熊燁

一、研究意義

近年來，隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，我國如長珠三角洲、漢江平原等地區(qū)高等級公路建設(shè)中優(yōu)質(zhì)路基填料匱乏的難題日益突出。這些地區(qū)地勢平緩，河網(wǎng)縱橫，農(nóng)田湖塘眾多，公路路基形式大部分為路堤，往往比其它地區(qū)需要更大量的填料。就地取土不僅占用耕地，而且填料質(zhì)量難以保證；長距離運(yùn)土，會造成建設(shè)成本的大幅增加。另一方面，這些地區(qū)大多擁有較豐富的江（河）砂資源，用砂填筑路基不僅可降低成本，也可以保證填筑質(zhì)量。但河砂作為路基填筑材料，存在失水后易滑坍，不易壓實(shí)，干穩(wěn)定性差的缺陷，所以在工程中大面積應(yīng)用的實(shí)例尚不多見，國內(nèi)也尚無相應(yīng)的施工技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)和規(guī)范施工，因而全斷面填砂路基的施工技術(shù)研究具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本項(xiàng)目研究研究對象是湖北漢北高速第四合同段的全斷面填砂路基施工，湖北省漢北高速即監(jiān)利至江陵高速公路位于湖北省中南部、江漢平原區(qū)內(nèi)，路線走廊總體呈東西向，東起監(jiān)利縣分鹽鎮(zhèn)，接隨州至岳陽高速公路南段，西止江陵縣資市鎮(zhèn)，接沙市至公安高速公路，途徑監(jiān)利、江陵兩縣。該項(xiàng)目是湖北省規(guī)劃的“七縱五橫三環(huán)”高速公路網(wǎng)的組成部份，也是我省沿長江北岸快速通道的一部分。本項(xiàng)目實(shí)施后，將打通荊州地區(qū)沒長江北岸快速通道，彌補(bǔ)區(qū)域缺乏東西向快速通道的不足，其建設(shè)對于實(shí)現(xiàn)區(qū)域高速公路連線成網(wǎng)，完善區(qū)域綜合交通體系，加快荊州區(qū)域中心城市建設(shè)，帶動江陵、監(jiān)利及沿江城鎮(zhèn)帶的發(fā)展，增強(qiáng)兩湖平原經(jīng)濟(jì)交流，促進(jìn)沿線地區(qū)資源整合開發(fā)和沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，推動“壯腰工程”實(shí)施，對于整合沿線地區(qū)資源開發(fā)、加快湖北長江經(jīng)濟(jì)帶的開放開發(fā)、改善江漢平原東向出行條件、完善荊江地區(qū)應(yīng)急保障通道、提高防洪救災(zāi)能力等具有十分重要的意義。本項(xiàng)目研究的填砂路基在湖北省江陵縣境內(nèi)。該高速公路項(xiàng)目全線路基基本均為填方，土方需求量很大，若填料采用當(dāng)?shù)匮鼐€取土摻灰填筑方案則施工工藝復(fù)雜、造價(jià)較高，且給地方農(nóng)業(yè)、水利等方面帶來不利影響，容易引發(fā)糾紛。通過現(xiàn)場調(diào)查，江陵縣緊鄰長江，江砂儲量豐富，可滿足本項(xiàng)目填砂路基需要。根據(jù)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可行的原則，綜合考慮各方面因素，該高速公路項(xiàng)目采用了填砂路基設(shè)計(jì)方案。

本項(xiàng)目將以湖北順達(dá)公路工程咨詢監(jiān)理有限公司所承接的漢北高速第二駐地辦所轄第四合同段范圍內(nèi)的填砂路基為研究對象，結(jié)合工程實(shí)例，總結(jié)國內(nèi)外路基填砂的優(yōu)缺點(diǎn)，指出本工程的施工技術(shù)難點(diǎn)，從試驗(yàn)檢測、機(jī)械設(shè)備組合、工藝質(zhì)量控制等方面闡述填砂路基施工的工藝和方法。研究制定合理的施工方案，通過調(diào)查分析砂源分布、砂源的干密度、含水量等物理性質(zhì)，指出其對路基壓實(shí)和邊坡穩(wěn)定的影響。在砂的物理力學(xué)性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，提出試驗(yàn)方案和內(nèi)容，建立試驗(yàn)段對路基碾壓工藝、碾壓次數(shù)、最佳含水量等進(jìn)行試驗(yàn)。在得到了第一手資料基礎(chǔ)上，制定合理的施工方案、施工工藝，解決填砂路基壓實(shí)和邊坡穩(wěn)定問題。 通過填砂路基施工技術(shù)的研究，以有效解決填砂路基施工中技術(shù)課題。通過該技術(shù)成果的推廣應(yīng)用，降低工程造價(jià)，減少土地占用，保證工程質(zhì)量和安全，縮短工期，以取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為今后同類型路基施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

國外對砂研究較早，用風(fēng)積砂做為筑路材料有成功的范例。美國、法國、意大利在高速公路修筑中有成功的應(yīng)用，只是選用的砂為級配良好的砂，對于級配不良的砂研究較少；在中東地區(qū)，如伊拉克和沙特阿拉伯也應(yīng)用風(fēng)積砂修筑沙漠高速公路。但是國外既有用江（河、海）砂為填料，完成道路、鐵路、基防工程較少，未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

國內(nèi)對于無粘性材料的筑路技術(shù)除部分結(jié)構(gòu)物臺背回填采用中粗砂水密壓實(shí)外，主要有吹砂填海路基和風(fēng)積砂路基。在我國東南沿海地區(qū)，采用吹砂填海路基進(jìn)行公路、碼頭等工程的施工，吹砂時(shí)沒有路基規(guī)范規(guī)定的進(jìn)行分層填筑、分層碾壓。如路基承載力不滿足要求，返工非常困難。因而常常用強(qiáng)夯法對路基進(jìn)行處理。目前這種方法用于低等級公路和碼頭站場的施工。風(fēng)積砂路基多集中于我國的內(nèi)蒙、陜西、新疆、甘肅、寧夏及青海等沙漠分布較大的地區(qū)。目前，在沙漠公路建設(shè)方面，開展研究工作尚不深入，有關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)施工規(guī)范、規(guī)程及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有待制訂或補(bǔ)充完善，是當(dāng)前公路交通部門面臨的重大技術(shù)課題。由于風(fēng)積砂在粒徑、礦物成分、力學(xué)行為等方面與江（河、海）砂有較大區(qū)別，對以江（河、海）砂為填料進(jìn)行路基填筑尚未在國內(nèi)得到大力推廣應(yīng)用。

目前國內(nèi)填砂路堤工程實(shí)體（高等級公路方面）大致有：中江（中山新隆至江門四段村）高速公路，采用吹填河砂填筑；上海外環(huán)線浦東段二期工程選用了長江口淤積潮砂作為路基填料；京珠高速公路廣珠段工程，其填方路基采用河砂填筑；國道324線饒平縣穿城路段整個(gè)路段設(shè)計(jì)為填砂；上海長江隧橋工程的崇明島接線工程采用長江口細(xì)砂填筑路基。

目前國內(nèi)對風(fēng)積砂所做研究得出一些結(jié)論，僅限于實(shí)驗(yàn)室得出風(fēng)積砂的力學(xué)性能，對于以江（河、海）砂為填料進(jìn)行路基填筑的研究尚未展開。

三、項(xiàng)目實(shí)施方案

（一）具體研究內(nèi)容、研究目標(biāo)和擬解決的關(guān)鍵問題

1、具體研究內(nèi)容

本文依托江北高速新建工程，對于細(xì)砂作為筑路材料其材料性質(zhì)、混合料性能、施工工藝、控制指標(biāo)等進(jìn)行質(zhì)量控制研究，解決工程缺土難題，最終為長江細(xì)砂作為路基填料的推廣應(yīng)用提供參考。

（1）路基性能分析。該部分主要通過路基試驗(yàn)段的檢測和實(shí)內(nèi)實(shí)驗(yàn)，確定長江細(xì)砂的最大干密度、最佳含水量、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、CBR、抗剪強(qiáng)度、回彈模量、壓實(shí)度等各項(xiàng)路用指標(biāo)性能。

（2）長江細(xì)砂實(shí)驗(yàn)段施工工藝及質(zhì)量控制。該部分主要通過試驗(yàn)段的試鋪，確定填砂路堤在機(jī)械組合、含水量控制、碾壓質(zhì)量等方面相應(yīng)的施工工藝及質(zhì)量控制方法。

（3）填砂路堤影響因素。該部分主要通過細(xì)砂填料的特性對壓實(shí)度影響進(jìn)行分析，并對填砂碾壓和包邊土施工兩個(gè)難點(diǎn)提出針對性的控制措施。

2、研究目標(biāo)

以湖北順達(dá)公路工程咨詢監(jiān)理有限公司所承接的江北高速公路第二駐地辦所轄第四合同段實(shí)驗(yàn)為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)段的施工，確定筑路機(jī)械的規(guī)格、松鋪厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓速度；最佳含水量及碾壓時(shí)含水量的允許許偏差等施工參數(shù)和施工工藝，以指導(dǎo)正式路基施工。

3、擬解決的關(guān)鍵問題

結(jié)合江北高速的第四合同段建設(shè)實(shí)踐，擬解決：

（1）通過路基實(shí)驗(yàn)段施工，摸索并總結(jié)出一套細(xì)砂填筑路基施工合理的施工組織和機(jī)械設(shè)備的配置方式。

（2）通過路基實(shí)驗(yàn)段施工，摸索并總結(jié)出清表及填前碾壓、細(xì)砂填筑及壓實(shí)在不同自然條件下采用不同的壓實(shí)設(shè)備施工松鋪厚度、碾壓遍數(shù)以及碾壓速度等施工設(shè)備配置及施工工藝方法。

（3）通過路基實(shí)驗(yàn)段施工，摸索并總結(jié)如何依據(jù)招標(biāo)文件的技術(shù)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及部頒質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范的程序管理方法和質(zhì)量控制手段。

（4）通過路基實(shí)驗(yàn)段施工，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析和整理，達(dá)到全面指導(dǎo)路基工程施工并符合技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的。

（二）研究方案、研究方法

1、研究方案

課題組將參與到江北高速公路第四合同段具體施工及監(jiān)理過程中，對路基填砂施工全過程監(jiān)控，通過計(jì)算、觀察、測量、實(shí)驗(yàn)等多種手段獲得大量數(shù)據(jù)，從地基清表、原材料的室內(nèi)試驗(yàn)、包邊土施工、到細(xì)砂填筑松鋪厚度、碾壓含水量偏差值以及碾壓遍數(shù)、速度等多方面調(diào)研，對填砂路堤工程總結(jié)出合理的施工組織和機(jī)械設(shè)備的配置方式。

2、研究方法

（1）現(xiàn)場調(diào)研法

調(diào)查對象：路基施工現(xiàn)場技術(shù)管理人員、施工作業(yè)人員、現(xiàn)場監(jiān)理人員；路基施工項(xiàng)目管理者。

調(diào)查方法：訪談法：與路基施工、監(jiān)理各方進(jìn)行面對面的訪談。

（2）統(tǒng)計(jì)分析法

全面收集填砂路基施工工藝工法及相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，取得有價(jià)值的研究成果。

（3）實(shí)驗(yàn)法

藉由操弄一個(gè)或一個(gè)以上之變項(xiàng)，并且控制研究環(huán)境，藉此衡量自變項(xiàng)與因變項(xiàng)間的因果關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)法：在嚴(yán)格控制的環(huán)境中，操弄一個(gè)或一個(gè)以上的變項(xiàng)并控制其他條件不變下，使研究者可以在其他相關(guān)因素影響最小的情況下，觀察且衡量操弄變數(shù)對依變數(shù)的影響。

現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)法：在真實(shí)環(huán)境或自然環(huán)境下所進(jìn)行的研究，研究人員在盡力控制的環(huán)境條件下，操弄一個(gè)或一個(gè)以上的變數(shù)，以觀察操弄變數(shù)對依變數(shù)之影響。

（4）比較法

根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，對某類現(xiàn)象在不同情況下的不同表現(xiàn)，進(jìn)行比較研究，找出普遍規(guī)律及其特殊本質(zhì)，力求得出符合客觀實(shí)際結(jié)論。

a、注意事物之間的可比性?？杀容^性指的是比較的對象之間的規(guī)定性，指對象之間具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，具有某些本質(zhì)上的而不是表面上的共性。如果不是同一范疇、同一標(biāo)準(zhǔn)的材料，則不能比較。

b、注意比較對象的廣泛性。因?yàn)榭陀^事物的條件是各種各樣的，其中有的是主要的，決定事物性質(zhì)的；有的是次要的，不決定事物性質(zhì)的。同時(shí)任何事物也不是孤立存在，而是和其他事物密切聯(lián)系的。因此，比較要從各方面進(jìn)行。

c、既要比較事物的現(xiàn)象，更要比較事物的本質(zhì)。因?yàn)槭挛镏g不僅有現(xiàn)象的異同，而且存在著本質(zhì)上的異同。

d、把比較法與其它研究方法結(jié)合起來。如：在調(diào)查中要比較調(diào)查對象的種種相同或不同情況；在實(shí)驗(yàn)法中要比較實(shí)驗(yàn)的各種變化和效果。

（5）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法

通過對實(shí)踐活動中的具體情況，進(jìn)行歸納與分析，使之系統(tǒng)化、理論化，上升為經(jīng)驗(yàn)的一種方法。在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，一定要樹立正確的指導(dǎo)思想，分清正確與錯(cuò)誤、現(xiàn)象與本質(zhì)、必然與偶然。經(jīng)驗(yàn)一定要觀點(diǎn)鮮明、正確，既有先進(jìn)性、科學(xué)性，又有代表性和普遍意義。

本研究的創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在三方面：

其一，研究內(nèi)容全面性。從地基清表、原材料的室內(nèi)試驗(yàn)、包邊土施工、到細(xì)砂填筑松鋪厚度、碾壓含水量偏差值以及碾壓遍數(shù)、速度等多方面調(diào)研，對填砂路堤工程總結(jié)出合理的施工組織和機(jī)械設(shè)備的配置方式；

其二，調(diào)查研究的深入性，理論與實(shí)踐的結(jié)合性強(qiáng)，課題組將參與到第四合同段施工過程的施工方案制定及具體實(shí)施，全過程的質(zhì)量與安全監(jiān)控，并與施工單位、監(jiān)控單位、設(shè)計(jì)單位共同協(xié)作，對全過程進(jìn)行深入調(diào)查，系統(tǒng)分析；

其三，探索一種適合湖北省沿江平原地形地質(zhì)條件的路基填筑施工技術(shù)，為類似地形地質(zhì)條件的路基施工提供借鑒。

（作者單位：湖北順達(dá)公路工程咨詢監(jiān)理有限公司）