砂性土路基施工技术及质量控制措施分析

郑建斌

（邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054000）

0 引言

路基作为公路结构的重要组成部分，主要用以承受路面重量以及行车荷载，因此，其强度和稳定性对公路的安全使用及稳定具有直接影响，目前砂性土路基作为常用的一种路基结构，可以有效地保证路基的平整度及密实度，在公路路基施工中应用极为广泛，但由于砂性土的内聚力较低，孔隙度大，施工后容易遭受积水的侵蚀，为保证砂性土路基的施工质量，应加强砂性土路基施工技术及质量控制措施的研究。

1 工程概况

某公路工程设计全长12.86km，设计为双向四车道，路基宽度为26.8m，经前期勘察得知工程所在地土质多为砂性土，为节约施工成本，决定采用砂性土回填的方式开展路基建设。由于砂性土路基施工中容易遭受雨水侵蚀，从而降低路基稳定性，因此，施工单位在施工中应对相关施工工艺进行深入研究，并采取合理的质量控制措施，以保证该工程砂性土路基施工质量。

2 砂性土路基施工技术分析

2.1 砂性土分析

砂性土主要是指具有一定黏结性且沙土粒含量较多的土质材料，砂性土中沙土粒的直径普遍在0.055～0.075mm 之间，根据沙土粒含量的差异，砂性土大体可分为4大类：

（1）第1 类砂性土中直径在0.055～0.075mm 间沙土粒的含量在5%以内，此类砂性土无塑性级配，称之为不良砂性土[1]；

（2）第2 类砂性土中直径在0.055～0.075mm 间沙土粒的含量在5%～10%之间，此类砂性土具有一定的塑性级配，但仍属于不良砂性土。

（3）第3 类砂性土中直径在0.055～0.075mm 间沙土粒的含量在10%～15%之间，此类砂性土具有良好的塑性级配，称之为细粒砂土，是常用砂性土料；

（4）第4 类砂性土中直径在0.055～0.075mm 间沙土粒的含量在15%～50%之间，此类砂性土塑性指数偏大，称之为粗粒砂土，可根据工程的具体情况选择使用，不同种类的砂性土性能之间各有差异，施工单位开展砂性土路基建设时，可结合工程所在地的实际情况选择合适的砂性土材料。

2.2 砂性土施工工艺

2.2.1 施工准备

（1）砂性土路基施工前要做好充分的准备工作。首先，施工单位在公路路基建设前，要安排检测人员对工程场地周围的环境、地下水位、土质情况、气候变化等进行勘察了解，其次根据勘查结果以及设计单位提供的设计图纸、设计要求制定本工程路基的施工方案，最后待监理单位对施工方案及图纸审核签字后，由施工单位的项目技术人员组织施工人员根据方案开展技术交底作业。

（2）路基正式施工前应对基底进行清理，本次砂性土路基的基底为种植土，整体强度基本满足施工要求。在基底清理时，先将所有的植物及其他杂物清理干净，然后利用机械进一步整平与碾压，待基底清理整平后，由施工方、建设方、监理方、设计方共同组织基底验收工作，确定基底的性能满足施工要求后即可开始砂性土路基施工[2]。

（3）砂性土路基正式施工前，为确保施工方案及流程的合理性，施工单位要先选取长度在200m 以上的路段进行试验段施工，试验段施工的目的是确定砂性土路基施工的填筑厚度、松铺系数、填筑方式、碾压机械的组合方式、碾压次数等基本参数，试验段施工结束后安排检测人员对砂性土路基的施工质量进行检测，检测结果报送至监理单位，经监理方签字确认后，后续砂性土路基施工根据试验段中的参数作业即可。

2.2.2 测量放样

施工准备完成后即可开始砂性土路基的正式施工，其首要的工作就是测量放样，测量放样的工作目的是为了对砂性土用量、填筑方向以及填筑厚度进行控制。

（1）其中对于砂性土用量的控制，主要将施工场地划分为不同的区域，每个区域的砂性土用量需保持一致，在卸料时直接将砂性土卸放至放样的位置中即可[3]。

（2）填筑方向的测量放样采用控制桩的形式，在路基两侧及中线每间隔15～20m 设置一处控制桩，以为机械施工方向、宽度做指导。

（3）填筑厚度的测量放样是在控制桩上利用挂线的形式标记出填筑厚度，后续砂性土填筑中，可根据挂线高度加以控制。此外，测量放样过程中，路基每侧宽度应比设计宽度略宽30cm。

2.2.3 取土与运输

（1）测量放样结束后开始砂性土材料的运输与填筑，本工程路基填筑使用的砂性土全部从场地北侧800m处的位置开挖获取，此区域内砂性土的面积为22万m2，取土量可以达到80万m³，完全满足本次路基填筑的用量要求，此外，为确保砂性土的质量，在取料前施工单位安排检测人员对场地内的砂性土开展了土工试验，根据实验结果，区域内砂性土的含水量在12%左右，25mm贯入量下砂性土的CBR强度为9.3%，砂性土中沙土粒的含量在10%～15%之间，因此，区域内的砂性土属于细粒沙土，且性能满足填筑施工的要求。

（2）砂性土开采主要采用机械开挖的方式，开挖获取的砂性土利用自卸式运输车运送至施工场地，由于砂性土表面运输车行驶困难，因此，取土时应遵循先远后近、先高后低的顺序依次取土，每辆运输车装载砂性土后，利用篷布进行遮盖，避免运输中砂性土发生飞扬。运输至施工现场后，根据专业人员的指挥将砂性土卸料至放样的方格中[4]。

2.2.4 砂性土填筑与碾压

（1）本工程砂性土路基的填筑厚度较大，由于砂性土本身的特点，当填筑厚度达到1.5m以上时，运输车就难以在其表面行驶，因此，为确保砂性土路基填筑的正常进行，本次砂性土路基的填筑采用分层作业的方式，每层填筑前均要先采用黑砂土构筑施工便道，经对黑砂土的土工试验得知，黑砂土的CBR 强度为21.3%，最大干密度为1.91g/cm³，同时黑砂土具有一定的黏性，可以保证运输车辆的行驶安全，每侧黑砂土便道的宽度为5m，每层砂土路基卸料时运输车通过黑砂土进入场地内，呈现之字形卸料，待卸料后利用推土机将砂土摊铺开来，摊铺的厚度与放样挂线的高度保持一致，待摊铺后利用机械将表面整平，待每层砂性土路基表面整平后开始碾压施工。

（2）砂性土的碾压采用自振动压路机与光轮压路机配合完成，其自振动压路机的振动频率为30～40Hz，振动幅度为0.1～0.4mm，碾压时先采用光轮压路机对砂性土路基表面进行1～2 遍的稳压，以增加砂性土之间的稳定性，稳压时碾压速度控制在2.5～3.0km/h 之间，然后利用自振动压路机进行振动碾压，增加砂性土的密实度，碾压遍数在6～8 遍左右，碾压速度控制在3.0～3.5km/h，最后再利用光轮压路机以3.5～4.0km/h 时的碾压速度碾压1～2 遍进行收面，砂性土路基碾压过程中应遵循先慢后快的原则，碾压结束后砂性土路基的压实度应满足《公路工程质量检验评定标准》规范的相关标准[5]。

2.3 砂性土路基质量控制措施

2.3.1 控制最大干容重

为保证砂性土路基的施工质量，施工单位应做好砂性土路基填料的控制，在砂性土材料的选取位置确定后，应明确砂性土材料的最大干容重，砂性土的最大干容重表示材料不含水分的容重质量，其最大干容重越大，则砂性土的压实效果越好，反之则越差，针对砂性土最大干容重的确定可采取湿振法，其湿振法主要是在砂性土中掺入水分，使砂性土达到水饱和的状态，然后在此状态下进行加压，利用外力将砂性土压实成一个整体，根据加压中砂性土水分摩擦及排除的气体等参数，最后通过计算确定砂性土的干容重。

2.3.2 控制路基含水量

（1）根据砂性土本身的特性可以得知，砂性土具有较强的透水性，导致砂性土表面的水分流失较快，难以碾压成型，因此，砂性土路基的含水量对其碾压质量有着直接的影响，如砂性土含水量过大，则砂性土碾压后会导致路基的沉降量过大，如砂性土路基含水量过小，则路基难以碾压密实，为保证本工程砂性土路基的施工质量，施工单位应做好砂性土路基含水量的控制[6]。

（2）对于砂性土路基的含水量控制可以采用2 种方法，第1 种是在砂性土路基施工前，施工单位可以在取料场地对砂性土进行闷料处理，闷料时将取土场地表层30cm 的覆盖层挖除，然后开挖闷水槽，闷水槽的尺寸根据砂性土需要的补水量确定，待闷水槽开挖后，向槽内灌入适量的水分，使槽中的水分充分向砂性土中渗透，同时施工人员可用翻铲翻拌处理，使水分与砂性土充分混合，从而提升砂性土的含水率。

（3）第2 种是在砂性土路基施工中补水处理，由于本工程砂性土路基的填筑方式为分层填筑，每层施工完成后需要等待较长的时间才能开展下一层的填筑作业，在等待的阶段中，砂性土路基中的水分就容易蒸发，从而导致路基的含水量出现变化，为控制砂性土路基的含水率，施工单位可在每层填筑完成后定期对其表面洒水处理，从而保持砂性土路基的含水率，洒水方式为洒水车施工，洒水量根据施工当日的温度确定[7]。

2.3.3 控制碾压质量

碾压施工是砂性土路基的关键环节之一，通过合理的碾压可以有效提升路基的承载力及稳定性，如果施工单位不能保证砂性土路基的碾压质量，则路基后续施工中就容易出现纵向裂缝的问题，严重影响交通安全。因此，为保证本工程砂性土路基的施工质量，施工单位应做好碾压过程的控制，主要可以从3 方面进行，即碾压前做好机械的检查工作，确保机械的使用性能，碾压中合理控制碾压施工的速度、碾压遍数以及碾压方式，碾压后及时开展压实度检测，从而保证碾压质量。

2.4 质量检测

2.4.1 沉降量检测

砂性土路基的施工质量可以从3个方面进行判断，即碾压后的沉降量、压实度以及弯沉值，其中沉降量是指碾压后路基高度的变化，路基的沉降量越大，则表示路基的碾压质量越差，路基沉降量越小，则表示路基的碾压质量越好，本次砂性土路基沉降量的观测周期为路基碾压后的3个月，每间隔300m随机设置有1个监测点，每间隔15d检测一次，本次给出5个监测点的检测结果（见表1）：

表1 沉降量检测结果 单位：mm

由表1 检测结果可得，本工程砂性土路基经碾压后，2 个月内路基的5 个监测点的总沉降量分别为10.5mm、10.8mm、10.4mm、10.6mm、10.1mm，均在设计要求的沉降量15mm 以内，这证明本次砂性土路基沉降量满足施工要求[8]。

2.4.2 压实度观测

压实度为砂性土路基的重要指标之一，直接反映路基的碾压效果，路基的压实度越大，则表示路基的碾压效果越好，路基的压实度越小，则表示路基的碾压效果越差，本次砂性土路基压实度的检测在路基碾压结束后进行，检测方式为灌砂法，每间隔200m 选取一处检测断面，每个断面抽取3 个检测点，本次随机给出2个断面的检测结果（见表2）：

表2 压实度检测结果

由表2 检测结果可得：本工程砂性土路基经碾压后，检测点中路基的最高压实度可达96.9%，最低压实度为95.8%，均超过设计要求的≥95%，这表明砂性土路基的碾压质量良好，其压实度满足设计要求。

2.4.3 弯沉检测

弯沉值的大小可以作为砂性土路基承载力的指标，弯沉值越小则表示路基的承载力越强，反之则表示路基承载力越差，对于弯沉值的检测主要采用现场试验的方法，检测点的选取与压实度检测一致，本次随机给出2个断面的检测结果（见表3）：

由表3 检测结果可得，本工程砂性土路基经碾压后，选取的2 个断面路基的平均弯沉值为0.55mm、0.58mm，且其中弯沉值最大的检测点为0.63mm，与设计要求的≤1mm 相比，均在要求范围内，这表示路基承载力满足施工要求。

表3 弯沉值检测结果

3 结语

总之，采用砂性土开展公路路基的建设，由于砂性土的稳定性及透水性良好，可以有效提升路基的稳定性，减少路基发生沉降、变形等问题，同时砂性土材料价格较低，还可以降低施工单位的建设成本，但是砂性土路基的施工工艺复杂，施工要求严格，如采用砂性土作为公路路基，施工单位应在施工过程中做好施工工艺及质量的控制工作，从而保证砂性土路基的施工质量。