路基吹填砂施工技术研究

1、路基吹填砂施工技术研究1 概述武汉至监利高速公路洪湖至监利段第一施工合同段起于新滩东荆河大桥（桩号：K0+000），通过新滩互通连接新滩镇，之后经过新滩工业园区，跨幸福沟，汉阳沟，内荆河，省道103（大沙湖五分场），通过大同湖互通连接大同湖镇及周边乡镇，止于鑫隆村附近（桩号：K26+000），全长26公里。全线由4座高架桥及2处互通立交组成，下部结构采用桩基础和立柱桥墩，上部结构主要采用25m、30m预制小箱梁和40m预制T梁。规划设计施工便道时，由于K0+000K6+000段位于鱼塘相对较集中地段，土层较软，含水量大。采用常规施工时，大型施工机械进场困难并且施工作业面小，周围土源紧缺。由于项

2、目靠近长江，有良好的吹填砂路堤施工条件，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，因此适用于靠近丰富的河砂或海砂资源的河网或滨海沿岸的项目施工。与传统的路堤施工相比，吹填砂施工（图1）有以下优点：1.减少大型机械的进场与使用，主要施工设备主要有泥浆泵、接力泵、管道等，设备简单，有利于施工过程中的安全工作；2.施工噪音小并且能大大减小施工过程中的扬沙和灰尘，对周围的居民和环境影响小；3.与传统方法相比较，在管道铺设完成后，配备施工人员数量大大减少；4.工作效率高，施工质量高，吹填砂充分沉淀脱水后，其压实度可以达到使用要求；5.可以连续施

3、工，有利于加快施工进度，保证施工工期。吹填砂施工前应充分掌握水文、气象、及排水条件，并根据吹填路堤的场地条件和吹填高度，确定适当的吹填砂设备及排水路径。图1 吹填砂施工现场3吹填砂施工设备安装3.1管道铺设与安装管道线路应尽量选择在远离居民区、平坦地区，不拐死弯，并尽量少占农田或鱼塘，保证地方交通安全。在本项目中，管线铺设主要沿鱼塘间小路铺设，并且每隔2m设置支架加固。输送管主要采用钢管和塑料管，在铺设钢管时每隔一定距离铺设一段塑料管，由于塑料管具有弹塑性，以便缓冲砂泥浆对管道的冲击，并且便于管道的维修与更换。管道穿越道路时，应采修筑路漫见图2，其中：d为管线直径，m为通过路漫管线个数，管道两

4、侧的路漫坡度不宜大于1:10。吹填砂施工完成后应拆除，并回复路面管线的接头必须紧密牢固，整个管线和接头不能出现漏浆现象。管线进入吹填区时，应根据管线的流量和吹填范围，在主管上安装分流装置。图2路漫结构3.2机械和设备吹填砂施工的主要机械设备有：泥浆泵、抽水泵、高压水枪、接力泵、吹填船、采砂船、运砂船等。泥浆泵作为吹填砂施工中运送砂水混合物的主要动力来源，应根据工期、填吹砂方量、砂水混合物中砂的比例等选择适当的泥浆泵。抽水泵的主要作用是抽水到运砂船中形成砂水混合物。高压水枪主要用于加快砂水混合，一般地，利用高压水枪对运砂船内的砂进行冲挖，加速砂水混合，因此为了确保冲刷顺利，水枪口应保持较高的水头

5、。由于运送距离过长，因此在管道沿线上以串联的形式安装接力泵以便补充泵送砂水混合物。一般的接力泵间距不大于2公里，在本项目中每隔1.5公里安装一个170千瓦的接力泵。吹填船（图3）是吹填砂施工机械的集合，泥浆泵、抽水泵、高压水枪等均安装在吹填船上，一般吹填船与运砂船相连接，通过各种设备形成砂水混合物并泵送至吹填砂现场。本项目每天可以泵送4000立方的砂水混合物。整个施工设备布置平面图如图4，一般吹砂导管进入点应选择在修筑段端点，以便于向两段施工，管线将跨越省道103。图3 吹填船和运砂船图4 施工设备布置平面在吹填施工开始前，应安排人员对全线管道进行检查，确保管线顺畅，接头完好。在吹填施工过程中

6、，应对全线管道和接力泵巡视检查，确保各段管线、接头和接力泵正常工作。吹填施工完成后，应及时检查管线，更换磨损严重的管线。定期对施工机械进行必要的检查和维修。4吹填砂4.1吹填砂选用吹填砂应选用中粗砂，其特点有：透水性好，强度高，较高的密实度，吹填后沉降小等。但是中粗砂填料易失水，颗粒粘聚力小，因此吹填和沉淀过程中砂水混合物中应保证总够含水量，修筑粘土包边提高边坡稳定性。使用的砂料含泥量不应大于15%，砂水混合物中水约占75%，砂约占25%。另外砂和土性质区别较大，因此砂土结合处碾压施工应采取有效措施确保压实度。4.2围堰修筑吹填砂之前，应在路基设计边线以外修筑围堰，使吹填水有序排出。鱼塘处修筑

7、围堰时应抽水并清除塘底淤泥，一般下挖50cm100cm。围堰顶部宽度满足自身稳定即可，为了充分利用土资源和节省粘土，可以使用开挖排水沟或清表土修筑第一层围堰外侧，内侧应使用粘土修筑，从围堰的第二层开始，应全部使用粘土修筑（图5），围堰填土均应密实，围堰的粘土部分可以用于修筑包边土。图5 围堰修筑4.3吹填施工路基横向应全幅吹填，纵向应按一定长度分段吹填（本项目每200m为一段），吹填管线应安排在路基中部并与路基纵向平行，吹填管应高于设计路基高程，吹填砂路基设计吹填高程可根据公式1计算获得。吹填一段路基时，应分层分段吹填：从路基一端开始向另一端逐步吹填或者从两端同时进行；完成一层吹填后，拆卸管道

8、，开始第二层吹填。一层吹填厚度一般不大于2m，根据经验，本项目吹填厚度定为70cm。吹填路基不经扰动的密实度可达90%以上，基本可以满足施工便道的使用要求。HR=Hs+H (1)其中：HR：吹填砂路基设计吹填高程（m）；Hs：设计高程（m）；H：吹填完成后，考虑地基沉降的预留高度（m）。4.4尾水排放应在路基围堰两侧开挖排水沟，排水沟应与当地主要排水系统相连接。在每段吹填砂的尾部应修筑闸箱式排水系统且与路基两侧排水沟相连，排水沟宽度和深度与闸箱式排水系统的宽度应根据排水量确定。排水沟的截面面积可以通过公式2计算获得。W=Qznv (2)Qz=KzQ1-P (3)v=CRi (4)其中：W：排水

9、沟过水断面面积（m2）；P：砂浆浓度（%）；n：排水沟数量；v：排水沟断面平均流速（m/s）；Qz：排水口的总泄水流量；C：谢才系数；Kz：修正系数，可取1.11.5；R：水力半径；Q：排砂管总流量（M3/s）；i：排水沟底纵坡。施工过程中吹填区内的尾水通过闸箱排到排水沟，闸箱和排水沟之间应设置铺设防冲刷塑料薄膜的急流槽。应通过闸箱控制排水速度，使水不能过快排除，保证总够的沉降时间。应定期清理排水沟中的清淤。尾水排入当地主要沟渠前，需经沉淀过滤以避免污染水源、鱼塘等。5应注意的问题在整个施工过程中，应随时掌握吹填区填土进度、质量、泥沙流失、围堰和排水口的各种情况，以保证吹填各工序协调、有序的进行。在施工过程但中，吹砂管线在吹填段内应频发移动，确保吹填砂厚度均匀。排水应彻底，没有排除的水会严重影响路基的密实度，吹填完成后应排水不少于2天后，开始整平工作。吹填过程中应进行必要的观测，沉降值稳定后，检测路基密实度，合格后再进行下一层的施工。应定期定人检测路基的密实度和含泥量。准确测量放样，保证路基设计宽度和边坡坡度及高程符合设计要求。用于施工过程中主要使用高压电源，因此应有专项高压用电方案，专人负责，以确保用电安全。6总结