土包砂路基施工技术应用分析

刘 刚，何雨春璋

(1.中铁十三局集团第四工程有限公司，哈尔滨 150040;2.东北林业大学 哈尔滨 150040)

1 工程概况

哈尔滨绕城公路东北段项目是黑龙江省建设以哈尔滨为中心的“一环五射”高速公路系统的中心内容。路线起点于秦家，连接绕城公路西段终点;终点于东风镇恒星村，接绕城公路东南段起点的东风互通，全长25.843 km。项目采用四车道高速公路标准建设，设计速度120 km/h。土包砂路基施工路段为K70+640－K70+710，全长70 m，采用松花江河砂填筑路基，粘土包边。施工路段地势平坦，地质条件较好，只需清除表面松散的腐殖土，施工期不在哈尔滨雨季，气候条件适合，适合土包砂路基的施工。

2 土包砂路基施工技术

在我国现行的施工技术规范中由于尚无土包砂路基施工技术及质量检测标准，只能结合实际情况，通过实地勘测，实验研究，并借鉴已完工的相似工程的宝贵经验来指导实际施工。为保证路基的填筑质量和进度，研究和分析土包砂路基施工技术，在施工中主要采用3种填筑方案，即砂土与粘土同步施工法［1］、先填包边粘土后天砂芯施工法［2］和先填砂芯后填包边粘土施工法［3，4］对土包砂路基填筑进行试验。

2.1 砂土与粘土同步施工法

此种方法使砂土与粘土始终处在相对水平状态，实际上是砂土和粘土摊铺与碾压同步。第一种施工法为包边粘土与砂芯同时摊铺后，先压实包边土，待其达到压实度后，再水压砂芯压实砂土。第二种施工法为粘土与砂土同时摊铺，先稳压粘土两遍，水压砂芯，最后同时碾压粘土与砂土。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、横坡和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［5，6］。

2.2 先填包边粘土后填砂芯的施工法

先填筑并压实包边粘土，然后填筑砂芯，在碾压或水压砂芯使之与包边土都达到密实状态。此种方法解决了砂土与粘土结合部位的压实问题，使包边土和砂芯结合更为紧密，增加强度，而且使砂土与粘土的施工相对独立。缺点是施工进度受包边土填筑的限制，包边土的压实是工程的关键，它的压实会影响砂芯填筑，影响施工质量和工期。

2.3 先填砂芯后填包边粘土的施工法

包边粘土层后施工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，能充分地利用机械与人力，加快工程进度。缺点是需要大量人工配合，使成本增加，而且施工难度是3种方法中最大的，对施工技术的要求也最高，故在工程应用中使用的最少。

3 土包砂路基施工技术分析

通过以上施工方法比较分析在本路段采用砂土与粘土同步施工法，包边粘土与砂芯同时摊铺后，先压实包边土，待其达到压实度后，再水压砂芯压实砂土。下面对整个施工过程施工技术参数加以分析，确定最优的控制指标。

3.1 碾压遍数与压实度关系分析

按设计压实遍数碾压3～5遍，当碾压第3遍时需进行第一次压实度的检测，之后每压完一遍需再进行一次压实度的检测，直到碾压合格为止。实测中发现当碾压到第5遍时压实度可达到设计要求的96%(本段填高为1 m)。为保证施工质量，实际施工按碾压5遍进行控制，试验检测到碾压遍数与压实度的关系如图1所示。

图1 碾压遍数与压实度关系Fig.1 The relationship between passing times and degree of compaction

从图1中可以看出，压实次数越多，压实度越大，但随着压实次数的增加，压实度的增幅变缓且趋于平稳。相同压实遍数条件下第一层的压实度最小，第二层的压实度最大，而第三层的压实度处在二者之间，其主要原因是各层松铺高度不同所导致的，文章后面对此有详细分析。

3.2 松铺高度与压实度分析

此项目共分3层进行松铺，松铺层高度从下至上分别为34.5 cm、28.8 cm和25.3 cm，在相同碾压标准下不同的松铺高度会影响压实质量，松铺高度与压实度的关系如图2所示。

图2 松铺高度与压实度的关系Fig.2 The relationship between soft paving height and degree of compaction

从图2中可以看出，当松铺高度大约为28 cm时，压实度达到最大。这主要是由于第一层土松铺高度最大，由于应力扩散等原因导致压实不彻底，故压实效果不明显;第三层土松铺高度最小，但其底部的土层处于不完全压实状态，影响到本身的压实效果;第二层受下部土层影响最小，且厚度适中，故压实度最大。

3.3 含水量与压实度分析

本试验段填料面积2187.5 m2，粉砂自然堆积密度1.42 g/cm3，最佳含水量11.0%，粉砂天然含水量为9%(施工前实测)，潜水泵抽水流量为24 t/h。以第一层填料 (填土高度为28 cm)为例，其压实度与含水量的关系如图3所示。

图3 含水量与压实度的关系Fig.3 The relationship between water content and degree of compaction

从图3中可知，随着含水量越高，压实度越来越大，当含水量到13%时，压实度随着含水量的增加增幅变缓且趋于平稳。考虑到强度标准、经济效益及环境变化等综合因素，当含水量为13%时，压实度趋于最大，经济效应最好，故选用含水量13%作为控制指标。

4 结论

本文结合哈尔滨绕城公路东北段土包砂路基施工的现场资料对路基施工技术进行了分析，得出以下结论:

(1)土包砂路基施工方法以砂土与粘土同步施工为宜，施工时层次分明，易于进行施工组织安排，各项技术指标易于达到相关规定，满足设计要求。

(2)随着碾压编数的增多，压实提高效果不明显，建议碾压5遍。

(3)通过现场实验发现，松铺高度对压实度有一定影响，当松铺高度接近28 cm时，压实度最大。

(4)压实度随着含水量的增加而增大，当达到13%时，压实度随含水量的增加趋于平稳，以13%作为含水量控制指标既满足工程标准，又可以提高经济效益。

［1］朱爱华.高速公路土包沙路基的施工工艺［J］.科技情报开发与经济，2005，15(3):297－298.

［2］李新乐，董 明，窦慧娟.土包砂路基在高等级公路上的应用 ［J］.云南交通科技，2000，16(4):16－18.

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

［4］张雪松.粘土路基施工技术 ［J］.森林工程，2003，19(1):59－60.

［5］王 斌.岭南高速公路路基填筑施工技术研究［J］.公路工程，2010，35(1):113－117.

［6］胡 冰，万 智.潮湿地区粉砂土路堤填筑技术研究 ［J］.公路工程，2009，34(3):127－131.