商广明

(中电建冀交高速公路投资发展有限公司，河北 石家庄 050000)

0 引言

河北省某在建高速公路总里程为171 km，位于华北平原地区，沿线多耕地，跨越马棚淀滞洪区及多条地方河流，所以该段高速公路经过的软土、软弱土的特殊地基所占比例较大。为了防止路基的工后沉降及桥头跳车，需要对特殊地基进行处理。处理特殊地基时，起承压、排水稳固地基作用的砂砾垫层必不可少[1]。

1 砂砾垫层的设计

1.1 砂砾垫层设计位置

根据本项目沿线地质特点及工期要求，对滞洪区内的桥梁桥头采用CFG桩复合地基进行处理，非滞洪区段亦可采用夯实水泥土桩；小构造物附近及一般路基可采用夯实水泥土桩或水泥搅拌桩进行处理，空间受限时也可采用旋喷桩进行处理。在CFG桩、夯实水泥土桩、水泥搅拌桩、旋喷桩顶部设置了30 cm厚砂砾垫层[2]。

1.2 砂砾垫层的选取

一般采用透水性好、质地坚硬的粗砂或者砂砾作为砂砾垫层，要求细泥含量≤3%且不含植物残体、垃圾等杂质。砂砾垫层一般设置在软基处理层的上部、土路基的下部，其宽度一般要宽出路基两侧各0.5～1 m，以保证上层路基机械施工时的有效承载面[3]。

2 砂砾垫层质量控制

2.1 保证砂砾垫层质量的工艺流程

首先在合格的下承层上测量放样，恢复中线桩，在两侧边缘设置指示桩，标定出砂砾垫层的松铺厚度及设计高程。根据试验段松铺厚度计算的方量采用打方格的办法均匀卸料，用平地机配合推土机摊铺均匀。然后采用重型压路机进行压实，压实方式遵循“先慢后快、先静后振、先弱振后强振”的原则，确保碾压工作面内无漏压、无死角，压实均匀，轮迹搭接≥50 cm，边缘和转角等压力机碾压不到的部位用打夯机夯实，一夯压半夯，夯夯相接，直到压实度达到要求，压实后的砂砾垫层表面应无明显轮迹。

2.2 砂砾垫层主控项目

砂砾垫层施工完毕后，压实度应≥90%，砂砾垫层的厚度、宽度不小于设计值，砂砾垫层横坡要符合设计及规范规定[4]。

3 砂砾垫层在路堤应用中的实例分析

3.1 工后沉降实例分析

本文选取某大桥桥头50 m施作30 cm厚砂砾垫层的软基处理路基试验段进行工后沉降观测，并与未做砂砾垫层的填方路堤段进行了工后沉降对比。对比的两个观测点路基填高均为4 m，观测点均设置在道路中央分隔带位置。观测期限为2个月。施作砂砾垫层的观测点为S1点，未做砂砾垫层处理的观测点为S2点。不同阶段路堤工后沉降观测数据如表1所示。

表1 路堤工后沉降监测统计表

通过表1路堤工后沉降监测统计数据可以发现：施作砂砾垫层的路堤工后沉降观测点S1在路床顶阶段的30 d内工后沉降为1 mm，做完路面结构层的30 d内工后沉降为4 mm，两个月内的工后总沉降量为5 mm；未施作砂砾垫层的路堤工后沉降观测点S2在路床顶阶段的30 d内工后沉降为9 mm，做完路面结构层的30 d内工后沉降为29 mm，两个月的工后总沉降量为38 mm。根据以上数据制作工后沉降观测点S1、S2数据对比图如图1所示。

图1 路堤工后沉降观测点S1、S2对比分析柱状图

根据表1和图1中施作砂砾垫层的路堤工后沉降观测点S1与未施作砂砾垫层的路堤工后沉降观测点S2为期两个月的工后沉降观测数据对比分析可以得出：

(1)在相同路基恒载作用下，未施作砂砾垫层的路堤观测点S2一个月的工后沉降是施作砂砾垫层的路堤观测点S1的9倍。

(2)在二次施加路面结构层恒载后，未施作砂砾垫层的路堤观测点S2一个月的工后沉降量是施作砂砾垫层的路堤观测点S1的7.25倍。

(3)未施作砂砾垫层的路堤观测点S2两个月的工后总沉降量是施作砂砾垫层的路堤观测点S1的7.6倍。

根据以上数据分析可以得出：砂砾垫层在路堤中的正确使用可以提高路基整体稳定性，明显减少路基的工后沉降量。

3.2 路基弯沉测量实例对比分析

路床弯沉值不仅能反映路堤的整体强度和刚度，而且与路堤各结构层的结构性质、厚度、整体性、压实度及测试时的气候都有关系。代表弯沉值可以表征路堤的整体承载力[5]。如果弯沉值过大，则说明该处路堤测点变形较大，在一定程度上说明该段路基整体性较差，各结构层容易破坏。所以弯沉值越小说明路堤的各项性能指标较好。

为了分析砂砾垫层对路堤路床顶弯沉值的影响，现在选取相同填高路堤，相同土质及施工工艺的一段路基，分别选取施作砂砾垫层处路床及未施作砂砾垫层处路床各一点W1和W2，其中两测点的压实度合格率且非常接近，在一天内同一时刻，采用同一台落锤式弯沉仪进行检测，其检测结果如表2所示。

表2 落锤式弯沉仪检测路床W1、W2测点弯沉值统计表

通过表2数据可以看出，施作了砂砾垫层的路堤路床顶测点W1的弯沉值明显小于测点W2的弯沉值。

所以施作砂砾垫层后的路堤在尽量排除其他因素的干扰之后，要比未施作砂砾垫层的路堤整体性好，且承载能力等各方面性能也有很大的提高。

4 结语

通过高速公路建设过程中砂砾垫层的实际应用及相关测试数据的对比分析可以得出以下结论：

(1)正确施作砂砾垫层，可以有效改善不良地基土性质，大大提高地基的整体稳定性，能很好地预防路基路面的工后沉降。

(2)压实度合格的砂砾垫层，能起到持力层的作用，高质量的砂砾垫层可以提高地基整体承载力。

所以砂砾垫层的设计及施工在不良地基处理中得到了广泛应用。