2-砂(碎石)垫层施工工艺080325

    地基上填筑砂（碎石）垫层是常用的一种工艺。它是利用级配良好、质地坚硬的中粗砂或碎石、砾石等，经分层夯实，作基础的持力层，可提高基础下地基强度，降低地基的压应力，减少沉降量，加速软土层的排水固结；在软土层顶面铺设一层砂垫层，主要起浅层水平排水作用。

1 工艺特点

砂（碎石）垫层应用范围广泛；施工工艺简单，用机械和人工都可以使地基密实；施工工期短，造价相对较低。

2 适用范围

    （1）一般适用于3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基，不适用于加固湿陷性黄土和不透水的粘性土地基。

（2）路堤高度小于两倍极限高度，软土表面无透水性低的硬壳。

（3）软土层不很厚，或虽稍厚，但具有双面排水条件。

（4）当地有砂可取，运距不远。

（5）有较长的工后固结沉降时间。

3 工艺原理及设计要求

3.1 工艺原理

砂（碎石）垫层就是利用级配良好、质地坚硬的中粗砂或碎石、砾石等，经分层夯实，作为基础的持力层，提高基础下地基强度，降低地基的压应力，减少沉降量，加速软土层的排水固结。在软土层顶面铺设一层砂垫层主要起浅层水平排水作用,在路基荷载作用下将软基中的固结水通过砂层排入路基边沟。砂层对于基底应力的分布和沉降量的大小虽无显著影响，但可加速沉降发展，缩短固结过程。

3.2 设计要求

（1）砂、碎石垫层材料宜用中、粗砂，不得掺有粉细砂，含泥量小于5%，并应除尽其中的植物根系和杂质。采用天然级配砂砾料时，砾石强度不低于四级即洛杉矶磨耗率60%，最大粒径不大于50mm。

（2）注意控制路基的填筑设计，使加荷速率与地基承载力增加（排水固结）的速率相适应。一般情况下，地基的水平位移应不大于10mm/d，垂直位移量应不大于15mm/d。

（3）砂、碎石垫层宽度应宽出路基边脚0.5～1.0m，两侧以片石护砌。

（4）对承载力为100kPa左右、稳定性较好的淤泥质粘土粉土，当路基设计高度小于3.0m时，可采取部分挖填法，换填深度一般不小于2.0m；当路基高度大于3.0m，也可不予挖除，可采用齿墙式路基，即挖除路基基底两侧的软土，代之以透水性或性质良好的土质。每侧挖填宽度3.0m左右。

（5）对于承载力为50～80kPa、稳定性较差的厚度不大于3.0m淤泥，不管路基多高，均应全部挖除，换填透水性土，使路基落实到软基底部。当此类软土厚度大于3.0m时，可采用部分换填和在路基两侧填筑反压护道的措施，但换填深度不得小于3.0m，软土基底不得陡于1:15，否则应予以平整。

（6）对于稳定性差、承载力不大于30kPa的淤泥和泥炭，应予全部挖除将路基落实到底或采取其他设计方案加固处理，且其基底横坡不应陡于1∶20。

4 工艺流程

施工工艺流程见图1。

5 操作要点

5.1 施工准备

5.1.1 材料选择

砂石垫层材料，宜采用级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、石屑和碎石、卵石等，含泥量不应超过5%，且不含植物残体、垃圾等杂质。若用作排水固结地基的，含泥量不应超过3%；在缺少中、粗砂的地区，若用细砂或石屑，因其不容易压实，而强度也不高，因此在用作换填材料时，应掺入粒径不超过50mm，不少于总重30%的碎石或卵石并拌和均匀。若回填在碾压、夯、振地基上时，其最大粒径不超过80mm。

5.1.2 平整场地

（1）在合格的下承层上施工砂砾垫层，包括: 标高、平整度、压实度、横坡度等的检测。

（2）清理下承层上的杂物及浮土等，使其保持表面洁净，并适当洒水湿润。

5.1.3 测量放样

（1）放出半幅垫层的边线。

（2）打出卸料方格网。

5.2 施工工艺

5.2.1 铺设垫层

砂砾垫层采用汽车运输，平地机摊铺的施工方案。即将砂砾按试验室提供的级配掺配好后，由自卸车运至施工现场，按一定距离卸在路基上，由平地机进行摊铺。砂砾垫层摊铺采用“灰点跟踪法”进行标高、平整度及横坡度控制。

（1）按试验路段提供的卸料距离及数量在方格网内卸料。

（2）用推土机或平地机将砂砾摊铺均匀，采用灰点控制垫层的松铺厚度及标高、横坡度。 

（3）摊铺后的砂砾垫层应无明显离析现象，或采用细集料作嵌缝处理。

（4）经过整平和整形后，标高、横坡度等满足规定值时，即可进行碾压。

（5）每天作业段端头的纵横设置模板，其高度与该层厚度相同，并与路中线相垂直。

5.2.2  压实

（1）摊铺100m左右时即可开始碾压，作为一个碾压段。

（2）碾压程序为：先轻后重，由边向中，由低至高，后轮重叠1/2轮宽。碾压速度和碾压遍数按试验路段提供的数据。

（3）采用3Y10-12压路机进行初步稳压，再用12t以上的CA30振动压路机进行碾压，碾压时，后轮重叠1/2轮宽，后轮必须超过两段的接缝处。后轮压完路面全宽时，即为一遍。碾压一直进行到要求的密实度为止，碾压完成后表面无明显轮迹。压路机的碾压速度，头两遍采用1.5～1.7km/h，以后采用2.0～2.5km/h。

（4）路面两侧的碾压遍数增加两遍。

（5）碾压过程中的质量控制。现场人员发现问题，反馈信息，及时纠正，检测压实度、平整度，测量人员在压实过程中，跟踪检测标高，以保证铺筑层的厚度，设专人负责碾压管理工作。

5.3 质量检测

砂石垫层的施工质量检验，应随施工分层进行。检验方法主要有环刀法和贯入法。

5.3.1 环刀取样法

用容积不小于200cm3的环刀压入垫层的每层2/3深处取样，测定其干密度，以不小于通过试验所确定的该砂料在中密状态时的干密度数值为合格。如是砂石地基，可在地基中设置纯砂检验点，在相同的试验条件下，用环刀测其干密度。

5.3.2 贯入测定法

检验前先将垫层表面的砂刮去30mm左右，再用贯入仪、钢筋或钢叉等以贯入度大小来定性地检验砂垫层的质量，以不大于通过相关试验所确定的贯入度为合格。钢筋贯入法所用的钢筋的直径￠20，长1.25m，垂直举离砂垫层表面700mm时自由下落，测其贯入深度。

5.4 推荐的主要施工技术参数

见表1。

表1   砂和砂石垫层每层铺筑厚度及最优含水量

主要机具设备见表2。

表3  主要机具设备情况表

主要施工人员情况见表4。

表4  主要施工人员情况表

8.1 施工质量要求及检测方法

（1）采用装载机及其它配套设备将天然砂砾在料场按要求进行集中掺配，使其符合生产配合比的颗粒级配、最佳含水量（增加1%）要求。

（2）施工完成后应无明显压路机轮迹，压实度达到设计要求。

（3）砂垫层的检测采用K30荷载仪进行检测地基系数，核子密度仪检测压实系数。

8.2 质量控制要点

（1）试验室随时检测混合料的含水量、混合料的级配，发现异常情况及时进行调整。

（2）平地机后面设专人消除粗细料集料的离析现象，特别是对局部粗集料窝和细集料窝采用换填新混合料的方法进行消除或采用细集料作嵌缝处理。

（3）严格控制碾压方法、碾压速度和碾压遍数。

（4）及时对已完工程进行质量自检、互检和交接检。

（5）砂的含水量直接影响压实密度。在相同的碾压条件下，当达到最佳含水量时密实度最大，填料含水量波动范围控制在最佳含水量的+2%～-3%范围内，超出最佳含水量2%时应自然晾晒，含水量低于最佳含水量时应采用洒水车喷洒。

8.3  质量通病的处理

8.3.1  横向接缝处理

第一段在碾压后末端形成一斜坡，在第二天开始摊铺新混合料之前，将斜坡挖成一横向（与路中心线垂直）垂直向下的断面，然后紧接断面摊铺混合料。

8.3.2  纵向接缝处理

左右幅的纵向接缝设在分隔带内，施工中要尽量避免纵向接缝。不能避免纵向接缝时，纵缝按规范要求采取垂直搭接施工。

8.4  施工注意事项

（1）路面两侧多压2～3遍。

（2）碾压全过程应随碾压随洒水，使其保持最佳含水量。

（3）开始时，用相对较轻的压路机稳压，稳压两遍后，即时检测、找平，同时如发现砂窝或梅花现象，应将多余的粉料或碎石挖出，分别掺入适量的碎石或粉料，彻底翻拌均匀，并补充碾压，不能采用覆盖的方法处理。

（4）碾压中局部有“软弹”、“翻浆”现象时，应立即停止碾压，待翻松晒干或换含水量合适的材料后再行碾压。

（5）两作业段衔接处，应搭接拌和。第一段拌和后，留5～8m不进行碾压，第二段施工时，将前段留下未压部分，重新拌和，并与第二段一起碾压。

（6）禁止压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头和急刹车。

（7）采取措施保持水电的使用，注意环境保护。做好防风、防雨及安全生产工作。

9 安全及环保措施

（1）在推土机及平地机进行铺垫的时候，禁止工人在过程中进行局部找平，以免发生意外伤亡。

（2）现场施工员一定要严格控制施工机械有序堆放，防止施工机械相撞事故的发生。

（3）砂、碎石运载机械在运输过程中一定要注意行车安全，禁止运输车辆为了自身利益超载超速行驶，以免发生交通事故。

（4）运载汽车在运输砂、碎石的过程中，一定要用蓬布将砂石盖住，以免在行驶过程中砂石掉到公路上，影响道路环境。

（5）施工地点靠近居民区时，要派专人对相关道路进行清洁，防止尘土飞扬，影响当地居民生活。