哈尔滨铁道职业技术学院
摘要：近年来，我国高速公路建设取得了很大的成绩，在建设过程中也面临着很多的问题，在施工中也应用了很多的施工技术。文章以海南省铺前大桥桥头连接线施工为例，对施工中应用的吹砂路基施工进行了介绍，并且对吹砂路基的特点、包边土、封层土以及排水设计等进行了分析，希望能够为以后的施工提供一定的借鉴。
关键词：吹砂路基；施工工艺；包边土；封层土
1工程概况
海南省迄今为止规模最大的独立跨海桥梁工程——海南铺前大桥，路线总长 5.597 公里，其中跨海大桥长 3.959 公里，桥头引线长 1.638 公里，引线借方 42 万方，连接线借方 9 万方。
海南铺前大桥工程第七合同段（连接线工程）起讫桩号K0+000-K7+954.414，标段全长7.954414km，项目起点与翁铺旅游公路相接，终点与铺前镇铺前大桥引桥接点结束。主要工程内容为合同段内主路基挖方、填方；级配碎石底基层、水泥稳定碎石基层；AC-25C粗粒式沥青混凝土面层、AC-20C中粒式改性沥青混凝土中面层、SMA-13改性沥青玛蹄脂碎石上面层；箱涵24道等。
海南岛海岸线 1823km，存在有大量的滨海地区。滨海地区海砂丰富资源，以吹填砂作为路基填料，不仅能解决该区域公路建设所需优质路基填料匮乏的问题，而且能产生显著的经济社会效益，符合我国战略“资源节约，绿色交通”的需要。
2主要修筑方案
1）对于吹砂本项目拟采用1.0∶1.5的设计边坡，采用平形四边形的边坡形式，包边土的厚度为 1m。
2）清表并基底碾压后，对碎石桩处理路段，拟直接铺设 50cm 的砂垫层作为工作层，建议砂垫层采用级配砂砾，然后进行吹填施工；对于不进行地基处理路段，拟先铺设透水土工布，再进行 50cm 厚的粘土下封层施工，粘土下封层形 4%向外的横向排水坡度，再铺设防水土工布，然后进行砂垫层的施工，并砂垫层施工结束后进行吹填施工。
3）在包边土的施工顺序上，本项目拟采用类似于同步施工与后包边的施工相结合的顺序，施工中先进行构建拦水坝，并码砌砂袋，砂袋起包边作用并作为拦水坝的一部分，在分层吹砂过程的一层结束且压实度达到要求后，进行下一层的施工，吹砂结束后进行包边土的施工，包边土的厚度拟为1m，并根据试验路的情况进行优化。
4）粘土进行封层，粘性土要求液限小于 50 %，塑性指数不超过 26，封层土厚度为 50cm 左右。在包边和封层土施工结束后，进行边坡防护和绿化。
5）采用沟渠排水的方式进行排水，构建临时排水系统，并根据需要设泄水管（管口包透水土工布）和抽水泵，以及时排除吹砂留下的水。
3吹（填）砂修筑实施方案
3.1吹（填）砂施工工艺
海砂的粘结性和塑性都很小，难以形成板体，干燥时松散，吹（填）砂路基易受雨水冲刷，导致边坡崩坍，因此吹砂路堤一般宜采用中间吹砂外设包边土及封顶层 填筑。如地基需处理，应先处理后，再吹砂填筑路堤。吹砂填筑路堤的施工工艺流程详见下表1。
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表 1 吹砂填筑路堤的施工工艺流程
3.2准备工作
3.2.1吹砂设备的选取
根据实际地形、地貌条件，本项目施工主要采用从海中取砂进行吹填的施工方案。砂料的抽吸方式有直接式、绞吸式以及喷射吸扬式等。直吸式是直接从泥驳船上或不通行的海域中抽吸，在需要通航的河道中，一般采用绞吸式。绞吸式抽吸的主要设备有挖泥船、吸砂管、排砂管等。施工中采用300 m3 /h 的绞吸式吹砂船，这种吹砂船在目前应用较为广泛，技术成熟。该吹砂设备输送距离远，工作稳定，具有挖、吸、排一次完成的自动化特点，机械化程度较高，技术性能指标均符合工程的要求。在特殊地段采用直吸式吹砂船，排砂管可采用钢管和塑料硬管，管径20～50cm，管口部分采用塑料软管。
3.2.2吹砂船及排砂管道布置
1）在使用吹砂船时应选择靠近路基的水道来布置，采取先集中深层砂地段布置吹砂船船位，然后就近分段布置的原则，同时要考虑吹填距离在吹砂船的有效行程之内。
2）排砂管应根据现场情况，尽量避免穿越公路，以免遭破坏，避免因陡坡、急弯而产生负压。进入路堤吹砂范围后，根据路堤吹砂宽度、高度、设备数量、功率等进行布管。排砂管管口与拦水坝的距离，应根据排砂管管径及挡水堤实际情况确定。一般来说，排砂管管径为 25cm 时，应离开5m以上；管径为40cm时，应离开10m以上。
3）吹砂宽度可分全幅和半幅进行，分幅吹砂时，时间间隔不宜过长，高差不能过大，避免路堤横向沉降不同步。为确保路基横向沉降同步，本项目拟采用全幅吹砂。当采用一套大功率的设备吹砂时，排砂管沿路堤中线铺设，当采用两套 或多套设备吹砂时，排砂管可沿路线中线铺设，也可在两半幅中部位置先后铺设或两条排砂管在两半幅同时铺设。同时，要尽可能考虑采用直接的形式布置，在管道与大堤交叉段，把管道下埋处理。
4）当吹砂距离超过吹砂设备最大能力时，采取加压或二次抽吸办法解决。当排砂管口高程超过砂泵最大扬程而不能排砂时，采用附加加压泵。
3.2.3地基整平
在路基填筑前首先对原有地面进行清理、整平，该工作由推土机与平地机配合完成，然后进行碾压（填前碾压）达到规范要求的压实度。鱼塘之间的堤全部考虑清除，计入清表数量内，参与土石方调配，作路基包边土使用。对于地质情况较差地段，要根据设计、规范要求先进行软基处理。
3.3排水系统的建立
3.3.1构建拦水坝
1）吹砂之前，需在路基设计宽度以外筑好拦水坝，第一层拦水坝可用开挖排水沟或清表土填筑，在路基坡脚外侧填筑，以保证路基坡脚的密实度。其断面尺寸根据每层吹砂厚度而定，厚度不大于1m时，坝的宽度一般为80cm，只要能够满足自身稳定即可。在本项目中，包边用的砂袋将也作为拦水坝的一部分起到相应的作用。
2）从第二层开始，拦水坝采用吹砂来填筑。坝的内侧铺设塑料薄膜，避免冲刷。拦水坝不宜作为路基的一部分，在填筑包边土时挖除作为堆载预压材料。
3.3.2本项目采用的临时排水系统
1）在距路基坡脚2m左右处设置排水沟，路基边坡顶设置纵向拦水坝，并在适当位置设排水口。水口大小视吹砂设备功率而定，排水口处的两侧拦水坝需用袋装砂包或塑料薄膜加固处理。若分段吹砂，分段处设置横向拦水坝及截水沟，在路堤两侧每20m处设置一临时急流槽、跌水井与坡脚处的排水沟连接，并根据需要在排水沟附近设置沉淀池，急流槽底需铺设塑料薄膜。
2）排水沟应连接附近的沟渠，但在整个路吹砂过程中，吹砂的水经排水口流入排水沟应经沉淀过滤后再排入当地排水系统或河沟，避免污染水源、农田、渔塘等。
3）在吹砂路基施工、预压和营运过程中，边坡排水设计是保证路基稳定的较重要的环节。实际施工中，可根据需要对高填方的坡面（填高>6m的两侧边坡各设两排泄水管，间距2m设置<5～10cm塑料排水管，错位布置，管口包透水土工布），以利于排除积累在包边土和路基吹砂衔接面的水，坡脚则采用干砌片石护脚防护和排水。
3.1.4路基内部的排水
由于吹砂过程中的水量比较大，路基中的砂要达到密实，也需要有一定的含水率，势必造成路基基底积水，若不及时将水排出，长期浸泡基底，造成基底软化，或由于边坡内外存在水压差，可能侵蚀坡脚，造成边坡坍塌，破坏路基稳定，造成路基坍塌和路面塌陷。本项目用袋装砂+粘土后包边的方式对路基内部的排水起着积极的作用，可以基本解决砂土结合部位水难以排除的问题。
3.1.5盲沟的修筑
吹砂路堤的盲沟，一般在吹填完成后开挖修筑，以免吹填时被泥水淤塞，丧失排水能力。盲沟可全由干砌片石修筑，或在沟壁上盖以混凝土板，内填片石亦可，盲沟尺寸及距离，应根据计算确定。
3.4分段及分层施工
吹（填）采用分段推进方式进行，即一段吹砂完成后，再接长管线吹（填）下段，每吹完一层经压实合格后再吹上一层。分段距离约为 200m 左右。当吹砂距离超过吹砂设备最大能力时，可采取加压或二次抽吸的方法。当排砂管口高程超过砂泵最大扬程，可采取附加加压泵。当路堤高度小于2m时，可作一次吹砂；当路堤高度大于2m时，应采用分层吹砂，分层厚度一般为 1～2m。但如果超过极限高度，一次吹砂太厚，路堤容易失稳，同时考虑压实问题，故而要求此时的吹砂分层厚度不宜超过 70～90cm。
3.5包边土施工
3.5.1包边土施工
在包边土的施工顺序上，本项目采用类似于同步包边与后包边相结合的顺序，并进行优化，施工中先进行构建拦水坝，并码砌砂袋，砂袋起包边作用并作为拦水坝的一部分，在分层吹砂过程的一层结束且压实度达到要求后，进行下一层的施工，吹填结束后进行包边土施工。这种工序使砂土与粘土的施工相对独立，不会因粘土的滞后而使砂土施工停工，能充分地利用机械与人力，加快工程进度。缺点是需要人工配合。
包边土施工完成后应对路基两侧包边粘土进行压实，碾压时应控制合理的含水率，碾压方法与一般土质路基一样，在碾压过程中粘土与砂土的结合部位应充分压实，尽量避免砂土与粘土的混杂和粘土未压实的情况。对于碾压机具，下层较宽同时能满足碾压宽度的采用振动压路机分层压实，上层作业面较窄，采用小型夯实机分层夯实，保证设计压实度及压实厚度，保证边坡的稳定性。当包边粘土碾压完毕，应按规范要求检测压 实度、平整度、宽度、标高（重点检查砂土与粘土的结合部位的压实度）。
3.5.2包边形式
在本项目中用粘土进行包边，要求其液限小于 50%，塑性指数不超过 26，除此以外还要达到路基填料最小强度和最大粒径的要求，压实度须达到相应填筑深度的要求，粘性土要有较大的粘结性、稳定性。此外，在吹砂的包边方式中，也可袋装粘土包边、袋装种植土和草籽等方式，考虑到施工和排水难度，本项目拟采用袋装砂+粘土的方式进行包边。包边粘土采用人工挂线摊铺，且摊铺宽度应比设计宽20cm。
3.6封层土施工
一般采用粘土进行封层，粘性土要求液限小于50 %，塑性指数不超过26，除此以外还要达到规范规定的路基填料最小强度和最大粒径要求，如压实度达不到要求，可采取掺水泥等措施。封层土厚度为50cm左右，该厚度综合考虑了施工和防渗透的需要。
对于全线的封层土，在纵向上，区段与区段衔接处均不宜出现“跳跃”，造成高差，而应平顺过渡。在横向上，应做成和路面同样的路拱。
封层土采用自卸车倾倒，并水平分层填筑，其分层松铺厚度不超过 30cm。先填两侧后填中央，用推土机、装卸机粗略推平，再用平地机找平，尽量保持填厚均匀。在封层土施工结束后，进行30cm厚的路基精加工的施工。
3.7环保措施
吹（填）砂路基的施工，可以充分利用当地海岸的地材，但需重点控制吹砂路基施工时的环境保护问题，如采用必要的排水沟、拦水坝、沉淀池等一些环保措施来防止和减少在施工工程中造成的环境危害；如沉降池设置的位置、尺寸，取砂的深度、范围等，以保证施工过程中不对沿线水域造成环境污染，不破坏现有航道；如做好边坡防护工作等。
吹填施工中的水待沉淀后通过排水沟结合当地的排水网将水排出。若当地排水网条件不允许，可考虑采用电排方式将水排入河中。同时，为保护当地耕作环境，竣工后进行清污和地貌的恢复工作。
4 施工质量控制与验收标准
4.1质量控制
4.1.1压实度检测
吹砂路基压实度，采用什么方法进行检测更为准确，《规范》中推荐使用灌砂法，本路段在进行常规过程检测的同时，必要时采用“重型动力触探法”对填砂路堤路基压实状况进行检测，并结合现场检测取得的压实度结果对各层路基填筑质量进行综合评价。
4.1.2沉降及水平位移观测
路堤吹（填）过程中，要进行沉降和稳定监测，及时进行沉降和位移的观测和记录，一般每吹一层，进行一次稳定监测，并绘制沉降曲线图等资料。通过实验和研究分析，确定施工过程中地基变位控制标准。施工中当发现沉降或水平位移骤增或超过控制标准时，应加密测次，实行动态跟踪、分析原因。必要时采取减缓吹砂率，甚至暂停吹砂，待变位速率减小到控制标准以内才可继续上一层的吹砂。监测应以控制水平位移为主。待路基填筑完毕后，同样要定期观察下沉值，以便分析路基稳定状态。
4.2验收标准
4.2.1压实度
路基填料应均匀、密实，填方路基应分层铺筑均匀压实，根据JTG D30-2015《公路路基设计规范》3.3.3、3.3.4的相关规定，路基压实度及填料规格应满足下表数值要求，当填料无法满足规范要求时，必须及时采取适当的处理或换填措施。
路基庄实度及填料要求表 表2
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注：1）表列压实度系按《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）中重型击实试验法求得的最大干密度的压实度；
2）为保证路肩的稳定，对于土路肩培土的压实度要求≥90％。
3）精加工土即上路床填土，封层土即下路床填土。
4.2.2其他检测项目
根据现行《公路工程质量检验评定标准》，在进行工程质量验收时，本项目还需进行以下项目的检测，详见表 3。
表3
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5.结语
在此次工程项目建设中，根据施工现场的有利地势，因地制宜，就地取材，充分利用当地大量的砂资源，对路基进行填筑。该填筑方法不仅节约了成本，还缩短了工期，获得了良好的经济效益和社会效益。同时施工过程中施工单位必须严格按施工规范和有关规定进行施工，加强施工检测，保证检测试验的频度、抽样要求、数据真实可靠，监理单位在严格控制施工单位自检的基础上要加强抽样检查，确保工程质量。
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