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摘要：本文介绍了细砂在高速公路路基施工中填筑施工技术要求，总结出细砂作为路基填料的压实机械设备配置、碾压方案、最佳含水率等技术参数，为细砂填料路基施工提供参考。
关键词：高速公路；细砂；路基填筑
中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
湖南某高速公路通道工程全长30．735 km，按双向六车道设计，设计速度为100 km／h，路基宽度为33．5 m，路桥同宽。设计采用细砂填筑路堤，填筑时采用针刺土工布分层包裹，两侧用黏土包边处理。路基底部设置盲沟排水，两侧设置边沟和边坡，路床采用水泥改良细砂和水泥改良土填筑。
2 试验段的设定
2.1 位置选定
由填砂路基的特殊性，结合现场施工条件，填砂路基试验段选在里程 K24+000—K24+200 处的全幅路基。该段路基主要为一般路基，填筑高度 H 为 1.61～3.41 m。
2.2 试验目的
1) 确定压实、填筑机械的规格、型号；
2) 确定施工的最优机械组合性能和最经济的效果；
3) 确定填料施工含水量的控制范围；
4) 确定适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、碾压速度；
2.3 试验主要检测项目
路基试验的主要检测项目如表1所示。
表1主要检测项目
3 石灰包边土的施工工艺试验
3.1 石灰包边土的设计要求
包边土采用有机质含量＜4%，液限＜50%及塑性指数为 6～26 的黏土，严禁使用沼泽土、淤泥、泥炭，不能含有易腐朽物质的材料，石灰采用 III 级以上石灰，钙镁含量符合规范要求。
土源为路基反开挖土，检验结果为：有机质含量为3.46％，液限WL=38.2，塑限Wp=18.1，塑性指数Lp= 20.1，土源最佳含水率 ω=15.3%，最大干密度为1.81g/cm3，满足有机质含量＜4％，液限＜50％，塑性指数为6～26的设计要求。
石灰有效CaO 和 MgO 含量为89.98％，5%石灰土最佳含水率 ω=16.3%，最大干密度为1.76g/cm3。
3.2石灰包边土施工工艺试验流程
试验流程为：测量放线→拌合石灰土→闷料→摊铺石灰土→小型路拌机二次拌合→整平→压路机碾压→压实度检测→放线修边。3.3石灰包边土施工工艺
1) 包边土设计法向宽度1 m，水平宽度1.8 m，在施工过程中向外侧加宽1m 左右，以保证压路机的碾压宽度和边坡的压实度。
2) 包边石灰土与填筑砂施工基本同步进行，先施工两侧一层(20cm厚)包边土碾压密实后，人工修内侧边坡，再进行一层(20cm厚)填筑砂施工。
3) 石灰土应在施工前 2～3d 拌合闷灰，使灰充分吸水，以降低土含水量，使生石灰充分消解，石灰土掺入量控制在6％～7％。
4) 石灰土用挖掘机、装载机摊铺，用小型路拌机配合铧犁将石灰土二次搅拌均匀并将土块打碎。
5) 石灰土的虚铺系数，K24+000—K24+200段，平均松铺厚度28.5 cm，平均压实厚度19.6 cm，松铺系数1.45。
6) 碾压前检测石灰土的含水量，确保其在最佳含水量（16%)附近，静压一遍后，平地机按测量员放出的高程控制桩精平。
7) 包边土的碾压
K24+000-K24+100 段 93 区填土厚度60～100cm（见图1)包边土碾压：压路机组合：10t光轮压路机+14t振动压路机。10t静压2遍+14t静压1遍+14t振动碾压3～4遍+10 t静压1遍。
K24+000-K24+100 段 94区填土厚度 40～60 cm(见图1)包边土碾压：压路机组合：10 t光轮压路机+20 t振动压路机。10t静压2遍+20 t静压1遍+20 t振动碾压3～4遍+10 t静压1遍。
碾压式从包边土内侧边向两边坡外侧边推进，压路机碾压轮重叠轮宽1/3。压路机进行速度控制在1.5～2.5 km/h。
8) 不同压实设备组合下压实遍数与压实度的关系
为确定最优压实组合及适宜的碾压遍数，选在K24+000—K24+100第一层（93 区)、第二层（93 区)、第六层（94区)、第八层（94区)对每遍碾压的压实度和含水量跟踪取样检测。
①93 区包边石灰土10 t压路机静压2遍，14t压路机静压1遍后，14t压路机振动碾压4遍，包边土含水率16.3%～16.4%，检测平均压实度为 93.4%。
②94区包边石灰土10 t压路机静压2遍，20 t压路机静压1遍后，20 t压路机振动碾压4遍，包边土含水率16.2%～16.3%，检测平均压实度为 94.5%。
图1路基填筑示意图
4细砂施工工艺试验
4.1 细砂击实试验
细砂，黏粒量（粒径小于 0.075 mm 的颗粒含量)为 7.8％，满足黏粒含量小于20％的设计要求。击实试验结果见表 2。
表2 重型击实试验结果汇总
4.2 施工工艺试验流程
试验流程为：测量放线→运砂及上砂→摊铺及粗平→精平→含水量检测→压路机碾压→压实度检测。
4.3 施工工艺
1) 细砂采用自卸卡车自砂库运至施工现场。用 T160A 履帶式推土机粗略推平，然后用平地机整平，再用推土机按路中心高、路侧低，横坡控制在 2.0%～2.5%摊铺粗平，摊铺粗平厚度经检查不超过30 cm，在砂的表层洒水使其含水量高于最佳含水量，再用平地机仔细平整，个别不平处，辅以人工找平。细砂的平均松铺厚度24.4cm，平均压实厚度 19.8 cm，松铺系数 1.23。
2) 用平地机由两侧向中央初步刮平整形，然后用轮胎压路机立即在初平的路段上快速地碾压1 遍，以暴露潜在的不平整，再用平地机刮平整形一次，局部地段辅以人工整平。反复多次直到达到规定的坡度和路拱。每次整型均按照规定的高程和横坡挂线进行，并注意接缝处的整平，使之达到顺适平整。
3) 平整结束，立即用压路机碾压，对局部含水量偏低的部位（主要是路侧)，在压实前检查砂的含水量，若含水量不足则采用水车或水泵补充洒水至压实的最佳含水量。
4) 本工程试验段碾压分为3种机械组合进行试验，分别为：
组合①： 14t+10 t，即平地机整平后先用 14t振动压路机静压1遍，然后用14t压路机振动5～6遍，再用10 t压路机收面
组合②：14t+20 t+10 t，即平地机整平后先用14t振动压路机静压2遍，然后用20 t压路机振动3～4遍，再用10 t压路机收面。
组合③：20 t+10 t，即平地机整平后先用20 t振动压路机静压2遍，然后用 20t压路机振动3～4遍，再用 10 t压路机收面。
碾压时要求碾压轮迹搭接宽度不小于30 cm，压路机的碾压速度开始两遍采用1.5～1.7 km/h，以后采用 2.0～2.5 km/h。
5) 为了确定最优压实组合以及确定适宜的碾压遍数，特选在试验段全路段（K24+000—K24+200)第一层（93 区)、第六层（94区)、第七层（94区)填砂对每遍碾压的压实度和含水量跟踪取样检测。
①第一层（93 区)填砂，14t压路机静压两遍后，14t压路机振动碾压（组合①)6 遍，细砂平均含水率10.8%，检测平均压实度为93.7%。
②第六层（94区)填砂，14t压路机静压两遍后，20t压路机振动碾压（组合②)4遍，细砂平均含水率 10.6%，检测平均压实度为 94.4%。
③第七层（94区)填砂 20t压路机静压2遍后 20t压路机振动碾压（组合③)4遍，细砂平均含水率 10.6%，检测平均压实度为 94.5%。
5 细砂填筑路基碾压工艺的选定
200 m 路基试验段施工结束后，用试验段的数据指导全标段路基大面积施工，施工中选定石灰包边土和路基的碾压工艺如下。
5.1 包边土施工碾压工艺的选定
根据试验结果，填土厚度 60～100 cm 时，包边土最佳压路机组合：10t静压2遍，14t静压1遍，14t振动3～4遍，可达 93％压实度要求。填土厚度 40～60 cm 时，包边土最佳压路机组合：10t静压2遍，20t静压1遍，20t振动3～4遍，可达压实度 94％要求。包边土碾压过程中含水量控制16％左右时有利于碾压。
5.2 细砂施工碾压工艺的选定
根据现场施工情况及压实度结果选用②、③组合较为合理，压实效果较好，建议填砂厚度小于 40 cm 时选用②组合，填砂厚度大于 40 cm 时选用③组合。
6 填砂路基的施工经验
1) 雨季施工应加强路基的排水，避免冲刷和浸泡已填筑完成的路基。路基清表时用平地机刮出路拱并开挖排水沟，排水沟与浜塘联通确保雨天路床不积水。
2) 随着路基填筑高度的增加砂层水分容易流失，砂层易松散，运砂车辆容易陷车。应及时洒水保持砂层表面潮湿有利于砂的运输。
3) 含水量的控制。①包边土只有在最佳含水量时进行碾压才能达到最佳压实效果，当含水量较低时碾压多次也难达到要求，含水量较高时易发生翻浆、弹簧土等病害。因开挖素土天然含水量较大，包边土施工时提前2～3 d灰土拌合处理。由试验段可知情况包边土在含水量为16％左右时易于碾压施工。②细砂对含水量的敏感性较强，水稳定性较好，根据试验段施工数据细砂碾压的最佳含水量14%左右时易于施工。碾压过程中及时检查砂的含水量，若含水量较小则及时补水，以利于碾压成型。③由于原地基含水量较大，路基填筑前应路基两侧开挖纵向排水沟，降低地下水位，第一层填砂使用14t压路机效果较好。
4) 细砂的碾压。①由于细砂表面较松散，在振动碾压中除控制砂的含水量外，还应使用低振幅振动。根据现場施工情况，用YZ140 型压路机(14)t，振动频率30 Hz，振幅 1.23～1.5 mm；用 SXM220 型压路机(20)t，振动频率28 Hz，振幅 1.1～1.3 mm。②碾压过程中按照先静后振，先慢后快，由两侧向中间的原则。压路机的碾压速度开始两遍采用1.5～1.7 km/h，以后为 2.0～2.5 km/h。碾压时碾压轮迹搭接宽度大于30 cm，前后相邻两个区段纵向重叠碾压2.0 m 以上，达到无漏压、无死角，确保均匀密实。③压路机碾压过程中因对砂层表面造成推移扰动，在砂层表面以下 5～10 cm 范围内压实效果较差，5～10 cm以下部分才能代表真实的压实情况。
5) 按照先两侧包边土再填筑中间细砂的顺序施工，包边土施工后若遇雨，渗入砂体内的雨水通过横纵盲沟排入集水井内由水泵抽出，砂表面雨水通过横纵坡排入低填部位，由水泵集中排出。包边土顶面留 2％～3％的横坡确保雨天不积水。见图 2。
图 2 填砂路基排水示意图
7 结语
本文分析了细砂作为路基填筑材料在高速公路工程中大面积应用，填砂总量Ⅳ标段计 90 万 m3，该通道工程全线共计350 万 m3。通过 200 m 路基试验段的施工，总结改良砂质路基填筑工艺，为高速公路砂质路基填筑施工提供了技术参数和施工经验。文中阐述的砂质路基填筑过程中的难点控制方法和注意事项，为细砂在其他工程施工中的应用提供了一些可供参考的资料。
参考文献：
[1] 姚松柏. 崇明岛接线工程填砂路基施工技术[D]. 成都：西南交通大学，2007.
[2] 陈维. 特殊路基施工关键技术研究 [D]. 西安：长安大学，2004.
[3] 王国林 ，于永宏.用粉质细砂土（风积砂)填筑高速公路路基[J]. 辽宁交通科技，1997（6)：12-14.
关键词：高速公路；细砂；路基填筑
中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
湖南某高速公路通道工程全长30．735 km，按双向六车道设计，设计速度为100 km／h，路基宽度为33．5 m，路桥同宽。设计采用细砂填筑路堤，填筑时采用针刺土工布分层包裹，两侧用黏土包边处理。路基底部设置盲沟排水，两侧设置边沟和边坡，路床采用水泥改良细砂和水泥改良土填筑。
2 试验段的设定
2.1 位置选定
由填砂路基的特殊性，结合现场施工条件，填砂路基试验段选在里程 K24+000—K24+200 处的全幅路基。该段路基主要为一般路基，填筑高度 H 为 1.61～3.41 m。
2.2 试验目的
1) 确定压实、填筑机械的规格、型号；
2) 确定施工的最优机械组合性能和最经济的效果；
3) 确定填料施工含水量的控制范围；
4) 确定适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、碾压速度；
2.3 试验主要检测项目
路基试验的主要检测项目如表1所示。
表1主要检测项目
3 石灰包边土的施工工艺试验
3.1 石灰包边土的设计要求
包边土采用有机质含量＜4%，液限＜50%及塑性指数为 6～26 的黏土，严禁使用沼泽土、淤泥、泥炭，不能含有易腐朽物质的材料，石灰采用 III 级以上石灰，钙镁含量符合规范要求。
土源为路基反开挖土，检验结果为：有机质含量为3.46％，液限WL=38.2，塑限Wp=18.1，塑性指数Lp= 20.1，土源最佳含水率 ω=15.3%，最大干密度为1.81g/cm3，满足有机质含量＜4％，液限＜50％，塑性指数为6～26的设计要求。
石灰有效CaO 和 MgO 含量为89.98％，5%石灰土最佳含水率 ω=16.3%，最大干密度为1.76g/cm3。
3.2石灰包边土施工工艺试验流程
试验流程为：测量放线→拌合石灰土→闷料→摊铺石灰土→小型路拌机二次拌合→整平→压路机碾压→压实度检测→放线修边。3.3石灰包边土施工工艺
1) 包边土设计法向宽度1 m，水平宽度1.8 m，在施工过程中向外侧加宽1m 左右，以保证压路机的碾压宽度和边坡的压实度。
2) 包边石灰土与填筑砂施工基本同步进行，先施工两侧一层(20cm厚)包边土碾压密实后，人工修内侧边坡，再进行一层(20cm厚)填筑砂施工。
3) 石灰土应在施工前 2～3d 拌合闷灰，使灰充分吸水，以降低土含水量，使生石灰充分消解，石灰土掺入量控制在6％～7％。
4) 石灰土用挖掘机、装载机摊铺，用小型路拌机配合铧犁将石灰土二次搅拌均匀并将土块打碎。
5) 石灰土的虚铺系数，K24+000—K24+200段，平均松铺厚度28.5 cm，平均压实厚度19.6 cm，松铺系数1.45。
6) 碾压前检测石灰土的含水量，确保其在最佳含水量（16%)附近，静压一遍后，平地机按测量员放出的高程控制桩精平。
7) 包边土的碾压
K24+000-K24+100 段 93 区填土厚度60～100cm（见图1)包边土碾压：压路机组合：10t光轮压路机+14t振动压路机。10t静压2遍+14t静压1遍+14t振动碾压3～4遍+10 t静压1遍。
K24+000-K24+100 段 94区填土厚度 40～60 cm(见图1)包边土碾压：压路机组合：10 t光轮压路机+20 t振动压路机。10t静压2遍+20 t静压1遍+20 t振动碾压3～4遍+10 t静压1遍。
碾压式从包边土内侧边向两边坡外侧边推进，压路机碾压轮重叠轮宽1/3。压路机进行速度控制在1.5～2.5 km/h。
8) 不同压实设备组合下压实遍数与压实度的关系
为确定最优压实组合及适宜的碾压遍数，选在K24+000—K24+100第一层（93 区)、第二层（93 区)、第六层（94区)、第八层（94区)对每遍碾压的压实度和含水量跟踪取样检测。
①93 区包边石灰土10 t压路机静压2遍，14t压路机静压1遍后，14t压路机振动碾压4遍，包边土含水率16.3%～16.4%，检测平均压实度为 93.4%。
②94区包边石灰土10 t压路机静压2遍，20 t压路机静压1遍后，20 t压路机振动碾压4遍，包边土含水率16.2%～16.3%，检测平均压实度为 94.5%。
图1路基填筑示意图
4细砂施工工艺试验
4.1 细砂击实试验
细砂，黏粒量（粒径小于 0.075 mm 的颗粒含量)为 7.8％，满足黏粒含量小于20％的设计要求。击实试验结果见表 2。
表2 重型击实试验结果汇总
4.2 施工工艺试验流程
试验流程为：测量放线→运砂及上砂→摊铺及粗平→精平→含水量检测→压路机碾压→压实度检测。
4.3 施工工艺
1) 细砂采用自卸卡车自砂库运至施工现场。用 T160A 履帶式推土机粗略推平，然后用平地机整平，再用推土机按路中心高、路侧低，横坡控制在 2.0%～2.5%摊铺粗平，摊铺粗平厚度经检查不超过30 cm，在砂的表层洒水使其含水量高于最佳含水量，再用平地机仔细平整，个别不平处，辅以人工找平。细砂的平均松铺厚度24.4cm，平均压实厚度 19.8 cm，松铺系数 1.23。
2) 用平地机由两侧向中央初步刮平整形，然后用轮胎压路机立即在初平的路段上快速地碾压1 遍，以暴露潜在的不平整，再用平地机刮平整形一次，局部地段辅以人工整平。反复多次直到达到规定的坡度和路拱。每次整型均按照规定的高程和横坡挂线进行，并注意接缝处的整平，使之达到顺适平整。
3) 平整结束，立即用压路机碾压，对局部含水量偏低的部位（主要是路侧)，在压实前检查砂的含水量，若含水量不足则采用水车或水泵补充洒水至压实的最佳含水量。
4) 本工程试验段碾压分为3种机械组合进行试验，分别为：
组合①： 14t+10 t，即平地机整平后先用 14t振动压路机静压1遍，然后用14t压路机振动5～6遍，再用10 t压路机收面
组合②：14t+20 t+10 t，即平地机整平后先用14t振动压路机静压2遍，然后用20 t压路机振动3～4遍，再用10 t压路机收面。
组合③：20 t+10 t，即平地机整平后先用20 t振动压路机静压2遍，然后用 20t压路机振动3～4遍，再用 10 t压路机收面。
碾压时要求碾压轮迹搭接宽度不小于30 cm，压路机的碾压速度开始两遍采用1.5～1.7 km/h，以后采用 2.0～2.5 km/h。
5) 为了确定最优压实组合以及确定适宜的碾压遍数，特选在试验段全路段（K24+000—K24+200)第一层（93 区)、第六层（94区)、第七层（94区)填砂对每遍碾压的压实度和含水量跟踪取样检测。
①第一层（93 区)填砂，14t压路机静压两遍后，14t压路机振动碾压（组合①)6 遍，细砂平均含水率10.8%，检测平均压实度为93.7%。
②第六层（94区)填砂，14t压路机静压两遍后，20t压路机振动碾压（组合②)4遍，细砂平均含水率 10.6%，检测平均压实度为 94.4%。
③第七层（94区)填砂 20t压路机静压2遍后 20t压路机振动碾压（组合③)4遍，细砂平均含水率 10.6%，检测平均压实度为 94.5%。
5 细砂填筑路基碾压工艺的选定
200 m 路基试验段施工结束后，用试验段的数据指导全标段路基大面积施工，施工中选定石灰包边土和路基的碾压工艺如下。
5.1 包边土施工碾压工艺的选定
根据试验结果，填土厚度 60～100 cm 时，包边土最佳压路机组合：10t静压2遍，14t静压1遍，14t振动3～4遍，可达 93％压实度要求。填土厚度 40～60 cm 时，包边土最佳压路机组合：10t静压2遍，20t静压1遍，20t振动3～4遍，可达压实度 94％要求。包边土碾压过程中含水量控制16％左右时有利于碾压。
5.2 细砂施工碾压工艺的选定
根据现场施工情况及压实度结果选用②、③组合较为合理，压实效果较好，建议填砂厚度小于 40 cm 时选用②组合，填砂厚度大于 40 cm 时选用③组合。
6 填砂路基的施工经验
1) 雨季施工应加强路基的排水，避免冲刷和浸泡已填筑完成的路基。路基清表时用平地机刮出路拱并开挖排水沟，排水沟与浜塘联通确保雨天路床不积水。
2) 随着路基填筑高度的增加砂层水分容易流失，砂层易松散，运砂车辆容易陷车。应及时洒水保持砂层表面潮湿有利于砂的运输。
3) 含水量的控制。①包边土只有在最佳含水量时进行碾压才能达到最佳压实效果，当含水量较低时碾压多次也难达到要求，含水量较高时易发生翻浆、弹簧土等病害。因开挖素土天然含水量较大，包边土施工时提前2～3 d灰土拌合处理。由试验段可知情况包边土在含水量为16％左右时易于碾压施工。②细砂对含水量的敏感性较强，水稳定性较好，根据试验段施工数据细砂碾压的最佳含水量14%左右时易于施工。碾压过程中及时检查砂的含水量，若含水量较小则及时补水，以利于碾压成型。③由于原地基含水量较大，路基填筑前应路基两侧开挖纵向排水沟，降低地下水位，第一层填砂使用14t压路机效果较好。
4) 细砂的碾压。①由于细砂表面较松散，在振动碾压中除控制砂的含水量外，还应使用低振幅振动。根据现場施工情况，用YZ140 型压路机(14)t，振动频率30 Hz，振幅 1.23～1.5 mm；用 SXM220 型压路机(20)t，振动频率28 Hz，振幅 1.1～1.3 mm。②碾压过程中按照先静后振，先慢后快，由两侧向中间的原则。压路机的碾压速度开始两遍采用1.5～1.7 km/h，以后为 2.0～2.5 km/h。碾压时碾压轮迹搭接宽度大于30 cm，前后相邻两个区段纵向重叠碾压2.0 m 以上，达到无漏压、无死角，确保均匀密实。③压路机碾压过程中因对砂层表面造成推移扰动，在砂层表面以下 5～10 cm 范围内压实效果较差，5～10 cm以下部分才能代表真实的压实情况。
5) 按照先两侧包边土再填筑中间细砂的顺序施工，包边土施工后若遇雨，渗入砂体内的雨水通过横纵盲沟排入集水井内由水泵抽出，砂表面雨水通过横纵坡排入低填部位，由水泵集中排出。包边土顶面留 2％～3％的横坡确保雨天不积水。见图 2。
图 2 填砂路基排水示意图
7 结语
本文分析了细砂作为路基填筑材料在高速公路工程中大面积应用，填砂总量Ⅳ标段计 90 万 m3，该通道工程全线共计350 万 m3。通过 200 m 路基试验段的施工，总结改良砂质路基填筑工艺，为高速公路砂质路基填筑施工提供了技术参数和施工经验。文中阐述的砂质路基填筑过程中的难点控制方法和注意事项，为细砂在其他工程施工中的应用提供了一些可供参考的资料。
参考文献：
[1] 姚松柏. 崇明岛接线工程填砂路基施工技术[D]. 成都：西南交通大学，2007.
[2] 陈维. 特殊路基施工关键技术研究 [D]. 西安：长安大学，2004.
[3] 王国林 ，于永宏.用粉质细砂土（风积砂)填筑高速公路路基[J]. 辽宁交通科技，1997（6)：12-14.