路基填筑采用又下至上，由近至遠，由中至邊原則，使用20輛20m2運輸車運送填筑，2臺挖掘機，2臺推土機，2臺裝載機負責路基初步整形。

5.1.3 機械水撼砂。待路基初步整形完畢后，由1臺平地機修整，修整至計劃高程后，人工制作方格，由于地處濕地當中，就地取水。在方格內注入水，進行振搗。第二天水撼完畢后平地機二次整平至設計高程后，進行壓實度檢驗，合格后進行下道工序。

5.1.4 便道養護。路基填筑期間，過往車輛較多，新修便道容易破損，每天1臺灑水車灑水養護，人工配合修補。

5.1.5統計。根據上訴工序配合實際工作經驗，模擬出以下數據（工期，材料，人工，機械）。

（1）工期：

（2）材料：砂土11520m3，磚渣4480m3，中粗砂640m3，砂68000m3。

（3）人工：

（4）機械：

5.2 吹填砂：詳細施工技術按2-2。

（1）工期：按600m2/h計算，每天工作24h。理論需要5天完成，由于需要前期準備、圍堰、排水口且需要安裝拆除排砂管道，延長至15天。工期為2013.7.15-2013.7.29，預計15天完成。

（2）材料：砂68000m3，圍堰用砂1000m3，砂袋20000個。

（3）人工：

（4）機械：

5.3 結論

根據上述數據可以明顯看出，吹填砂對比機械水撼砂工期短，機械人工材料更加節約。

6 結束語

在施工過程中，通過對路基進行試坑開挖、壓實度檢測，測定土、砂及土砂混合部位的壓實度均滿足規范要求，表明吹填砂路基的施工工藝及質量控制是成功的。采用路基吹填砂外設圍堰的施工模式，解決了東環路地區施工大量運輸填料的困難，因地制宜采用河砂，降低了工程造價，減少土地占用，縮短了工期，有可觀的經濟效益及社會效益，為今后同類型施工提供了經驗。

參考文獻

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