砂层作为一种常见的地基土质,具有透水性强、内聚力低、易松散变形等特点。将其作为路基填料时,若处理不当,极易在车辆荷载、地下水或降水作用下发生沉陷、翻浆、管涌等病害,严重影响道路的稳定性与使用寿命。因此,针对砂层路基的特性,采取科学有效的处理措施至关重要。
一、 地基预处理与密实加固
砂层地基的初始状态是处理的基础。对于表层松散砂土,通常需进行清理或必要的开挖置换。重点在于提高其密实度和承载力:
- 强夯法: 适用于处理深度较大的砂层。通过高能级重锤自由下落产生的巨大冲击能,使深层砂土瞬间液化并重新固结,显著提高地基承载力。需严格控制夯击能、夯点间距和遍数,并进行效果检测(如动力触探、载荷试验)。
- 振动碾压/冲击压实: 适用于浅层处理。采用大吨位振动压路机或冲击压路机进行分层碾压。高频振动力有效克服砂粒间的摩擦阻力,促使颗粒重新排列达到密实。关键在于控制碾压速度、遍数及填料含水量(对含细粒砂需适当)。
- 表层固化: 对于极松散或临时通道,可采用少量水泥、石灰等材料进行表层拌和固化,形成硬壳层。
二、 填筑材料选择与改性
路基填料本身的性能直接影响整体稳定性:
- 天然砂土利用: 优先考虑就地取材。需对拟用砂料进行级配、含泥量、CBR值等关键指标检测。级配不良的纯细砂或粉砂,其力学性能和抗变形能力较差。
- 材料改良: 当天然砂土性能不足时,需进行改良:
- 掺加粘性土: 向砂土中掺入适量低液限粘土(CL或ML类),改善其级配,提高粘聚力和整体性。必须严格控制掺配比例、拌和均匀度及含水率。
- 无机结合料稳定: 掺入少量水泥或石灰进行拌和。水泥能快速形成强度骨架;石灰则通过离子交换改善土性,降低塑性。需精确控制掺量(水泥通常3-6%,石灰8-12%)、拌和深度、含水率及压实时机,并确保及时养护。
- 外购优质填料: 在砂源匮乏或性能极差时,考虑采用级配良好的天然砂砾(Gravel-Sand, GS)或碎石土(Gravelly Soil)等作为填筑材料。
三、 结构层次强化与水稳设计
优化路基结构层设计是抵御变形的关键:
- 路基封层(隔离层): 在砂层路基顶面铺设一定厚度(通常≥20cm)的低渗透性粘土封层(压实度要求高),有效隔断地下水毛细上升及下渗雨水,保护其上结构层。
- 土工合成材料应用:
- 土工格栅/土工格室: 铺设于砂层内部或层间,利用其高抗拉强度和网孔嵌锁效应,分散荷载,约束侧向变形,显著提高路基整体性和抗变形能力。
- 复合土工膜: 在需要严格防渗的区段(如地下水位高),可作为隔离层或包边材料,防止水侵蚀砂基。
- 合理路拱横坡: 设置足够的路拱坡度(一般≥2%),确保路面降水能快速排离,减少下渗。
四、 完善综合排水体系
“治砂先治水”。完善的排水系统是砂基稳定的保障:
- 地表排水: 确保边沟、截水沟等设施畅通,有效收集并迅速引走路面及坡面汇水,防止冲刷路基坡脚和浸泡路基。
- 地下排水: 在地下水位较高或存在承压水风险路段,设置盲沟、渗沟或纵向集水沟等设施,有效拦截、疏导地下水,降低其对砂基的影响。盲沟填充料应具有良好的过滤反滤性能(如级配砂砾外包土工布)。
总结
砂层路基的有效处理是一个系统工程,重点在于充分认识其地质特性(松散、易变形、透水性强),并基于此采取针对性的综合技术措施。成功的关键在于严格把控地基预处理与密实加固的质量、科学选择与改良填筑材料、优化结构层次设计(特别是隔离层与加筋措施的应用)以及构建完善可靠的地表与地下排水体系。通过各步骤的精细化施工管理和严格质量检测,方能确保砂层路基的长期稳定,为道路工程奠定坚实可靠的基础。