淺談如何做好填砂路基在水系發達地區的應用

徐林

葛洲壩集團第六工程有限公司 湖北省荊州市 434200

摘要：砂作為路基填料，具有水穩性好，沖水碾壓易密實，但容易失水且失水后粘聚性差，易松散，邊坡干穩定差特定。現行公 路、鐵路規范及指南無切實指導，目前在國內應用也較少。本文通 過對砂的壓實機理分析，結合現場施工實踐，提出了填砂路基施工 控制要點，采用先填砂后粘土包邊的施工工藝可以達到理想的壓實 效果。

關鍵詞：中粗砂；填砂路基；沖水碾壓

1 工程概況

結合荊松某個一級公路填砂路堤現場施工的實際情況，其中路基長度約 4.5km。雙向六車道，路幅 寬度 35.5m。路基填筑最大高度達 12m，全線路基填筑工程量約 236 萬方。設計采用撫河砂（中粗砂，含泥量<5%）做路基填料，先填 砂后粘土包邊。兩側包邊土寬 2m，厚 0.8m，路基頂層設計 50cm 粘 土下封層。

2 自然條件

本工程隸屬亞熱帶濕潤氣候，降雨量大，多年均降 雨量為 1645mm，最大年降雨量為 2356mm，最小年降雨量為 1046mm，最大日降雨量為 208.9mm，最大時降雨量為 57.8mm。路基施工長期 在雨季作業。

3 填砂路基國內應用狀況

砂作為路基填料，現行公路、鐵路規范及指南無切實指導，目前在國內應用較少。20 世紀 90 年代初，我國曾在新疆采用風積砂修 建沙漠高速公路，但風積砂粒徑、礦物成分、力學行為均與河（江）砂有較大區別。近年來，在上海、遼寧、廣東等沿海地區采用天然 河灘料（粉細砂）作為填料，取得一定成就和經驗，但填筑規模小，且大多采用風吹填施工，地區局域性明顯。江西樂溫高速采用贛江 砂（中粗砂）取得成功，成果報道多局限于填土思維，部分成果可 作參考。本文結合荊松某個一級公路和本工程應用實際，通過填砂路基 壓實原理分析，總結填砂路基的施工工藝。

4 填砂路基特性

4.1 填料優點

中粗砂作為路基填料，透水性好，具有較高的水穩 定性。填料內摩擦角度大，強度高不易壓縮，填筑后工后沉降小。在南方地區，河塘水系發達，土源匱乏。在我國人均耕地較少，采 用砂作填料，可減少占用耕地，就地取材，降低造價。且相對于填 土路基而言，在雨量充沛地區施工填砂路基，有利于連續作業，減 少抽水人工、機械設備投入。壓路機、推土機、自卸車等大型施工 機械設備受雨季干擾小利用率高，有利于節省工期。

4.2 填砂路基施工難點 中粗砂填料易失水，粘聚性差，易松散，邊坡干穩定差。施工中主要技術難點如下：

①砂易失水，填料過程 中含水量保持和補充是關鍵。

②顆粒粘聚力小邊坡穩定性差，設計 主要采用粘土包邊（連片水域），部分稻 田地區采用沙袋碼邊形式。雨水季節，包邊粘土施工不利。

③砂和土材料性質區別較大，砂土 結合處碾壓密實控制是關鍵。

5 填砂路基壓實原理

通過室內砂重型擊實試驗表明，砂填料與粘性土材料不同，存在 不止一個使填料達到峰值的含水量，具有雙峰擊實特性。撫河中粗。通過壓實理論分析：重型壓實砂處于干燥狀態，通過碾壓排出空氣，顆粒位移填塞達到密實。但砂之間無粘聚力，在車輛反復沖擊作用下易重新松散。當水含量增加，水量小不足以滲透推動砂滲透密實，水含量增加壓實度減小。水持續增加，形成水膜砂顆粒間潤滑作用增強，砂顆粒在水滲透推動下位移嵌固密實。在壓路機碾壓作用下，壓迫水進一步滲透排出使砂 體更緊密達到板結效果，達到最大壓實效果。因此，砂在一定水含量范圍內對壓實度敏感性不強。通過同樣壓實度在不同時間現場環刀法檢測，在達到 94%壓實度情況下砂含水量在 6%～14%正態分布。由此可見，砂填筑可充分利用雨季施工，當下雨量（或沖水量）大于最優含水量時，只要水充分滲透流出均可 達到壓實度效果。通過砂的重型擊實試驗和現場環刀法檢測數據，結合本項目施工實踐，填砂路基的壓實機理在于：一是灌水和水的滲透排除，砂填筑后充分灌水碾壓，且確保水的滲透排出使 砂顆粒嵌固密實達到壓實效果；二是保水，利用砂的水穩定特點，在砂沖水碾壓密實后，兩側的包邊粘土及時跟進確保砂始終保持一 定含水量。在施工過程中，一般先填筑 2～3 層砂，沖水碾壓密實后填筑土包封，在清表后基底兩側的土包封內 5m 間隔埋設φ 10cmpvc 管，確保水滲透流出。

6 填砂路基施工工藝 填砂路基施工工藝。

6.1 施工準備工作

施工前準備工作，包括測量放樣，根據路基邊線位置開挖臨時排水溝，清表。

6.2 首層砂填筑

填砂路基需做好首層砂控制。首層砂填筑一般厚 80cm 左右，砂運輸至現場推土機粗平，沖水靜置一段時間后碾壓。當首層砂填筑厚度不夠，沖水碾壓時基底粘土上涌和砂攪合一起，形成砂夾土軟弱層，無論怎么碾壓都達不到壓實要求。首層砂填筑 完后，進行第 2～3 層砂填筑，以后每層砂分層厚度不宜大于 50cm。一般用推土機按中心低兩側高，以 1.5%～2%內傾橫坡控制。

6.3 包封粘土填筑

在路基兩側 5m 間隔埋設泄水管，接著進行土 包封填筑。先人工對砂層削坡形成內傾小臺階，削掉的砂堆在砂層 上面作為下一層填料。因先壓實的砂邊坡可能失水，先人工少量灑 水后分層填筑粘土，反復碾壓確保砂土結合處碾壓密實。

6.4 砂的運輸

在填砂路堤表面繼續填筑時，必須灑水保持已填筑 砂層的表層（不小于 20cm 厚）砂的含水量不小于 15%，當出現較深 車轍時，要用推土機或壓路機及時整平碾壓，才能基本保證自卸汽 車將砂運至指定地點卸車；自卸汽車卸砂時要提前距離倒車至卸砂 點，因河砂顆粒間內摩擦角較小，如在卸砂點直接調頭卸砂容易擾亂已經結板成型的下層填砂，給以后帶來質量隱患。

6.5 砂的碾壓

在砂的最佳壓實含水量范圍，壓路機從路中心（低 側）向路緣（高側）碾壓，碾壓速度控制在 2-4km/h，用高頻率、低振幅，直線進退法進行碾壓；碾壓時，壓路機往返輪跡重疊不小 于 1/3 鋼輪寬，壓完全路寬為一遍。碾壓遍數根據試驗段結果，20t 壓路機先靜碾 1 遍，震動碾壓 4～6 遍，靜碾兩遍即可達到壓實效 果。

7 結束語

通過砂重型擊對砂的壓實機理分析結合現場施工工藝實踐，先填砂充分利用砂沖水易碾壓密實水穩定好的特點，后粘土封邊解決砂易失水松散邊坡不穩定的問題，表明河砂是一種比較理想 的路基填筑材料，對今后路基填砂施工具有較強指導意義。

參考文獻：

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