1、路基吹填砂施工技術研究1 概述武漢至監利高速公路洪湖至監利段第一施工合同段起于新灘東荊河大橋（樁號：K0+000），通過新灘互通連接新灘鎮，之后經過新灘工業園區，跨幸福溝，漢陽溝，內荊河，省道103（大沙湖五分場），通過大同湖互通連接大同湖鎮及周邊鄉鎮，止于鑫隆村附近（樁號：K26+000），全長26公里。全線由4座高架橋及2處互通立交組成，下部結構采用樁基礎和立柱橋墩，上部結構主要采用25m、30m預制小箱梁和40m預制T梁。規劃設計施工便道時，由于K0+000K6+000段位于魚塘相對較集中地段，土層較軟，含水量大。采用常規施工時，大型施工機械進場困難并且施工作業面小，周圍土源緊缺。由于項

2、目靠近長江，有良好的吹填砂路堤施工條件，因此K0+000K6+000段施工便道采用吹填砂施工方法。2 吹填砂施工由于吹填砂施工需要大量水和砂，因此適用于靠近豐富的河砂或海砂資源的河網或濱海沿岸的項目施工。與傳統的路堤施工相比，吹填砂施工（圖1）有以下優點：1.減少大型機械的進場與使用，主要施工設備主要有泥漿泵、接力泵、管道等，設備簡單，有利于施工過程中的安全工作；2.施工噪音小并且能大大減小施工過程中的揚沙和灰塵，對周圍的居民和環境影響小；3.與傳統方法相比較，在管道鋪設完成后，配備施工人員數量大大減少；4.工作效率高，施工質量高，吹填砂充分沉淀脫水后，其壓實度可以達到使用要求；5.可以連續施

3、工，有利于加快施工進度，保證施工工期。吹填砂施工前應充分掌握水文、氣象、及排水條件，并根據吹填路堤的場地條件和吹填高度，確定適當的吹填砂設備及排水路徑。圖1 吹填砂施工現場3吹填砂施工設備安裝3.1管道鋪設與安裝管道線路應盡量選擇在遠離居民區、平坦地區，不拐死彎，并盡量少占農田或魚塘，保證地方交通安全。在本項目中，管線鋪設主要沿魚塘間小路鋪設，并且每隔2m設置支架加固。輸送管主要采用鋼管和塑料管，在鋪設鋼管時每隔一定距離鋪設一段塑料管，由于塑料管具有彈塑性，以便緩沖砂泥漿對管道的沖擊，并且便于管道的維修與更換。管道穿越道路時，應采修筑路漫見圖2，其中：d為管線直徑，m為通過路漫管線個數，管道兩

4、側的路漫坡度不宜大于1:10。吹填砂施工完成后應拆除，并回復路面管線的接頭必須緊密牢固，整個管線和接頭不能出現漏漿現象。管線進入吹填區時，應根據管線的流量和吹填范圍，在主管上安裝分流裝置。圖2路漫結構3.2機械和設備吹填砂施工的主要機械設備有：泥漿泵、抽水泵、高壓水槍、接力泵、吹填船、采砂船、運砂船等。泥漿泵作為吹填砂施工中運送砂水混合物的主要動力來源，應根據工期、填吹砂方量、砂水混合物中砂的比例等選擇適當的泥漿泵。抽水泵的主要作用是抽水到運砂船中形成砂水混合物。高壓水槍主要用于加快砂水混合，一般地，利用高壓水槍對運砂船內的砂進行沖挖，加速砂水混合，因此為了確保沖刷順利，水槍口應保持較高的水頭

5、。由于運送距離過長，因此在管道沿線上以串聯的形式安裝接力泵以便補充泵送砂水混合物。一般的接力泵間距不大于2公里，在本項目中每隔1.5公里安裝一個170千瓦的接力泵。吹填船（圖3）是吹填砂施工機械的集合，泥漿泵、抽水泵、高壓水槍等均安裝在吹填船上，一般吹填船與運砂船相連接，通過各種設備形成砂水混合物并泵送至吹填砂現場。本項目每天可以泵送4000立方的砂水混合物。整個施工設備布置平面圖如圖4，一般吹砂導管進入點應選擇在修筑段端點，以便于向兩段施工，管線將跨越省道103。圖3 吹填船和運砂船圖4 施工設備布置平面在吹填施工開始前，應安排人員對全線管道進行檢查，確保管線順暢，接頭完好。在吹填施工過程中

6、，應對全線管道和接力泵巡視檢查，確保各段管線、接頭和接力泵正常工作。吹填施工完成后，應及時檢查管線，更換磨損嚴重的管線。定期對施工機械進行必要的檢查和維修。4吹填砂4.1吹填砂選用吹填砂應選用中粗砂，其特點有：透水性好，強度高，較高的密實度，吹填后沉降小等。但是中粗砂填料易失水，顆粒粘聚力小，因此吹填和沉淀過程中砂水混合物中應保證總夠含水量，修筑粘土包邊提高邊坡穩定性。使用的砂料含泥量不應大于15%，砂水混合物中水約占75%，砂約占25%。另外砂和土性質區別較大，因此砂土結合處碾壓施工應采取有效措施確保壓實度。4.2圍堰修筑吹填砂之前，應在路基設計邊線以外修筑圍堰，使吹填水有序排出。魚塘處修筑

7、圍堰時應抽水并清除塘底淤泥，一般下挖50cm100cm。圍堰頂部寬度滿足自身穩定即可，為了充分利用土資源和節省粘土，可以使用開挖排水溝或清表土修筑第一層圍堰外側，內側應使用粘土修筑，從圍堰的第二層開始，應全部使用粘土修筑（圖5），圍堰填土均應密實，圍堰的粘土部分可以用于修筑包邊土。圖5 圍堰修筑4.3吹填施工路基橫向應全幅吹填，縱向應按一定長度分段吹填（本項目每200m為一段），吹填管線應安排在路基中部并與路基縱向平行，吹填管應高于設計路基高程，吹填砂路基設計吹填高程可根據公式1計算獲得。吹填一段路基時，應分層分段吹填：從路基一端開始向另一端逐步吹填或者從兩端同時進行；完成一層吹填后，拆卸管道

8、，開始第二層吹填。一層吹填厚度一般不大于2m，根據經驗，本項目吹填厚度定為70cm。吹填路基不經擾動的密實度可達90%以上，基本可以滿足施工便道的使用要求。HR=Hs+H (1)其中：HR：吹填砂路基設計吹填高程（m）；Hs：設計高程（m）；H：吹填完成后，考慮地基沉降的預留高度（m）。4.4尾水排放應在路基圍堰兩側開挖排水溝，排水溝應與當地主要排水系統相連接。在每段吹填砂的尾部應修筑閘箱式排水系統且與路基兩側排水溝相連，排水溝寬度和深度與閘箱式排水系統的寬度應根據排水量確定。排水溝的截面面積可以通過公式2計算獲得。W=Qznv (2)Qz=KzQ1-P (3)v=CRi (4)其中：W：排水

9、溝過水斷面面積（m2）；P：砂漿濃度（%）；n：排水溝數量；v：排水溝斷面平均流速（m/s）；Qz：排水口的總泄水流量；C：謝才系數；Kz：修正系數，可取1.11.5；R：水力半徑；Q：排砂管總流量（M3/s）；i：排水溝底縱坡。施工過程中吹填區內的尾水通過閘箱排到排水溝，閘箱和排水溝之間應設置鋪設防沖刷塑料薄膜的急流槽。應通過閘箱控制排水速度，使水不能過快排除，保證總夠的沉降時間。應定期清理排水溝中的清淤。尾水排入當地主要溝渠前，需經沉淀過濾以避免污染水源、魚塘等。5應注意的問題在整個施工過程中，應隨時掌握吹填區填土進度、質量、泥沙流失、圍堰和排水口的各種情況，以保證吹填各工序協調、有序的進行。在施工過程但中，吹砂管線在吹填段內應頻發移動，確保吹填砂厚度均勻。排水應徹底，沒有排除的水會嚴重影響路基的密實度，吹填完成后應排水不少于2天后，開始整平工作。吹填過程中應進行必要的觀測，沉降值穩定后，檢測路基密實度，合格后再進行下一層的施工。應定期定人檢測路基的密實度和含泥量。準確測量放樣，保證路基設計寬度和邊坡坡度及高程符合設計要求。用于施工過程中主要使用高壓電源，因此應有專項高壓用電方案，專人負責，以確保用電安全。6總結