砂土在高速公路路基应用中的探讨.doc

1、1砂土在高速公路路基应用中的探讨摘要： 简要介绍了填砂路基在张石高速公路石家庄段中的应用，通过试验研究分析了砂土在路基应用中的做法和经验，同时少占农田，减小植被破坏，并创造了社会经济效益。 关键词： 高速公路砂土路基施工工艺 中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号： 1. 工程概况 张石高速公路石家庄段 ZS7 合同段位于石家庄市正定县境内，起讫桩号为 K51+150K54+531.52，ZK0+707.414ZK5+000，本合同段全长7.674KM，主线路面总宽度 34.5m，匝道路面宽度 13m，共有路基填方 176万 m3，挖土 7.7 万 m3。线路处在滹沱河流域二

2、级阶地上，地基土质主要以粉质粘土、粉土为主，59m 以下出现细砂土层。 滹沱河粉细砂矿物成分含量较高，石英平均含量为 67.085.4%，长石平均含量为 7.418.1%，岩屑平均含量为 5.116.9%， 环境的变化影响石英，长石、岩屑有规律的变化。这是由于随着搬运距离的增加，不稳定组分岩屑，长石含量不断减少，相对稳定石英的含量就增加。 滹沱河市区近代砂土地基，一般沉积的时代较新，有的是近几百年以来而沉积的，颗粒大于 0.075mm 的颗粒含量大多超过全重的 70%，颗粒较细，多为粉细砂，结构松散，孔隙比大，以粉细砂占主导地位，所以工程性质较差。 2张石高速公路石家庄段 ZS7 合同段的路基

3、填料来源：（1）包边土取自滹沱河林场；（2）砂土取自滹沱河。 2. 填砂路基的优点 填砂路基是近几年新兴的一种路基填筑结构形式，填砂路基的最大优点是既可疏通河道，又能少占耕地，就地取材，降低造价，快速高效的建设好高速公路。对于多砂少土的地区，采用填砂路基的形式是经济合理的，对填砂路基施工技术的需求是必要的。 由于砂土水稳定性好、透水性强、沉陷快、饱水易压实、毛细水上升高度小，是一种良好的填筑路基材料。但砂土作为填筑材料，存在失水后易滑坍，不易压实，干稳定性差的缺陷。采取砂土填芯，粘土包边，土包砂的填筑方法，可以发挥两种材料的优点。 填砂路基适合于高速公路大量填方施工、附近砂源丰富而又缺少土源地

4、区，特别是在河北省石家庄地区沿滹沱河流域，河砂丰富，对路基施工提供了大量的砂源。 目前对滹沱河流域粉细砂的各种工程性质进行系统研究的很少。对于路基路面所用的各种参数，当前的规范上能够应用的资料也很少。借鉴西部地区对于风积砂工程性能方面的研究和实践经验得知，振密后的风积砂回弹模量可以达到 100MPa，是很好的路基材料。 在这样的背景下，经过详细的试验设计，并结合工程实际对水灌法施工工艺进行了现场试验研究。 3. 砂土路基水灌法的施工工艺 作为路基材料，通常希望具有较好的水稳性和整体强度，这样不仅3能保证公路的整体强度、平整性和耐久性，而且可以使路面厚度得以减薄，即“强路基，薄路面” ，工程造价

5、可以降低。 砂土路基的施工质量直接影响到路基的整体强度，科学、经济合理的施工工艺是保证施工质量的关键，填料质量是路基填筑质量的保障前提基础。 3.1 填砂路基方案的选择 一般填砂路基设计为土包砂的路基断面形式。有时为了保证路基的填筑质量和进度，分别采用两种填筑方案进行填筑： （1）砂土与粘土同步施工法，施工时层次明确，易于进行施工的组织安排，并且在路基平整度、宽度、横坡、标高各项指标的控制上容易掌握，压实度也能达到设计要求。存在缺点是，首先，由于砂土粘土压实厚度的差异所造成结合处的错台现象，给压实带来一定困难。第二，砂土的施工对外界环境要求少，只要能充足的灌水压实，便能正常施工；而粘土碾压则对

6、含水量要求很高，当粘土的含水量较高时，需要晾晒，粘土的施工进度必将慢于砂土，尤其在雨季，这一问题更为突出，一味地强调同步施工，必将造成因粘土进度滞后引起的砂土停工与等待现象。（2）包边粘土层后施工法，解决了砂土与粘土结合部位的压实问题，而且使砂土与粘土的施工相对独立，不会因粘土的滞后而使砂土施工停工，充分地利用机械与人力，加快工程进度。缺点是需要人工配合。 3.2 水灌碾压法施工工序 水灌碾压法施工可分为水灌加推土机碾压和水灌加振动压路机碾压4两种方法，两种方法施工工艺相似， 现合并一起说明，水灌碾压法具体施工工序如下： （1）施工前准备工作 包括放样、清除填方路段原地表杂草、树根及借方位置表

7、面杂草、树根等。 （2）原地表处理 对填方路段填前原地表杂草、树根清除后应对原地表进行碾压，修筑排水沟和集水坑。按设计要求进行施工放样，测设中桩、撒出边线，按松铺厚度 50cm 控制，对施工段落用石灰撒线划格，控制每个方格内的倒砂车数，从而控制松铺厚度。 （3）推送填料 由汽车通过施工便道将砂土运至填筑路基两侧，由推土机推送到路基上。推土机从路基两侧或短距离内纵向调配砂土推运至填方路段。 （4）摊铺填料 对推运至填方路段内的填料采用推土机摊铺并整平，或采用推土机配合平地机整平，推土机摊铺后每层厚度不得超过 30cm。可采用填料前后定点测量高程控制松铺厚度, 初选按松铺厚度 50cm 控制。 （

8、5）围堰 在摊铺、整平好的路基上分段设围堰。设置围堰时应根据纵坡、横坡大小适当划段，长度不宜小于 10 m，宽度不宜小于 5m。围堰高度不低于 30 cm，宽度不小于 30cm, 以防止注水时砂埂坍塌漏水，影响试验效果。水头高度、碾压遍数按控制，等水全部渗完后取样测定干密度，计5算压实度，压实度应达到本规程规定的压实标准，不合格时应重新水灌碾压直到合格。 （6）放水 围堰设置好之后开始放水，放水应连续进行，放水时水流流速应稍大，砂基顶面上的水头高度一般要大于 20cm 或是试验所确定的水头高度。机械选型：水泵采用了 200QJ 型潜水泵,扬程 39 米,转速 2850r/min,水流量 50m

9、3/h，功率 7.5KW，出水管径 100mm。配套水井的管径不小于50cm，深度不小于 40m，潜水泵放置于 30m 深的位置上，保证水泵连续工作时不断流。 通过上水时间控制上水量。向打好的砂格内注水，注水标准以砂面以上有 10cm 高的水位为准，记下每个方格的注水时间。 （7）碾压 保持一定的水头高度的情况下开始碾压，找出合理碾轧时间。可采用推土机或振动压路机碾压，碾压时轮迹应重叠，推土机重叠单轮宽度的 1/2，振动压路机重叠轮迹宽度的 1/3 以上。当轮迹布满整个作业面时称为一遍。碾压遍数应通过试验确定，一般不少于 3 遍。 平地机整平一遍，然后用 50 型装载机来回碾压 1 遍，再用

10、PY160 型平地机整平两遍，最后用 18T 以上振动压路机静压一遍、振压 3 遍，用灌砂和环刀两种方法测各层压实度。 （8）检测 等待路基顶面多余水全部渗完后取样检测干密度，检测方法才采用6普通环刀法或灌沙法即可。计算压实度或固体体积率等。压实度应符合技术要求，不合格时应重新水灌碾压，直到合格后，方可进行下一层的施工。 4. 结论 （1）对于滹沱河两岸所取砂土，当采用水灌法压实砂土路基时，采用压实机械在比较少的压实遍数就可达到较高的干密度。当采用振动压路机施工时，湿振法确定的最大干密度计算的压实度在 9697%左右，满足施工要求。同时采用水灌法施工的压实度是采用湿振法的最大干密度为宜。 （2

11、）通过对水灌法施工的路基进行施工监测和有限元分析，证明采用水灌法处理过的路基均较为稳定，是科学、可行的路基施工方法。 （3）通过整平、碾压后的压实度都能达到要求，平整是为碾压均匀创造条件，如用装载机碾压是为了用胶轮稳压，静压只对表层起到一定的作用，震压对深层砂有震动、挤密的作用，起到一定的压实效果。针对路肩处的压实效果欠佳现象，通过现场试验，每层采用小型平板夯进行路肩部位压实，后经压路机静压一遍，回弹模量明显提高，可在实际中应用该方法。所以说，砂土路基采用合理的压实方式及充分压实是十分重要的。 （4）关于粉细砂路基的检测方法，通过现场的实验证实，传统的环刀法和灌砂法，是可行的，为保证试验的可操

12、作性，必须在其含水量较高时进行检测；由于轻型标准贯入试验和现场 CBR 试验的探头面积过小，贯入深度较大且数据离散，故建议不能作为现场检测手段；在控制现场7压实度的前提下，建议同时采用回弹模量测试方法作为检测手段，从而在压实质量控制过程中，采用物理和力学指标双重控制为宜；滹沱河粉细砂路基的回弹模量控制指标可取 60MPa。 （5）水灌法用水量较大，在水源充足的地方使用较好，对于河北省属于缺水省份，在施工中注意采取节水措施，本课题采用设置横向截水沟和纵向排水沟，并在每 200 米设置一个集水坑，可以使水循环使用，节水效果明显，不仅缩短了工期，节约了投资，还保护了自然水资源，值得大家借鉴。 （6）

13、对于多砂少土的地区，采用砂土常作为路基填筑材料是经济合理的，填砂路基的最大优点是既可疏通河道，又能少占耕地，就地取材，降低造价，快速高效的建设好高速公路，适合于高速公路大量填方施工、附近砂源丰富而又缺少土源地区，特别是在河北省石家庄地区沿滹沱河流域，河砂丰富，对路基施工提供了大量的砂源，同时减小植被破坏，有利于水土保持和环境保护，社会经济效益十分显著。 【参考文献】 1黄良钦.汕汾高速公路液化砂土地基的处治与施工J.华东公路.2001(3)：4648.2JTJ 004-89 公路工程抗震设计规范S.北京：人民交通出版社.1990.3郑丽雅.地基液化的处理措施J.太原科技.2003(2).7476.