基于吹填砂技术的绿色道路建设研究

娄亚鹏

（河北广通路桥集团有限公司，河北 邯郸 050000）

1 道路软基常见处理方法与现状

绿色道路建设是推进交通建设发展的有力抓手，也是道路建设理念的全新升级。绿色道路建设的目的不仅是缓解交通压力、推进城市建设进程，更是在符合生态环境保护要求的前提下，合理统筹资源，实现集约节约，促进自然和谐，降低生产能耗。同时，也有利于多措并举，开创道路建设的新局面。道路施工建设过程中吹填砂技术的应用[1-3]，在保障工程质量的同时能有效降低施工成本，且对周边环境也不会造成污染，是十分经济环保的选择。

软土的天然含水量较大，压缩性好，强度低，且具有蠕变性和触变性等不良特性，直接用于道路施工路基时存在较多的施工问题，需要对其进行提前处理，以保证后续道路的质量，不出现沉降和坍塌等。在软土路基的处理方面，应用较多的包括排水固结法、挤密法（图1）、化学加固法、土工材料加固法以及换填土层法等，学者孟庆山等[4]、关超等[5]、张新[6]等都进行过相关阐述与研究。在实际应用中，作为一种绿色方法，吹填砂技术是一种较为常见的软土路基处理技术[7-9]，基于此，本文着重阐述了吹填砂技术的原理及工艺流程，旨在规范实践施工，保证施工质量。

图1 挤密法原理示意

2 吹填砂技术概述

2.1 技术原理

在道路施工的过程当中，路基填筑是基础工程，能够保证道路下部结构的稳定性，同时可承受路面交通荷载的静荷载以及动荷载。用作道路路基填料的基本要求是挖取方便、压实容易，同时具备较强的强度以及水稳定性。路基作为一种土工结构，会受到地质水文、降雨等自然条件的变化影响，因此必须保证具备足够的坚固性、稳定性以及耐久性，以避免影响交通行驶。

吹填砂技术又被称为“水力吹填”或“水力充填”，整个技术的原理在于通过水力机械的作用实现泥沙冲搅，利用泥浆泵将一定浓度的水体泥浆通过压力输送至管道，并在压力的作用下使其逐渐脱水固结完成取土任务（流程如图2），继而将其输送至吹填区。该过程的应用难度整体较低，能够有效地节省劳动力，且在施工安全上有一定的保障，因此被广泛应用于沿江城市的道路路基填料施工当中。

图2 吹砂填方工艺流程

2.2 环保措施

为响应绿色道路建设，在利用吹填砂技术进行道路路基填筑的过程当中，有必要采取一定的环保措施来防止施工建设过程当中产生的污染。主要应对措施主要分为对水域环境的保护以及对施工现场的保护两个方面。

在水域环境保护方面，首先要防止施工船舶以及供油船舶对水域造成的污染，可以采取相应的应急措施防止漏油等油污泄漏的现象产生，一旦发现漏油现象，可以在水中投放吸油材料或者消油剂防止污染面积的扩散；其次，应该根据综合施工条件进行一定数量和管径的排水管的设置，保证排水管与江水实现有效沟通，使沥出水可以形成回流，也可设置一些小型的导流坝以及沉淀池来清洁回流水并有效防止漫溢。

在施工现场环境保护方面，应及时拉设安全警戒线，保证施工过程当中产生的施工垃圾不被随意丢弃，另外，生活、生产所产生的垃圾应进行集中处理，避免任意裸露处理影响环境。

2.3 经济效益分析

伴随着城市建设进展的逐渐加快，市政道路、高速公路四通八达，在其修筑的过程当中需要大量的土方填筑，对于大多数的北方城市而言，在道路施工的过程当中，会采用细砂作为路基填料，而众多沿江城市土地资源极为匮乏，土质也非常松软，因此在进行路基填筑的过程当中，往往会占用大面积农田进行土质挖掘，不仅不利于水土保持而且会影响到各类经济作物的生产。如果单纯采用土石材料进行路基填充，不但运费高成本高，同时还会对周边环境造成相应的污染，很难符合绿色道路建设的基本原则。

采用吹填砂工艺进行道路路基填筑符合绿色道路建设标准，对促进经济效益也有十分明显的作用。首先，采用吹填砂技术进行路基填筑能够最大限度地避免占用农田实现土地资源的节约；其次，水路运输费用更低，能够在很大程度上节省工程造价；最后，若采用普通沙土或者石料进行路基填充，雨季很难保证施工进度，而吹填砂具有良好的渗水性，即便在雨季也能正常保证工期，减少施工损失。

3 吹填砂技术施工工艺

3.1 施工前准备

吹填砂施工前的准备工作包含采砂作业准备、铺设管道准备以及施工现场准备。

（1）采砂作业准备：吹填砂技术施工过程当中，需要在河道中心进行采砂，通过运输以及管道输送至施工现场，因此在采砂作业前应办好采砂许可证、航道通行证以及相关的用电手续等。

（2）铺设管道准备：采砂管道的铺设要根据吹填距离来决定，如果吹填距离较近，只需要吹沙船配合合适的吹沙设备，无需加压设备就能实现吹填作业。但如果吹填距离较远，需要在管道铺设的过程当中增加加压系统，延长吹送长度，如图3。但在此过程当中应保证安装牢固，并随时检查排沙管道避免受压破坏。

图3 首端增压泵与接力泵

（3）施工现场的准备：主要任务是将淤泥以及相关浮土清理干净，淤泥如果未能及时清除，则会在填筑的路基中造成淤泥夹层影响路基的稳定性，在进行淤泥清理的过程当中，主要通过挖除机以及泥浆泵抽排等方式实现。淤泥清除之后要及时夯实软土路面，如果路基积水较多，需要挖设引水渠排干水分。堤基清理项目与质量标准见表1。

表1 堤基清理项目与质量标准

3.2 砂料的选择

路基的填筑过程的目的是保证填筑的稳定性和稳固性，吹砂料的选择十分重要。在砂料施工之前应进行砂样的检验，其中，最大密度与含水量达到压实所要求的范围内，砂中含泥量应保证小于15%，且其中不含有腐殖土、树根等其他有害杂质，因此，在施工前必须对所选砂料进行采样检验，确保合格之后才能进一步使用。

3.3 吹填施工压实

吹填压实的过程中道路的填筑宽度决定了填筑方式，如果宽度不足30m，则采取全断面的方式进行填筑。排沙管道必须沿着道路的中线进行敷设，并通过分段实施的方法完成吹填，每吹填一次后都要进行严格的压实检测，方可完成下一道填筑。每进行下一道吹填前都必须做成倾斜度为2～4°角的横向斜坡，并在两堤角处设置纵向挡水堤，然后根据分仓长度设置多道横向分隔构成分仓吹填区。在此过程当中，应该注意将排水口设置在吹填末端，同时时刻根据内部实际情况进行排水设施的铺设，见图4。

图4 吹填砂施工现场布置

当路面宽度大于30m 且同时设置有相应的挡水堤，则需要采用半幅吹填的方式进行吹填，管道的铺设沿着路线中线进行，也可选择在两半幅中部同时铺设，半幅吹填的过程中可以辅助人力或者机械进行排沙移动，以减少横向工作量。整个吹填依旧采用分段式推进，同样要确保一层吹填压实之后再进行下一步施工。同时，为确保吹填质量，每进行一次吹填都必须完成一次稳定观测，以确保沉降速度和水平位移在可控范围以内。注意吹填完成后，用袋装砂包边实现围堰的效果。由于吹填过程是连砂带水的吹填，在重力作用下，砂会下沉，需通过包边袋装砂完成水的渗透排除，在该过程中要注意，围堰的高度需要比一般吹填层高30～50cm，并达到坚实、不留裂缝的效果。

3.4 压实度检测

对吹填路面进行压实度检测的目标在于，确定压实方法、压实设备以及压实系数的应用是否符合填充要求。检测的过程当中可以选取一段路基在正式施工前完成，进而整个工程的实施提供建设意见。正常情况下，不同含水量的砂能够完成不同的压实度，相应的剪切强度也会有不同的体现，见表2。

表2 不同成型条件下细砂抗剪强度

4 吹填砂施工控制要点

在进行吹填砂施工时，排砂口的混合料中，包含砂、水以及泥等，其中的砂料仅占比约十分之一，其余的泥和水等必须有其他适当的通道予以排出，避免施工中引起的流体压力或液体压力过大，导致吹填的路基失去稳定性。同时，排砂口的出口压力也较大，施工时应控制好其与路床垱水堤之间的距离关系，避免过于靠近而引起不利反射。另外，在进行吹填砂的设备配置时，不仅需要考虑施工工期和生产效率，还应考虑软土路基的宽度以及现场泥水的排出通道，综合相关因素全面考虑，才能适应现场施工工况。

5 结语

道路施工过程当中，路基填筑质量、进度和成本控制影响着整体工程的质量、进度和成本控制。采用吹填砂技术进行路基填筑，相较于传统的机械施工，有效降低了施工成本，保障了工期，在质量控制方面也具备较大的优势。另外，吹填砂技术不会对周边环境造成严重影响，且在吹填砂开采的过程当中，不会占用土地，也不会造成资源浪费，能够满足可持续发展的要求，符合绿色道路建设实施的基本原则。