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摘 要：结合江西乐温高速公路k39+969~k44+169段填砂路基施工实例，介绍了在高速公路填砂路基工程施工中，为更好地满足规范和标准的要求，保证填砂路基的施工质量采用的施工方案和相应的保障措施，对类似施工具有一定的借鉴和指导作用。
关键词：填砂路基；试验段；分层洒水碾压；施工工艺
一、工程概况
乐温高速公路k39+969~k44+169段穿越南昌东郊滨湖地区，寻找路基施工土源极为困难。为尽可能地减少占用有限的良田，该路段设计为填砂路基。同时由于本地抚河主干道内砂源丰富，为填砂路基施工提供了良好的施工条件。
由于国内填砂路基尚无成熟经验，为保证工程质量，在本标段起讫桩k40+000~k41+000段铺筑1km实验段。将施工中取得的经验和关键数据推广到全线指导施工。
二、施工方案
试验段的路基填筑全部是按填砂路基断面设计图实施（详见下图）。采用填砂路基分层碾压的施工方案，具体安排为：k40+000~k40+500段分别按松铺厚度30cm.、40cm、50cm、50cm逐层填筑了四层；k40+500~k41+000段分别按松铺厚度50cm、50cm逐层填筑了两层。
三、施工过程与基本情况
（一）、粘土下封层的施工：
目前已分段完成了k40+000~k40+500、k40+500~k41+000段粘土下封层的施工。实验段路基设计的粘土下封层采用的是普通粘土，我们在施工中从耕地内反挖3m深取土，发现土质变化较大，土质液塑限均能符合要求，但筛分级配不均匀，土的颗粒很细，大部分在0.074以下,CBR值偏小,虽基本符合下路堤填筑土的要求,但含水量稍偏大就易发软,且不易晾干,含水量偏小就比较干硬,易碎不容易板结。考虑到粘土下封层主要是起到封水和排水的作用，故下封层粘土必须使用土质较好的土，如土质较差，建议一定要进行改良土处理。
（二）、填砂路基的施工：
1、取砂来源及砂质情况：因先期施工，老抚河边原有砂场规模较小，仅靠1-2个砂场难以保证施工，同时也为多做尝试，所以在试验段采用了四个不同砂场的砂填筑路基。一种是金凤、冯洲砂场吸砂机吸上的砂，砂质基本相同，细度模数在1.89~2.30之间均为中砂偏细，级配属II 、III区，含泥量在 3%左右；一种是金凤砂场河滩上用挖掘机直接挖上来的特细砂，细度模数在1.20~1.22左右，含泥量3%左右。另外两种是毛家、南岗砂场的砂，均是用挖掘机直接从河滩上挖上来的砂，细度模数2.0左右，含泥量在3%~4%左右。四种砂均属低液限砂土，CBR值平均26.9%，满足路基填料要求。从铺筑洒水压实后的情况来看，四种砂质均能达到压实度的要求，从成型情况来看，含泥均匀，含泥量在4%~5%的砂质更易结板成型。如遇有含泥集中地方（砂中有泥块），会造成地段软弱弹簧。
2、填砂施工流程：
(1)砂的运输
通过试验表明，5吨东风柴油自卸车和8吨以上双后桥自卸车在碾压成型后的砂层上均可以载重行驶，可以缓慢匀速调头，调头半径尽量大一些。但从施工现场观察来看，8吨以上双后桥自卸车载重在砂层上行驶要明显强于5吨东风自卸车，如道路条件允许，建议采用8吨以上双后桥自卸车运砂。施工中还要注意的一个问题是：因砂的粘聚力很小或根本没有粘聚力，表面松散不易板结，车辆在砂层上行走很容易形成车辙，对砂层表面扰动很大，最深处有10~15cm，所以在砂层上继续上砂时，要经常保持砂层表面的湿润，砂层表面含水率控制在10~17%范围内即可，出现较深车辙要用推土机、压路机及时整平碾压。
(2)砂的摊铺：
①、摊铺机械选配：试验段砂的摊铺使用了TY170、TY140、TY90三种型号的推土机推平，整平机械使用了国产的PY180平地机。试验表明，由于砂的粘聚力小，推土机功率不需太大。功率太大，机械使用效率不高，费用上不合算，太小起不到初步碾压的效果，TY140的推土机使用效果较好，建议一个作业段配备两台TY140的推土机。整平用的平地机，经试验证明，只有双后桥的平地机才能在初步压实的砂基上作业，建议采用PY180型以上的平地机。
②、施工作业段长度、摊铺的厚度、宽度、横坡度、平整度的控制：
a、施工作业段长度：根据试验段的施工情况，建议填砂时一个作业段的长度按400~500米划分为宜。作业段不宜太长，主要是考虑运砂车辆长距离行驶比较吃力。同时为保证运砂重车在砂层上正常行驶、调头，砂层要经常洒水（特别是在旱季），保持表层湿润，形成的车辙要及时整平、碾压。机械设备的调度距离不宜过长，再者如采用接管洒水，大功率的潜水泵或其他压力泵的泵送距离也不宜太长，否则，水的压力不够。同时，填砂时要求半幅挂线施工。半幅施工的方法能保证在同一个作业段形成流水作业，不至于因洒水碾压滞后造成待工现象。
b、松铺厚度根据试验段施工方案，在K40+000~K40+500段逐层按松铺厚度30cm、40cm分别铺筑了两层，在k40+500~k41+000按松铺厚度50cm铺筑了一层，通过洒水结合振动压路机静压2遍，振压8~12遍，基本能达到90%以上的压实度。故建议在通常YZ18T~20T的振压压路机的压实机具的条件下，松铺厚度不宜超过40cm。
c、摊铺宽度：填砂路堤填筑的摊铺宽度应确保宽出设计宽度50cm，主要是因为砂的粘聚力很小，在碾压过程中，压路机不能过分靠边碾压，否则容易下陷，不安全，设计路基宽度内不能有效压实，因此要确保宽出设计宽度50cm。但在施工中，路基边缘压路机压不到地方，可以考虑用TY140以上的履带式推土机补压。
d、填砂路基的施工横坡度：在试验段施工中发现，在填筑第一层砂时，砂层的保水性相对较好，逐层填高后，水很容易透过砂层，沿粘土下封层顶面从路基坡脚排出。故考虑填筑第一、二层时，施工横坡度控制在1.5%左右，能及时排除下雨后的表面积水。逐层填高后，施工横坡度可以适当减少，主要是因为横坡度大，下雨时砂层表面容易形成冲沟，并增加压路机压实路基邊缘时的水平推力，造成压路机不敢靠边碾压。
e、填砂路基的平整度在轮胎压路机或振动压路机静压前，用平地机刮平一遍，就基本能保证较好的平整度，但再上一层砂的时候运输车辆又会扰动砂层表面，影响其平整度，比较难控制。
③、砂的松铺系数：我们通过K40+000~+500铺筑两层砂基的施工，在同一桩号距中桩两侧各10cm和20cm处设置两个观测点，观测记录每次碾压后的沉降。考虑机械（平地机、推土机、压路机、运输车辆）在施工过程中对测点的影响，在测量后去掉两个最大值和最小值，再取其平均值作为本次碾压后的沉降量，最后统计达到压实标准后的累计沉降量来计算松铺系数，砂的松铺系数平均在1.13左右。
（3）填砂路基的压实：
①、压实标准及检测方法：填砂路基试验段采用的压实标准是重型标准，要求不低于90%，计算压实度采用的最大干密度与现场施工压实工艺相适应，试验中采用的是洒水状态下振动压路机分层碾压的压实工艺。该试验段以不同砂样，分别进行重型击实法、砂的相对密实度法、干振法试验来确定砂的最大干密度，通过比较分析，最后采用以重型击实法确定的最大干密度，作为评价立即压实度的计算依据。砂的现场压实度检测，环刀法效果较好，建议采用大体积环刀（1000cm3）进行检测，现场含水量的测定建议使用微波炉检测。
②、碾压工艺：
a)试验段使用了TY140推土机推平砂料，经推土机推平时本身就对砂层进行初步预压，通过现场压实度检测在天然含水量状态下（含水量在5%~8%之间）的压实度均在82%左右。
b)实机具的选配：试验段使用的主要压实机具是TZ18型的振动压路机，碾压时先慢后快，用高频率，低振幅的方法进行振压，碾压速度控制在2~4km/h，碾压时轨迹重叠宽度不小于1/3轨迹宽，试验结果表明，松铺厚度控制在40cm以内，洒水控制施工含水量在15%左右，压实度经过静压2遍，振压8~12遍，压实度均能达到90%以上。要达到更高的压实度，就要相应增加碾压遍数。如采用20T以上高频低振幅的壓路机，压实效果可能会更好，试验段未进行试验，在今后施工中可进行尝试。
在试验段一个作业段配备了2台18T的振动压路机才能满足施工的要求。主要是砂基与土基不同，砂没有粘聚力呈松散状，压路机的压实功效不能充分传递，碾压遍数相应要增加。所以建议在今后施工中，一个施工作业段要配备2台18T以上的振动压路机。
c）胶轮压路机终压：试验段使用的是XP261T的胶轮压路机模拟汽车轮胎进行终压，试验表明，胶轮压路机碾压4遍，压实度提高并不明显，基本上只能起到一个光面的作用。通过下一层装砂车辆的碾压，砂层表面又会形成车辙，同时也能起到压实的作用。故可以考虑不用胶轮压路机，减少机械使用费用，最后终压只需要振动压路机静压2~4遍即可。
（4）填砂路基的洒水:
①洒水的方法：
通过试验段的施工，发现的洒水车装满水后不能在天然含水量状态下推平的砂层上直接行走洒水，要通过其他方法来解决洒水问题，为解决问题，在试验段施工中采取了两种方法：一种是用60米扬程大功率潜水泵接400米橡胶管沿路基中间铺设，在水塘中抽水，每20m接一个三通，在三通上接消防水带人工逐层段洒水，洒水使砂层的含水量至10%以上后，再用振压机静压2遍，振压2~4遍后，洒水车就能直接在砂层上行驶洒水至最佳施工含水量，再继续碾压。另一种是利用洒水车装满停在路基端部，人工从洒水车上接管洒水，洒一段，压实一段，逐步推进，这种方法洒水速度慢，而且需要较多数量的洒水车，机械费用高。建议在今后大面积施工中，可以根据实际情况采用多种洒水方法，光靠洒水车难以解决问题。
②水源问题：麻丘镇地处滨湖地区，水塘、沟渠多，而且地下水十分丰富，在施工期间，我们在路基红线边缘试打了一口直径50cm的机井，打井地下20米深左右就有粗砂渗水层，用1.1kw的电动高压水泵抽水,每小时流量有10个立方米左右，可将水压至100~200米远，每口井的造价是300元，据当地群众反映，地下水难以抽干。填砂路基需要大量的水，在沿线水塘、沟渠中抽水和沿路打大口径机井抽水，能较好的解决水源问题。
③洒水车的配备：鉴于以上的施工情况，一个作业段只需要配备1~2部洒水车，结合接管洒水就能很好地解决填砂路基的洒水问题。洒水车的数量多少在雨季、旱季施工又要根据情况增减。
3、.路基边坡防护：在实验段完成k40+000~k40+500段第二层填砂后，经历了一场中大雨，雨水对路基边坡冲刷比较严重，在边坡上形成许多冲沟，将砂冲至水沟中造成淤塞，所以在雨季施工中砂袋防护要及时跟进，如防护不能及时跟进，路基边坡也要采取油毛毡或塑料薄膜覆盖等临时防护措施。
四、填砂路基施工总结
通过在填砂路基施工过程中严格规范施工和尝试多种试验检验方法，取得了大量的试验数据，并掌握了填砂路基在分层洒水碾压的施工过程中压实度、含水量和压实厚度等主要技术指标之间的相互关系，找到了便捷快速的试验检验方法，同时确定了各施工机具的选配方案，进一步验证了施工工艺的可行性。最终得出结论：填砂路基分层碾压的施工方案是可行的，能完全满足高速公路施工规范和标准的要求，为类似填砂路基施工提供很好的借鉴和指导作用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：填砂路基；试验段；分层洒水碾压；施工工艺
一、工程概况
乐温高速公路k39+969~k44+169段穿越南昌东郊滨湖地区，寻找路基施工土源极为困难。为尽可能地减少占用有限的良田，该路段设计为填砂路基。同时由于本地抚河主干道内砂源丰富，为填砂路基施工提供了良好的施工条件。
由于国内填砂路基尚无成熟经验，为保证工程质量，在本标段起讫桩k40+000~k41+000段铺筑1km实验段。将施工中取得的经验和关键数据推广到全线指导施工。
二、施工方案
试验段的路基填筑全部是按填砂路基断面设计图实施（详见下图）。采用填砂路基分层碾压的施工方案，具体安排为：k40+000~k40+500段分别按松铺厚度30cm.、40cm、50cm、50cm逐层填筑了四层；k40+500~k41+000段分别按松铺厚度50cm、50cm逐层填筑了两层。
三、施工过程与基本情况
（一）、粘土下封层的施工：
目前已分段完成了k40+000~k40+500、k40+500~k41+000段粘土下封层的施工。实验段路基设计的粘土下封层采用的是普通粘土，我们在施工中从耕地内反挖3m深取土，发现土质变化较大，土质液塑限均能符合要求，但筛分级配不均匀，土的颗粒很细，大部分在0.074以下,CBR值偏小,虽基本符合下路堤填筑土的要求,但含水量稍偏大就易发软,且不易晾干,含水量偏小就比较干硬,易碎不容易板结。考虑到粘土下封层主要是起到封水和排水的作用，故下封层粘土必须使用土质较好的土，如土质较差，建议一定要进行改良土处理。
（二）、填砂路基的施工：
1、取砂来源及砂质情况：因先期施工，老抚河边原有砂场规模较小，仅靠1-2个砂场难以保证施工，同时也为多做尝试，所以在试验段采用了四个不同砂场的砂填筑路基。一种是金凤、冯洲砂场吸砂机吸上的砂，砂质基本相同，细度模数在1.89~2.30之间均为中砂偏细，级配属II 、III区，含泥量在 3%左右；一种是金凤砂场河滩上用挖掘机直接挖上来的特细砂，细度模数在1.20~1.22左右，含泥量3%左右。另外两种是毛家、南岗砂场的砂，均是用挖掘机直接从河滩上挖上来的砂，细度模数2.0左右，含泥量在3%~4%左右。四种砂均属低液限砂土，CBR值平均26.9%，满足路基填料要求。从铺筑洒水压实后的情况来看，四种砂质均能达到压实度的要求，从成型情况来看，含泥均匀，含泥量在4%~5%的砂质更易结板成型。如遇有含泥集中地方（砂中有泥块），会造成地段软弱弹簧。
2、填砂施工流程：
(1)砂的运输
通过试验表明，5吨东风柴油自卸车和8吨以上双后桥自卸车在碾压成型后的砂层上均可以载重行驶，可以缓慢匀速调头，调头半径尽量大一些。但从施工现场观察来看，8吨以上双后桥自卸车载重在砂层上行驶要明显强于5吨东风自卸车，如道路条件允许，建议采用8吨以上双后桥自卸车运砂。施工中还要注意的一个问题是：因砂的粘聚力很小或根本没有粘聚力，表面松散不易板结，车辆在砂层上行走很容易形成车辙，对砂层表面扰动很大，最深处有10~15cm，所以在砂层上继续上砂时，要经常保持砂层表面的湿润，砂层表面含水率控制在10~17%范围内即可，出现较深车辙要用推土机、压路机及时整平碾压。
(2)砂的摊铺：
①、摊铺机械选配：试验段砂的摊铺使用了TY170、TY140、TY90三种型号的推土机推平，整平机械使用了国产的PY180平地机。试验表明，由于砂的粘聚力小，推土机功率不需太大。功率太大，机械使用效率不高，费用上不合算，太小起不到初步碾压的效果，TY140的推土机使用效果较好，建议一个作业段配备两台TY140的推土机。整平用的平地机，经试验证明，只有双后桥的平地机才能在初步压实的砂基上作业，建议采用PY180型以上的平地机。
②、施工作业段长度、摊铺的厚度、宽度、横坡度、平整度的控制：
a、施工作业段长度：根据试验段的施工情况，建议填砂时一个作业段的长度按400~500米划分为宜。作业段不宜太长，主要是考虑运砂车辆长距离行驶比较吃力。同时为保证运砂重车在砂层上正常行驶、调头，砂层要经常洒水（特别是在旱季），保持表层湿润，形成的车辙要及时整平、碾压。机械设备的调度距离不宜过长，再者如采用接管洒水，大功率的潜水泵或其他压力泵的泵送距离也不宜太长，否则，水的压力不够。同时，填砂时要求半幅挂线施工。半幅施工的方法能保证在同一个作业段形成流水作业，不至于因洒水碾压滞后造成待工现象。
b、松铺厚度根据试验段施工方案，在K40+000~K40+500段逐层按松铺厚度30cm、40cm分别铺筑了两层，在k40+500~k41+000按松铺厚度50cm铺筑了一层，通过洒水结合振动压路机静压2遍，振压8~12遍，基本能达到90%以上的压实度。故建议在通常YZ18T~20T的振压压路机的压实机具的条件下，松铺厚度不宜超过40cm。
c、摊铺宽度：填砂路堤填筑的摊铺宽度应确保宽出设计宽度50cm，主要是因为砂的粘聚力很小，在碾压过程中，压路机不能过分靠边碾压，否则容易下陷，不安全，设计路基宽度内不能有效压实，因此要确保宽出设计宽度50cm。但在施工中，路基边缘压路机压不到地方，可以考虑用TY140以上的履带式推土机补压。
d、填砂路基的施工横坡度：在试验段施工中发现，在填筑第一层砂时，砂层的保水性相对较好，逐层填高后，水很容易透过砂层，沿粘土下封层顶面从路基坡脚排出。故考虑填筑第一、二层时，施工横坡度控制在1.5%左右，能及时排除下雨后的表面积水。逐层填高后，施工横坡度可以适当减少，主要是因为横坡度大，下雨时砂层表面容易形成冲沟，并增加压路机压实路基邊缘时的水平推力，造成压路机不敢靠边碾压。
e、填砂路基的平整度在轮胎压路机或振动压路机静压前，用平地机刮平一遍，就基本能保证较好的平整度，但再上一层砂的时候运输车辆又会扰动砂层表面，影响其平整度，比较难控制。
③、砂的松铺系数：我们通过K40+000~+500铺筑两层砂基的施工，在同一桩号距中桩两侧各10cm和20cm处设置两个观测点，观测记录每次碾压后的沉降。考虑机械（平地机、推土机、压路机、运输车辆）在施工过程中对测点的影响，在测量后去掉两个最大值和最小值，再取其平均值作为本次碾压后的沉降量，最后统计达到压实标准后的累计沉降量来计算松铺系数，砂的松铺系数平均在1.13左右。
（3）填砂路基的压实：
①、压实标准及检测方法：填砂路基试验段采用的压实标准是重型标准，要求不低于90%，计算压实度采用的最大干密度与现场施工压实工艺相适应，试验中采用的是洒水状态下振动压路机分层碾压的压实工艺。该试验段以不同砂样，分别进行重型击实法、砂的相对密实度法、干振法试验来确定砂的最大干密度，通过比较分析，最后采用以重型击实法确定的最大干密度，作为评价立即压实度的计算依据。砂的现场压实度检测，环刀法效果较好，建议采用大体积环刀（1000cm3）进行检测，现场含水量的测定建议使用微波炉检测。
②、碾压工艺：
a)试验段使用了TY140推土机推平砂料，经推土机推平时本身就对砂层进行初步预压，通过现场压实度检测在天然含水量状态下（含水量在5%~8%之间）的压实度均在82%左右。
b)实机具的选配：试验段使用的主要压实机具是TZ18型的振动压路机，碾压时先慢后快，用高频率，低振幅的方法进行振压，碾压速度控制在2~4km/h，碾压时轨迹重叠宽度不小于1/3轨迹宽，试验结果表明，松铺厚度控制在40cm以内，洒水控制施工含水量在15%左右，压实度经过静压2遍，振压8~12遍，压实度均能达到90%以上。要达到更高的压实度，就要相应增加碾压遍数。如采用20T以上高频低振幅的壓路机，压实效果可能会更好，试验段未进行试验，在今后施工中可进行尝试。
在试验段一个作业段配备了2台18T的振动压路机才能满足施工的要求。主要是砂基与土基不同，砂没有粘聚力呈松散状，压路机的压实功效不能充分传递，碾压遍数相应要增加。所以建议在今后施工中，一个施工作业段要配备2台18T以上的振动压路机。
c）胶轮压路机终压：试验段使用的是XP261T的胶轮压路机模拟汽车轮胎进行终压，试验表明，胶轮压路机碾压4遍，压实度提高并不明显，基本上只能起到一个光面的作用。通过下一层装砂车辆的碾压，砂层表面又会形成车辙，同时也能起到压实的作用。故可以考虑不用胶轮压路机，减少机械使用费用，最后终压只需要振动压路机静压2~4遍即可。
（4）填砂路基的洒水:
①洒水的方法：
通过试验段的施工，发现的洒水车装满水后不能在天然含水量状态下推平的砂层上直接行走洒水，要通过其他方法来解决洒水问题，为解决问题，在试验段施工中采取了两种方法：一种是用60米扬程大功率潜水泵接400米橡胶管沿路基中间铺设，在水塘中抽水，每20m接一个三通，在三通上接消防水带人工逐层段洒水，洒水使砂层的含水量至10%以上后，再用振压机静压2遍，振压2~4遍后，洒水车就能直接在砂层上行驶洒水至最佳施工含水量，再继续碾压。另一种是利用洒水车装满停在路基端部，人工从洒水车上接管洒水，洒一段，压实一段，逐步推进，这种方法洒水速度慢，而且需要较多数量的洒水车，机械费用高。建议在今后大面积施工中，可以根据实际情况采用多种洒水方法，光靠洒水车难以解决问题。
②水源问题：麻丘镇地处滨湖地区，水塘、沟渠多，而且地下水十分丰富，在施工期间，我们在路基红线边缘试打了一口直径50cm的机井，打井地下20米深左右就有粗砂渗水层，用1.1kw的电动高压水泵抽水,每小时流量有10个立方米左右，可将水压至100~200米远，每口井的造价是300元，据当地群众反映，地下水难以抽干。填砂路基需要大量的水，在沿线水塘、沟渠中抽水和沿路打大口径机井抽水，能较好的解决水源问题。
③洒水车的配备：鉴于以上的施工情况，一个作业段只需要配备1~2部洒水车，结合接管洒水就能很好地解决填砂路基的洒水问题。洒水车的数量多少在雨季、旱季施工又要根据情况增减。
3、.路基边坡防护：在实验段完成k40+000~k40+500段第二层填砂后，经历了一场中大雨，雨水对路基边坡冲刷比较严重，在边坡上形成许多冲沟，将砂冲至水沟中造成淤塞，所以在雨季施工中砂袋防护要及时跟进，如防护不能及时跟进，路基边坡也要采取油毛毡或塑料薄膜覆盖等临时防护措施。
四、填砂路基施工总结
通过在填砂路基施工过程中严格规范施工和尝试多种试验检验方法，取得了大量的试验数据，并掌握了填砂路基在分层洒水碾压的施工过程中压实度、含水量和压实厚度等主要技术指标之间的相互关系，找到了便捷快速的试验检验方法，同时确定了各施工机具的选配方案，进一步验证了施工工艺的可行性。最终得出结论：填砂路基分层碾压的施工方案是可行的，能完全满足高速公路施工规范和标准的要求，为类似填砂路基施工提供很好的借鉴和指导作用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。