粉砂土路基施工工艺探讨 ■段士清 一、工程概况 郑州至民权高速公路是河南省高速公路网规划的重要组 成部分，为河南省高速公路网规划“６８６”中的６条区间通道 之一，是河南省中部地区重要运输通道。该高速公路郑州段 ｌＶ标段由于地处平原，路基填方量较大，路基两侧多为基本 农田，无法取土，而当地土质多以粉砂土为主，以粉砂土作 为路基填料则可以大大降低工程成本，加快工程进度，因 此，通过以粉砂土作为填料的路基试验段对粉砂土填筑路基 施工工艺进行探讨具有比较重要的意义。 二、粉砂土土样分析 经过现场勘查，选定庙张、阎家、黄坟三个不同土场进 行取样，分别进行土的颗粒分析、液塑限和重型击实试验， 试验结果如下： 表１颗粒分析实验结果 小于Ｆ列孔径（ｍｍ）土的质量百分比％ 土场 ２ １ Ｏ ５ ０ ２５ ０ ０７５ 筛底 庙张 １００ ９ｇ ８ ９８ ４ ７８ ４４ ｌ４ ８４ ／ 阎家 １００ ９９．７ ９８ ６ ７７ ２５ ｌ２ ５５ ｆ 黄坟 １００ ｌＯ０ ９９ ８ ８４ ６２ ｌ９ ３５ ／ 表２物理、力学指标实验结果 塑性 土的 天然含水 最佳含水量 最大干密 土场 液限％ 塑限％ 指数 比熏 量％ ％ 度ｇ＼ｃｍ３ 庙张 ｌ９ ７ ｌ５ ４ ４ ３ ２ ６０ｌ ７ ３ １１ ７ １ ７１ 阎家 １９ ４ １４ ９ ４ ５ ２ ５９７ ８ ５ ｌ０ ５ ｌ ６８ 黄坟 ２１ ５ ｌ６ ｌ ５ ４ ２ ６１ｉ ９ ７ ｌ２．１ ｌ ８３ 据表２试验结果可以看出，阎家土场含粗粒较多、其最 大干密度和最佳含水量较小，黄坟土场含细粒较多，其最大 干密度和最佳含水量较大，说明适当增加细颗粒含量能提高 粉砂土的最大干密度。 三、试验段施工方法及压实检测结果分析（一）试验段施 工方法 选择２０ｃｍ、３０ｃｍ两种压实厚度试验方案，每一种厚度 均铺筑２００ｍ的长度，机械组合：压路机为ＢＷ２５Ｄ一３和 ＢＬＳ２２０型两种振动压路机，推土机１台、装载机１台、平地机 １台、洒水车１台配合施工。 １．施工工艺 （１）施工准备：包括测量放线和垫路土的填筑（由于 砂土上行车易陷，取部分含粘性的粉质土在线路纵线中心范 围作“Ｓ”型布设） （２）粉砂土的填筑：自卸车沿所垫道路行走卸车，由 于“Ｓ”型布设，所卸砂土均位于所垫道路之外，不影响后续 交通，便于施工的连续性。同时，随卸随用推土机和装载机 向路基横向两侧摊铺到位，一个区段土方全部完成后，用推 土机粗平、平地机精平。路基填土施工前先对路基填筑部分 根据运输车辆的运输能力每５ｍ用灰线洒线，控制卸土数量， 并要注意卸料的方法，减少推土机的额外功消耗。 （３）粉砂土的洒水：提前在路基范围外侧沿线每 ２００ｍ布设水井一个，在摊铺整平好的路基上分格修筑挡水 捻，每格为１０ｍ Ｘ ５ｍＸ３０ｃｍ，完成后开始向内蓄水。碾压 过程中用配备水枪的洒水车对含水量损失的地段进行补水， 保持填料的含水量在最佳含水率．４－２％范围内。 （４）推土机粗平，平地机精平。整平要根据放样标高 和宽度调整纵横坡。 （５）粉砂土的碾压：洒水渗透每上土层，含水率适度 的情况下，含水率要大于最佳含水率２％以上进行碾压，先用 压路机静压１遍，然后进行振动碾压。碾压时，相邻两次的轮 迹重叠轮宽的１／３，轮迹布满整个作业面为１遍。振动碾压结 束后，再静压１遍收面。 【６）封闭交通：碾压完成后即在表面形成一层“硬 壳”保护层，这时要及时封闭交通，保护好本层路基层面， 待上一层上土覆盖为止。 ２．检测方法 采用灌砂法进行压实度的检测。检测方式为：振动压路 机先静压一遍，再进行振动碾压，每振动碾压２遍检测一次压 实度，且每次均检测分别在路肩、行车道中间和靠近中央分 隔带３处位置选点检测。 对于压实厚度为２０ｃｍ的路段直接挖坑检测，压实厚度 为３０ｃｍ的路段，检测时挖去上部１０ｃｍ后，再进行挖坑检 测。 （二）压实检测结果分析 １．压实厚度２０ｃｍ试验结果 表３庙张土场土质碾压遍数与压实度关系 压实度 碾压遍数 路肩处ｌ 行车道中间处 ｌ 中央分割带处 Ｉ 平均值 ２ ９１ ６ ｌ ９４ １ ｌ ９３ １ 『 ９２．９ ４ ９２ ５ ｌ ９５ ｏ ｌ ９５．３ ｝ ９４．３ ６ ９５ ７ ｌ ９８ ２ ｛ ９７．９ Ｉ ９７．３ 图１庙张土场压实厚度２０ｃｍ实验结果 １ｏ０ ９８ ９６ ９４ ９２ 由表３和图１可以看出：对于９６区要求的采用静压１遍振 压６遍可达到压实要求，对于９４区的采用静压１遍振压４遍可 达到压实要求，对于９３区的采用静压１遍振压３遍可达到压实 要求。 ２．压实厚度３０ｃｍ试验结果 袁４庙张土场土质碾压遍数与压实度关系 Ｉ碾压遍数 雎实度 路肩处 行车道中间处 Ｉ 中央分割带处 均值 ２ ９ｌ ２ ９２ ６ ｛ ９３，７ ９２ ５ ４ ９２ ９ ９５ ６ Ｉ９４ ３ ９４ ３ ６ ９５ ｌ ９７ ２ ｌ ９７ ８ ９６ ７ ８ ９３ ｌ ９５ ８ ｆ ９６ ３ ９５ １ 图２庙张土场压实厚度３０ｃｍ实验结果 ９６ 凿。９ ４ ●一， １￣’ －，，一 ９０ Ｏ ２ ４ ６ ８ 碾压遍数 由表４和图２可以看出一对于９６区要求的采用静压１遍振 压６遍可达到压实要求，对于９４区的采用静压１遍振压４遍可 达到压实要求，对于９３区的采用静压１遍振压３遍可达到压实 要求。与压实厚度２０ｃｍ试验路段相比，相同的压实遍数达到 的压实效果基本一致。 ３．结果分析 ３．１虽然在一定的碾压遍数下，压实厚度为２０ｃｍ的试验 路压实效果满足要求，但由于压实厚度较薄，粉砂土保水性 差水分散失块，在施工车辆反复作用下，表层土体发生松 散，产生较深的车辙，尤其在填筑下一层土时会被整体碾压 松散。同时由于采用压实厚度为３０ｃｍ填筑路基时，相同的压 实遍数达到的压实效果基本与压实厚度２０ｃｍ ＥＩｑ，＂－致，经济上 明显处于优势。因此，本标度采用虚铺３５ｃｍ压实后厚度为 ３０ｃｍ的施工方法进行大面积施工。 ３ ２压实度与碾压遍数的关系 由表３、表４和图１、图２可以看出：在振动压力机碾压初 期，压实度随着碾压遍数的增加而增大。这是因为土体在碾 压之前处于松散状态，空隙较大，在振动碾压作用下，土颗 粒发生错动位置重新排列，空隙中的空气被挤出，土颗粒出 现填充现象，较小颗粒填充大颗粒组成的空隙中，水分填充 在较小颗粒的空隙中，从而达到土体被压实的效果，压实度 增大，抗剪强度增大。 由表４和图２可以看出，当碾压遍数为８遍大于６遍时，压 实度开始减小，说明此时的压实功较大，超过了粉砂土的抗 剪强度，再增加碾压遍数，容易发生剪切破坏而松散，导致 压实的降低。 ３ ３空间位置不同压实效果比较分析 图３庙张土场压实厚度２０ｃｍ实验结果 ｌＯＯ ９８ ９６ ／ ／ Ｊ ９４ Ｊ／ ９２ ９０ Ｏ ２ ４ ６ ８ 碾压遍数 由图３可以看出 行车道中间处的压实度比路肩出压实 度要大，主要原因是在碾压过程中路肩处外侧的土会向外侧 的边坡处侧移，而出现压实的降低的现象，因此填筑路基时 要保证路基宽度比设计至少超宽５０ｃｍ，已保证路肩的压实效 果。实际控制按８０～１ＯＯｃｍ为宜。 ３．４含水率对粉砂土路基压实效果的影响 粉砂土的天然含水率较低，水分散失快，碾压成型后土 体抗剪强度低。因此碾压前务必控制好土的含水量，本标段 采用“闷灌水”的办法增大土的含水率。每次浇水，水要渗 透的下一层，含水率合适后及时整平碾压，减少水分散失。 四、施工控制要点 １严格控制路基松铺厚度和宽度、为保证路肩压实效果 每层填筑宽度比设计宽度增加８Ｏ～１ＯＯｃｍ： ２．每层土上完后，碾压前控制好含水率，天然土含水量 较小Ｂ寸必须采用“闷灌水”的办法对土进行补水。水一定要 完全渗透，合格标准为水从填筑路基下层渗出 ３ 碾压遍数不宜过多，碾压过程中及时观察及时测定压 实度，避免因反复碾压使粉砂土路基表面造成“液化”松散 现象： ４施工过程中控制机械施工速度和工序衔接，避免出现 时间过长造成填料水分的大量散失，降低碾压效果。 ５．碾压成型后要及时进行道路封闭，避免车辆通行产生 的破坏。当在下一层施工时，需要再次进行洒水碾压。 五、结语 采用上述施工方法和控制要素进行施工，目前该工程土 方填筑已接近尾声，在土方运输、压实等方面均取得较好的 效果，具有良好的经济效益和社会效益，在下～步的施工中 将进一步推广。 （作者单位：中铁十五局集团第七工程有限公司）