公路路基换填天然砂砾施工技术研究

韩伟

（张家口市公路施工管理处，河北 张家口 075000）

0 引言

路基作为公路的重要组成部分，决定了整条公路的使用寿命和品质，但路基的土质不满足规范要求时，常常会出现因为承载力不足而导致路基沉陷等。天然砂砾由于其良好的密实性和透水性等优点，被视为良好填料，当出现黏质土、粉质土等不满足规范要求的土壤时，常采用天然砂砾作为换填土壤[1]。但天然砂砾在设计施工规范要求上不够明确，同时在检测上也没有较为快速的质量检测措施，目前国内路基压实度检测技术主要有灌砂法、灌水法等，但这两种方法对路基都会造成一定的损伤[2]。因此，在路基换填天然砂砾的施工、检测上还需要进行大量研究，本文主要通过对路基天然砂砾施工技术进行阐述，为将来该技术的使用提供经验。

1 工程概况

某高速公路全线长24.84km，双向四车道，设计速度120km·h-1，根据设计文件，全路段路基宽度26m。根据地质勘测发现，当地路基土壤主要是黏质土和粉质土两种，由于全年降水充沛，黏质土和粉质土在水分影响下具有很明显的毛细水作用，不适用当地气候环境。为了解决上述问题，经过研究决定，先将原路基表面黏质土和粉质土清表处理后，采用天然砂砾进行换填处理，为保证天然砂砾达到压实标准，决定对路床40cm内土壤进行换填处理。

2 施工参数确定

2.1 分层厚度

在常规的公路路基换填天然砂砾施工前，确定施工过程中的施工参数是至关重要的，其中施工参数主要包括以下三个方面：（1）路基填筑厚度确定；（2）确定路基材料的特性，根据其特性确定松铺系数；（3）根据填筑材料的确定碾压次数。

在土质路基换填填筑方案中，按照填土的方式可以分为分层平铺和竖向填筑两种方式，竖向填筑一般适用于路线跨越深谷或池塘等高差大、难以水平分层卸土的路基。分层平铺则是适用于大部分地形地质，同时分层平铺能够充分对路基填料进行压实。本项目由于不存在施工困难地区，同时由于是高速公路，为了保证路基压实度，故采用分层平铺的方式。决定采用分层平铺方式后，由于对路床40cm内土壤进行清理，根据设计要求决定分层填筑的最小厚度为20cm。

2.2 松铺系数

目前路基施工中填筑成型施工一般采用1.2的松铺系数进行填筑，当对施工有特殊要求时，可以根据路基填料的实际情况适当调整优化松铺系数。本项目根据现场压实测试，松铺系数1.2满足要求，故仍采用1.2作为标准。

2.3 碾压遍数

路基天然砂砾在分层填筑第一层后，需要及时进行压实处理，碾压步骤应当先慢后快，先从路基两侧的天然砂砾开始。如果从内侧开始压实的话，将会导致外侧的砂砾被挤压出路基，导致路基填料损失且达不到设计厚度。碾压过程中，无论是填筑第一层后碾压，还是填筑第二层后碾压，首先均采用的是静压施工处理，静压的目的是先将路基的集料定型。首先采用振动压实反而会导致集料被振散。第一遍静压完成后，再采用微振的方式进行，最后强振处理，保证填料达到相应的压实度要求。在碾压施工过程中，需要人工进行检测压实度的操作，同时观测碾压过程中碾压是否均匀，是否存在填筑不均匀导致的路面漏压。该项目在检测时要求，天然砂砾压实度至少达到93%。每次检测都应当记录相应压实度，保证数据的准确性[3]。

3 路基换填天然砂砾施工步骤

3.1 测量放样

路基换填是最重要的步骤，填料在换填前需要进行以下操作，包括测量放样、路槽开挖、基底碾压、换填天然砂砾、摊铺平整、机械碾压和接缝设置施工等步骤。

路基在开挖施工前，首先要按照设计文件进行测量放样，测量路基的相对高程，同时针对路基的开挖深度和宽度进行明确划分，绘制开挖断面，确定是横向通道掘进还是纵向全宽掘进。对于土质路基，如粉质土、黏质土路基，开挖时应当边开挖边防护，防止路基塌方滑坡等事故的发生。开挖后最为重要的是做好相应的排水措施，由于路基开挖具有一定深度，在路基必要区域，应当设置截水沟和排水沟等排水措施。

3.2 路槽开挖

路槽开挖前应当提前计算土方量，在适当区域设置弃土坑，同时根据土方量配备相应数量的运料车，以此来保证施工作业的流程性，避免因运料车不足而导致施工停滞。路槽开挖时应当根据开挖横断面由上而下一次成型，开挖后及时进行防护处理。由于路基开挖深度为40cm，当机械开挖至一定深度，无法精确开挖时，采用人工辅助挖掘，保证开挖深度的精确性。

3.3 基底碾压

路槽开挖同时，同步设置排水设施，避免路基上方水流流入路基内部，造成基底土壤浸湿，影响后续施工。路槽开挖完成后首先要对基底的多余土壤等杂物清理运出，同时对基底的土壤进行含水量的检测，当含水量过高时，要对基底土壤进行晾晒处理，降低基底土壤的含水量，当含水量低于最佳含水量时，要用过洒水设备进行洒水增湿，保证基底土壤的含水量在最佳含水量附近。土壤含水量满足要求后，应当由项目监理进行含水量检测后，经其批准方可进行碾压施工[4]。

3.4 换填砂砾施工

基底在碾压完毕后，需要进行的下一个施工步骤是进行砂砾换填，砂砾换填最重要的是根据设计文件控制标高，为准确控制标高，需要每隔一定距离，本项目每隔5m设置一个中心桩来控制摊铺高度。通过该措施可以确定砂砾的实际换填量，同时换填时，要保证运料车数量足够，保证施工作业连续。

3.5 摊铺平整

砂砾换填完毕后需要对砂砾层的松铺系数进行检测，确定其是否满足设计文件要求。满足要求后进行整平处理，为了保证路基的排水能力，根据设计文件要求路基应设置2%的横坡结构，整平时应当格外注意。

3.6 机械碾压

摊铺完毕后及时跟进碾压，针对部分路堑路基，由于受到地形限制，无法采用大型碾压设备进行碾压，本项目采用小型压路机配备人工手推碾压设备进行碾压。针对其他路段，采用自行式振动压路机进行碾压，碾压过程从边缘到中间，碾压时保证轮迹带重合二分之一，针对摊铺接缝处，着重进行压实处理，保证其压实度达到规范要求，防止出现接缝损伤引起的水损害等病害。

4 质量检测

为验证换填路段质量是否满足要求，项目选用承载板法进行回弹模量检测，检测点位随机选择路基表面平整和粗糙不平区域进行试验，针对粗糙路面进行人工铺砂处理。检测开始前，采用水平尺对承载板进行矫正使其水平。承载板试验结果见表1。

表1 试验路回弹模量结果

根据承载板试验检测结果可知，回弹模量最小值在120～140MPa，最大值超过220MPa，回弹模量集中160～200MPa，满足规范要求。

5 结论

结合具体项目实例，结果表明，以上施工技术能够应用于实际，工程质量良好，具有一定的可行性和实用性。