包邊土填砂路基施工技術(shù)分析

陳小磊 尚小沛

（許昌騰飛公路工程有限公司，河南 許昌 461000）

1 工程概況

某公路工程為雙向6車道，路基寬31.5m。該工程地質(zhì)情況復(fù)雜，地勢(shì)起伏小，較為平坦。路基主要為填方類型，施工需大量借土，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察可知，地層多粉質(zhì)黏土、細(xì)砂，局部存有粉細(xì)砂。因本地區(qū)填土材料緊缺，無法滿足工程建設(shè)需求。但沿線細(xì)砂量大，根據(jù)工程實(shí)際情況，決定選當(dāng)?shù)厣疤钪?，并在路基兩?cè)進(jìn)行包邊土處理，這樣可減少取土用量，降低成本。

2 穩(wěn)定性影響因素分析

填砂路基斷面形式具體獨(dú)特性，影響其穩(wěn)定性的因素主要包括：邊坡坡度、路堤高度、包邊土厚度，三者影響程度各不相同。

1）路基坡度對(duì)穩(wěn)定性的影響。改變路基邊坡坡度進(jìn)行強(qiáng)度折減有限元穩(wěn)定性分析，路基破壞標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為坡肩點(diǎn)水平位移或豎向位移大于4cm或6cm。通過安全系數(shù)和邊坡坡度關(guān)系分析，可得，在坡度1:1.25部位安全系數(shù)值變化較大，此時(shí)38.7°為地面和邊坡角度值，相比天然砂平均安息角，該角度較大，則說明計(jì)算結(jié)果相對(duì)較為準(zhǔn)確。為提高填砂路基穩(wěn)定性，要求在1:1.25以內(nèi)控制邊坡坡度，因本工程路基邊緣處砂填料壓實(shí)難度較大，為此，可選擇1:1.75作為邊坡坡度。

2）路基填高對(duì)穩(wěn)定性的影響。改變路基邊坡填筑高度進(jìn)行強(qiáng)度折減有限元穩(wěn)定性分析，按上述標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定路基破壞標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)分析可知，路基高度對(duì)路基邊坡安全系數(shù)影響很大，若路基高度在6m以上，則伴隨填高增加，安全系數(shù)下降速率增快；若路基高度在10m以上，相比最低要求1.25，安全系數(shù)更低，則不利于路基施工。根據(jù)工程實(shí)際情況，可在8m控制填料填筑最大高度。

3）包邊土厚度對(duì)路基穩(wěn)定性的影響。改變路基邊坡包邊土厚度進(jìn)行強(qiáng)度折減有限元穩(wěn)定性分析，按上述標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定路基破壞標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)分析可知，伴隨包邊土厚度增加，路基安全系數(shù)將隨之增加，但厚度達(dá)到2.5m以上時(shí)，安全系數(shù)卻呈下降趨勢(shì)，則表明包邊土對(duì)穩(wěn)定路基邊坡效果顯著，但需合理控制包邊土厚度。

3 包邊土填砂路基施工技術(shù)要點(diǎn)

1）基槽開挖。對(duì)于挖方路段，首先，根據(jù)路床頂面寬度、路基邊坡坡率及清表后原地面標(biāo)高，計(jì)算出各斷面路基填砂寬度，再采用全站儀進(jìn)行放樣，由測(cè)量班每20m一個(gè)斷面，測(cè)設(shè)一中樁及兩邊樁，然后在各斷面兩邊樁放樣點(diǎn)處釘木樁，沿木樁用石灰撒出兩線，以此作為基槽開挖的邊線?；坶_挖前，應(yīng)做好基槽兩邊截水溝、排水溝等排水及防滲設(shè)施。并將開挖范圍內(nèi)的雜草、樹木均砍伐干凈，并清除表土、樹樁等雜物。本項(xiàng)目基槽開挖施工時(shí)，應(yīng)認(rèn)真做好以下工作，以確保路基施工質(zhì)量：（1）基槽開挖采用機(jī)械開挖，配合人工修整，機(jī)械開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高以上20cm后采用人工修整。（2）基槽開挖應(yīng)按自上而下，逐層開挖的原則進(jìn)行，不得亂挖或超挖。（3）基槽開挖采取直槽開挖，當(dāng)土質(zhì)情況不好或有鄰近的結(jié)構(gòu)物時(shí)，應(yīng)視情況采用不同的坡度或防護(hù)措施，以保持邊坡穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)物安全。（4）基槽開挖應(yīng)視施工能力逐段開挖，確保開挖一段成型一段，并加強(qiáng)天氣情況的收集，若晴好天氣的時(shí)間無法確保此段內(nèi)填砂路基的成型，應(yīng)停止開挖，直到氣候條件轉(zhuǎn)好。（5）基槽開挖出來后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行基底處理，驗(yàn)槽合格后填筑江砂，減少暴露時(shí)間，防止雨水浸刷破壞地基土的原狀結(jié)構(gòu)。

2）清砂填筑。路基填砂采用橫斷面全寬、縱向100m分段、水平分層20cm（虛鋪厚度25cm）的填筑方式進(jìn)行。

3）攤鋪整平。砂運(yùn)到工地后應(yīng)及時(shí)推平，使砂層在縱向和橫向平順均勻，以保證推土機(jī)的履帶能均勻接觸層面進(jìn)行壓實(shí)，以達(dá)到初始碾壓效果。填筑第一、二層砂時(shí)，施工橫坡度宜控制在3%左右，且應(yīng)設(shè)成內(nèi)傾橫坡，橫向水流指向路中心，逐層填高后，施工橫坡度可以適當(dāng)減小。填砂攤鋪采用推土機(jī)粗平并配合平地機(jī)精平。大型推土機(jī)可作為填砂路基的初壓設(shè)備，初壓時(shí)按照一般土方的壓實(shí)工藝，從路基邊緣向內(nèi)側(cè)逐輪碾壓，碾壓時(shí)輪跡重疊寬度不小于1/2輪寬，輪跡布滿一個(gè)作業(yè)面為一遍，碾壓2遍，碾壓時(shí)也可采用縱橫向交錯(cuò)的碾壓方式。

4）晾曬灑水。晾曬灑水是路基填砂施工的關(guān)鍵工序，也是確保填料的含水量控制在最佳含水量的±2%內(nèi)的必要手段。在碾壓作業(yè)前和碾壓過程中，對(duì)填料進(jìn)行含水量檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，采取自然晾曬和水車、人工灑水至壓實(shí)的最佳含水量。灑水使砂層的含水量至10%左右后，用光輪壓路機(jī)靜壓二遍，振動(dòng)壓路機(jī)振壓二遍后，灑水車就能直接在砂層上行駛，灑水至最佳施工含水量，再繼續(xù)碾壓。

5）碾壓密實(shí)。本項(xiàng)目路基填砂碾壓施工，采用YZ18單驅(qū)振動(dòng)壓路機(jī)和YZ18CD雙驅(qū)振動(dòng)壓路機(jī)，通過不同的碾壓組合進(jìn)行試驗(yàn)路段。根據(jù)碾壓工藝試驗(yàn)的結(jié)果，在填筑下路堤，填筑層松鋪厚度宜選擇50cm左右，采用雙驅(qū)振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1遍后進(jìn)行振動(dòng)碾壓10遍，最后采用單驅(qū)振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1～2遍。由于一級(jí)以上公路對(duì)上路堤要求為壓實(shí)度在94%以上，上路堤（一般交通距路面底面0.8～1.5m，重載交通距路面底面1.2～1.9m，厚70cm）填筑時(shí)，分為2層填筑，每層松鋪厚度應(yīng)不大于40cm，采用雙驅(qū)振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1遍后進(jìn)行振動(dòng)碾壓9遍，最后采用單驅(qū)振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1～2遍。碾壓施工前，應(yīng)對(duì)填筑層的分層厚度、大致平整程度及橫坡等應(yīng)進(jìn)行檢查，確認(rèn)層厚、平整程度及橫坡符合要求后，方能進(jìn)行碾壓。碾壓過程中還需注意以下幾點(diǎn)：（1）碾壓前應(yīng)對(duì)填砂松鋪厚度和含水率進(jìn)行檢查，符合要求后方可進(jìn)行碾壓。（2）壓實(shí)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)段確定的壓實(shí)遍數(shù)進(jìn)行控制。當(dāng)碾壓遍數(shù)超過10遍其壓實(shí)度仍達(dá)不到要求時(shí)，則應(yīng)考慮減少填料層厚度，經(jīng)壓實(shí)度檢驗(yàn)合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序，壓實(shí)度不合格時(shí)應(yīng)灑水補(bǔ)壓再做檢驗(yàn)，直至合格。振動(dòng)壓路機(jī)一般碾壓6遍以上，碾壓時(shí)輪跡重疊寬度不應(yīng)小于1/3，輪跡布滿一個(gè)作業(yè)面為一遍。（3）采用20t以上的前后輪驅(qū)動(dòng)振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。碾壓時(shí)先慢后快，用高頻低幅的方法進(jìn)行振壓。（4）壓路機(jī)的碾壓行駛速度不超過4km/h；碾壓時(shí)直線段由兩邊向中間，小半徑曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，縱向進(jìn)退式進(jìn)行。前后相鄰兩區(qū)段（碾壓區(qū)段之前的平整預(yù)壓區(qū)段與其后的檢驗(yàn)區(qū)段）應(yīng)縱向重疊2m以上，達(dá)到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。（5）終壓用振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1～2遍。（6）路基邊緣壓路機(jī)碾壓不到的地方，應(yīng)采用小型壓（夯）實(shí)機(jī)具進(jìn)行補(bǔ)壓。

6）包邊土施工。針對(duì)本工程實(shí)際情況，采用先包邊土施工。包邊土需要加寬50cm碾壓，再進(jìn)行砂芯填筑。包邊土碾壓施工完成后，如因天氣炎熱導(dǎo)致包邊土干燥，應(yīng)適當(dāng)灑水養(yǎng)護(hù)，使表面不干燥，也不能過度潮濕。砂芯分層填筑時(shí)采用透水土工布進(jìn)行包裹，底層土工布滿鋪（即碎石墊層上鋪設(shè)一層土工布），其余每40 cm厚度采用一層土工布向上翻疊包裹，土工布搭接寬度為1.5m。在分層填筑過程的一層結(jié)束且壓實(shí)度達(dá)到要求后，再進(jìn)行下一層填砂路堤的包邊土施工，隨后進(jìn)行本層填砂作業(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，路基填筑施工中，天然砂具有抗剪強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是最理想的填筑材料。但此類材料黏聚力不足，結(jié)構(gòu)松散，具體施工中很難控制路基邊坡穩(wěn)定性。為保證路基邊坡穩(wěn)定，可將改良黏性土包邊處理，也就是所說的“金包銀”，這種施工方法可改善路基性能，提高工程質(zhì)量。