垫层施工工法
黑龙江省龙建路桥第三工程有限公司
丛明 周宇宸
1 工法特点
垫层【bed course】指的是设于基层以下的结构层。其主要作用是隔水、排水、防冻以改善基层和土基的工作条件。垫层为介于基层与土基之间的结构层, 在土基水稳状况不良时,用以改善土基的水稳状况,提高路面结构的水稳性和抗冻胀能力,并可扩散荷载,以减少土基变形。
本工法研究总结出一套碎石垫层是一种直接置换地基持力层软弱土的处理方法；施工时将基底下一定深度的软土层挖除，分层填砂、碎石等强度较大的材料，并加以夯实振密。碎石垫层又是一种较简易的浅层地基处理方法，并已得到了广泛应用，处理地基时，宜优先考虑此法延长了高等级路面使用年限，社会效益非常显著；同时，本工法在原材料、施工安全及环保等方面没有特殊要求，只要严格控制各施工环节就能达到理想的质量目标，所以，本工法具有很高的推广价值。
2 适用范围
本工法是一种直接地基支持力层软软弱土的处理方法，适用于由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层，地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生
沉降的地基；适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土土地基及暗沟、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层处理；适用于处理淤泥、淤泥质土和充填土等饱和黏性地基；适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土、黏性土、湿陷性黄土、杂填土等地基。
3 工艺原理
碎石垫层施工采用一定厚度的高强度的碎石垫层置换浅层软弱土，能提高持力层的承载力，减少部分沉降量，加速软弱土层的排水固结，从而提高其强度及稳定性，避免地基土的塑性破坏。
4 施工工艺及操作要点 4.1施工工艺流程图
施工工艺流程图4.1.1 4.2操作要点 4.2.1材料管理
级配碎石垫层的原材料主要由粗集料、细集料等组成。粗集料的质量控制指标主要是碎石压碎值和颗粒组成，一般粗集料的压碎值不大于30％，针片状颗粒含量不大于20%；细集料主要是控制好石屑的颗粒组成、含泥量和掺加量,保证级配连续。
为便于控制混合料的级配，材料备料时宜按4档备料，分别是： 20mm～30mm碎石、10mm～20mm碎石、5mm～10mm碎石、0～5mm石屑 施工管理中应根据现场进度需要，有针对性地采取措施控制原材料质量：
1占先机、占主动、提前安排备料工作，确保各档集料按比例进场。
2加大抽查力度,除规范频率外必要时增加检验频率,杜绝不合格料进入现场。
3按省交通厅“双标”建设做好场地硬化等拌场建设，各种原材料堆放位置合理,各料堆之间设隔料墙,防止料与料之间相混。
4防水、防潮。对石屑进行覆盖防止因含水量差别较大而影响施工质量。
4.2.2混合料的配合比设计 1级配要求
液限应小于25%，塑性指数小于8%。结合目前应用的经验，一般可用连续型级配，对于交通量较大的宜选择用骨架密实型。 试验段施工前，施工单位及总监办试验室应进行试验，在确保强度、压实度的前提下，确定出各档集料的配合比例，合成级配应满足
设计级配范围的要求。并提出最佳含水量、最大干密度等技术指标。 如市高速某项目级配碎石垫层的最佳含水量为5.4%，最大干密度分别为2.301g/cm3。
2有关注意事项
级配碎石垫层的施工应充分重视骨料级配的重要性,在保证整体强度与均匀的同时,严格控制级配碎石垫层的空隙率,以充分发挥其增强路面结构层、透水、隔水、防冻等功能。
控制好关键筛孔级配碎石的关键筛孔为37.5mm、4.75mm、0.075mm 。应严格控制37.5mm筛孔通过率,除了常规室内试验外,根据施工是否离析情况或集料料源的情况,适当调整37.5mm筛孔通过量。如果出现离析情况,适当增加中间档集料含量,不能轻易调整室内试验确定的细料含量。
空隙率要求:严格控制4.75mm以下细料含量,细料不能过多,严禁对离析段落用4.75mm以下小料补充,粉料过于集中,起不到级配碎石隔路基水、下渗的作用。
根据施工情况把握好含水量的控制:根据运距及天气情况控制混合料出场含水量，一般情况下出场含水量略大于最佳含水量的0.5% ～1.0%，天气炎热或干燥情况下可提高到1%～2%，并在碾压前现场检测含水量，以确保混合料在最佳含水量状态下碾压成型。 4.3施工准备
1 将地基上表面的浮土和杂物清除干净，平整原有地基。 2 设置控制铺筑厚度的标志。
3 对级配砂石进行技术鉴定，应符合设计要求。 4.3.1分层铺设垫层
1 碎石垫层施工时，如深度不同时，基土面应挖成踏步和斜坡形，
搭茬处应注意压（夯）实，施工应按先深后浅的顺序进行。
2分段施工时，接茬处应做成斜坡，每层接茬处的水平距离应错开0.5m～1.0m，并应充分压（夯）实。
3 铺筑的砂石应级配均匀，如发现砂窝或石子成堆现象，应将该处砂子或石子挖出，分别填入级配好的砂石。
4 洒水：铺筑级配碎石在夯实碾压前，应根据其干湿程度和气候条件，适当地洒水以保持碎石的最佳含水量，一般为8％～12％。
5 碎石垫层的施工质量检验必须分层进行，每铺一层碎石垫层，应按规范要求检查，检测标准符合表1要求。
碎石垫层实测项目
1根据路宽、压路机的轮宽和轮距的不同，制订碾压方案，应使各部分碾压到的次数尽量相同，路面的两侧应多压2-3遍。
2整形后，当混合料的含水量为最佳含水量（+1%- +2%）时，应立即用轻型压路机并配合12t以上压路机在结构层全宽内进行碾压。直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩向路中心碾时，应重迭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。一般需碾压6—8遍。压路机的碾压速度，头两遍以采用1.5~1.7Km/h 为宜，以后宜采用2.0~2.5Km/h。
3严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车，应保证稳定土层表面不受破坏。
4碾压过程中，垫层的表面应始终保持湿润，如水分蒸发过快，应及时补撒少量的水，但严禁洒大水碾压。
5碾压过程中，如有“弹簧”、松散等现象，应及时翻开重新拌和或用其它方法处理，使其达到质量要求。
6经过拌和、整形的碎石垫层，应在试验确定的延迟时间内完成碾压，并达到要求的密实度，同时没有明显的轮迹。
7在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适，路拱和超高符合设计要求,终平应仔细进行，必须将局部高出部分刮除并扫出路外，对于局部低洼之处，人工进行精平。 4.3.3检验
1施工时应分层找平，夯压密实，应设置纯砂检查点用200cm³的环刀取样，测定干砂的质量密度，密实度检验合格后，方可进行下道工序施工。
2 用贯入法测定回填质量时，可使用贯入仪、钢筋等以贯入度进行检查，小于试验所确定的贯入度为合格。
3 施工过程中应对压实度、边坡、平整度等进行检测，检测标准符合表2中的要求。
5 人员、材料与设备 5.1人员
表5.1.1施工人员配备表
主要机具设备主要施工机械设备参见表4，数量和机械型号等根据工程规模、特点等进行调整配备。
5.3主要材料
级配碎石垫层的原材料主要由粗集料、细集料等组成。20mm～30mm碎石、10mm～20mm碎石、5mm～10mm碎石、0～5mm石屑四档。 6 质量控制
6.1易出现的质量问题 6.1.1基底处理不到位； 6.1.2分层厚度、密实度的控制； 6.1.3材料不洁净。
6.1.4采用环刀取样法检验时，要用容积不小于200㎝3的环刀压入垫层中的每层深度处取样，测其干密度，以不小于砂料在中密状态时的干密度为合格。
环刀取样点的数目，对大基坑每50～100㎡应不少于1点；对基槽每10～20 m应不少于1点；每个单独柱基应不少于1个点。采用贯入测定法检验时，先将垫层表面的砂刮掉30㎜，再用贯入仪、钢筋或钢叉等以贯入度的大小来定性地检验砂垫层的质量，以不大于通过相关试验确定的贯入度为合格。钢筋贯入采用φ20㎜，长1.25m的钢筋，垂直举离碎石垫层表面70㎜时自由下落，测其贯入深度。钢叉贯入法所用钢叉同水撼法，于50㎜高处自由落下，测其贯入深度。
6.2保证措施
6.2.1 将地基上表面的浮土和杂物清除干净，平整原有地基。 6.2.2 设置控制铺筑厚度的标志。铺筑砂石的每层厚度，一般为 15㎝～20㎝，不宜超过30㎝,分层厚度可用样桩控制。大面积的砂石垫层，铺筑厚度可达35㎝。
6.2.3 压实度按压实标准执行，为保证均匀压实，应注意压实顺序，并经常检查碎石的含水量、掺灰剂量和均匀性。
6.2.4为保证垫层边部的强度和稳定，施工时每侧超宽50cm填土压实，严禁出现贴坡现象。 7 安全措施
7.1主要安全风险分析安全风险包括各种机械设备操作安全、机械伤害等方面。
7.2各种机械操作人员和车辆加强安全动态管理，必须持证上岗，不准操作与操作证不符的机械，不准将机械设备交给无证人员操作。 7.3严禁在行走机械的前后方休息，行走前必须检查周围情况确认无障碍时鸣笛操作。
7.4 施工现场应设置警示标志，施工人员佩戴劳动防护用品，非
施工人员禁止进入施工区域。
7.5排专人在工地与既有道路出入口、工地内弃土运输、砂砾、碎石等材料运输的车辆行驶交通安全进行指挥。
7.6立以施工队为主体的安全保障机构，安全工作达标结果作为考核业绩的重要指标。
7.7展各种安全总结、评比活动，制定安全奖惩办法，奖励先进，对安全意识淡薄的进行处罚和督促，把安全作为一个永恒主题贯穿在施工过程中。
7.8坚持科学施工，严格操作规程，杜绝冒险蛮干、违章作业现象的发生。施工现场内设置必要的安全标示牌。
7.9在施工区域应作好防电、防火、防洪工作，防止发生一些意外伤害。
7.10按照保通方案，做好交通组织，由安检员及时处理突发事件。
8 环保措施
8.1施工中尽量减少对自然环境的破坏，合理规划施工便道、施工场地、固定行车路线，施工车辆和施工机械按规定路线行驶，不随意碾压线规定以外处，限制扩大人为活动范围，破坏地表植被。 8.2施工现场制定洒水防尘措施，指定专人负责及进清运废渣土及便道维修养护。
8.3自卸车后车厢增加挡板，防止掉渣。
8.4成立环保小组，制定环保措施，配备专职管理人员，专门负责检查、督促各项环保工作。
8.5尽量安排电动、机械施工，如用柴油机则采取措施防止漏油，对机壳进行覆盖围护，避免漏油污染。
8.6采取消声、吸声措施使施工噪音、振动达到施工场外环境标准。
垫层施工工法
黑龙江省龙建路桥第三工程有限公司
丛明 周宇宸
1 工法特点
垫层【bed course】指的是设于基层以下的结构层。其主要作用是隔水、排水、防冻以改善基层和土基的工作条件。垫层为介于基层与土基之间的结构层, 在土基水稳状况不良时,用以改善土基的水稳状况,提高路面结构的水稳性和抗冻胀能力,并可扩散荷载,以减少土基变形。
本工法研究总结出一套碎石垫层是一种直接置换地基持力层软弱土的处理方法；施工时将基底下一定深度的软土层挖除，分层填砂、碎石等强度较大的材料，并加以夯实振密。碎石垫层又是一种较简易的浅层地基处理方法，并已得到了广泛应用，处理地基时，宜优先考虑此法延长了高等级路面使用年限，社会效益非常显著；同时，本工法在原材料、施工安全及环保等方面没有特殊要求，只要严格控制各施工环节就能达到理想的质量目标，所以，本工法具有很高的推广价值。
2 适用范围
本工法是一种直接地基支持力层软软弱土的处理方法，适用于由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层，地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生
沉降的地基；适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土土地基及暗沟、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层处理；适用于处理淤泥、淤泥质土和充填土等饱和黏性地基；适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土、黏性土、湿陷性黄土、杂填土等地基。
3 工艺原理
碎石垫层施工采用一定厚度的高强度的碎石垫层置换浅层软弱土，能提高持力层的承载力，减少部分沉降量，加速软弱土层的排水固结，从而提高其强度及稳定性，避免地基土的塑性破坏。
4 施工工艺及操作要点 4.1施工工艺流程图
施工工艺流程图4.1.1 4.2操作要点 4.2.1材料管理
级配碎石垫层的原材料主要由粗集料、细集料等组成。粗集料的质量控制指标主要是碎石压碎值和颗粒组成，一般粗集料的压碎值不大于30％，针片状颗粒含量不大于20%；细集料主要是控制好石屑的颗粒组成、含泥量和掺加量,保证级配连续。
为便于控制混合料的级配，材料备料时宜按4档备料，分别是： 20mm～30mm碎石、10mm～20mm碎石、5mm～10mm碎石、0～5mm石屑 施工管理中应根据现场进度需要，有针对性地采取措施控制原材料质量：
1占先机、占主动、提前安排备料工作，确保各档集料按比例进场。
2加大抽查力度,除规范频率外必要时增加检验频率,杜绝不合格料进入现场。
3按省交通厅“双标”建设做好场地硬化等拌场建设，各种原材料堆放位置合理,各料堆之间设隔料墙,防止料与料之间相混。
4防水、防潮。对石屑进行覆盖防止因含水量差别较大而影响施工质量。
4.2.2混合料的配合比设计 1级配要求
液限应小于25%，塑性指数小于8%。结合目前应用的经验，一般可用连续型级配，对于交通量较大的宜选择用骨架密实型。 试验段施工前，施工单位及总监办试验室应进行试验，在确保强度、压实度的前提下，确定出各档集料的配合比例，合成级配应满足
设计级配范围的要求。并提出最佳含水量、最大干密度等技术指标。 如市高速某项目级配碎石垫层的最佳含水量为5.4%，最大干密度分别为2.301g/cm3。
2有关注意事项
级配碎石垫层的施工应充分重视骨料级配的重要性,在保证整体强度与均匀的同时,严格控制级配碎石垫层的空隙率,以充分发挥其增强路面结构层、透水、隔水、防冻等功能。
控制好关键筛孔级配碎石的关键筛孔为37.5mm、4.75mm、0.075mm 。应严格控制37.5mm筛孔通过率,除了常规室内试验外,根据施工是否离析情况或集料料源的情况,适当调整37.5mm筛孔通过量。如果出现离析情况,适当增加中间档集料含量,不能轻易调整室内试验确定的细料含量。
空隙率要求:严格控制4.75mm以下细料含量,细料不能过多,严禁对离析段落用4.75mm以下小料补充,粉料过于集中,起不到级配碎石隔路基水、下渗的作用。
根据施工情况把握好含水量的控制:根据运距及天气情况控制混合料出场含水量，一般情况下出场含水量略大于最佳含水量的0.5% ～1.0%，天气炎热或干燥情况下可提高到1%～2%，并在碾压前现场检测含水量，以确保混合料在最佳含水量状态下碾压成型。 4.3施工准备
1 将地基上表面的浮土和杂物清除干净，平整原有地基。 2 设置控制铺筑厚度的标志。
3 对级配砂石进行技术鉴定，应符合设计要求。 4.3.1分层铺设垫层
1 碎石垫层施工时，如深度不同时，基土面应挖成踏步和斜坡形，
搭茬处应注意压（夯）实，施工应按先深后浅的顺序进行。
2分段施工时，接茬处应做成斜坡，每层接茬处的水平距离应错开0.5m～1.0m，并应充分压（夯）实。
3 铺筑的砂石应级配均匀，如发现砂窝或石子成堆现象，应将该处砂子或石子挖出，分别填入级配好的砂石。
4 洒水：铺筑级配碎石在夯实碾压前，应根据其干湿程度和气候条件，适当地洒水以保持碎石的最佳含水量，一般为8％～12％。
5 碎石垫层的施工质量检验必须分层进行，每铺一层碎石垫层，应按规范要求检查，检测标准符合表1要求。
碎石垫层实测项目
1根据路宽、压路机的轮宽和轮距的不同，制订碾压方案，应使各部分碾压到的次数尽量相同，路面的两侧应多压2-3遍。
2整形后，当混合料的含水量为最佳含水量（+1%- +2%）时，应立即用轻型压路机并配合12t以上压路机在结构层全宽内进行碾压。直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩向路中心碾时，应重迭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。一般需碾压6—8遍。压路机的碾压速度，头两遍以采用1.5~1.7Km/h 为宜，以后宜采用2.0~2.5Km/h。
3严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车，应保证稳定土层表面不受破坏。
4碾压过程中，垫层的表面应始终保持湿润，如水分蒸发过快，应及时补撒少量的水，但严禁洒大水碾压。
5碾压过程中，如有“弹簧”、松散等现象，应及时翻开重新拌和或用其它方法处理，使其达到质量要求。
6经过拌和、整形的碎石垫层，应在试验确定的延迟时间内完成碾压，并达到要求的密实度，同时没有明显的轮迹。
7在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适，路拱和超高符合设计要求,终平应仔细进行，必须将局部高出部分刮除并扫出路外，对于局部低洼之处，人工进行精平。 4.3.3检验
1施工时应分层找平，夯压密实，应设置纯砂检查点用200cm³的环刀取样，测定干砂的质量密度，密实度检验合格后，方可进行下道工序施工。
2 用贯入法测定回填质量时，可使用贯入仪、钢筋等以贯入度进行检查，小于试验所确定的贯入度为合格。
3 施工过程中应对压实度、边坡、平整度等进行检测，检测标准符合表2中的要求。
5 人员、材料与设备 5.1人员
表5.1.1施工人员配备表
主要机具设备主要施工机械设备参见表4，数量和机械型号等根据工程规模、特点等进行调整配备。
5.3主要材料
级配碎石垫层的原材料主要由粗集料、细集料等组成。20mm～30mm碎石、10mm～20mm碎石、5mm～10mm碎石、0～5mm石屑四档。 6 质量控制
6.1易出现的质量问题 6.1.1基底处理不到位； 6.1.2分层厚度、密实度的控制； 6.1.3材料不洁净。
6.1.4采用环刀取样法检验时，要用容积不小于200㎝3的环刀压入垫层中的每层深度处取样，测其干密度，以不小于砂料在中密状态时的干密度为合格。
环刀取样点的数目，对大基坑每50～100㎡应不少于1点；对基槽每10～20 m应不少于1点；每个单独柱基应不少于1个点。采用贯入测定法检验时，先将垫层表面的砂刮掉30㎜，再用贯入仪、钢筋或钢叉等以贯入度的大小来定性地检验砂垫层的质量，以不大于通过相关试验确定的贯入度为合格。钢筋贯入采用φ20㎜，长1.25m的钢筋，垂直举离碎石垫层表面70㎜时自由下落，测其贯入深度。钢叉贯入法所用钢叉同水撼法，于50㎜高处自由落下，测其贯入深度。
6.2保证措施
6.2.1 将地基上表面的浮土和杂物清除干净，平整原有地基。 6.2.2 设置控制铺筑厚度的标志。铺筑砂石的每层厚度，一般为 15㎝～20㎝，不宜超过30㎝,分层厚度可用样桩控制。大面积的砂石垫层，铺筑厚度可达35㎝。
6.2.3 压实度按压实标准执行，为保证均匀压实，应注意压实顺序，并经常检查碎石的含水量、掺灰剂量和均匀性。
6.2.4为保证垫层边部的强度和稳定，施工时每侧超宽50cm填土压实，严禁出现贴坡现象。 7 安全措施
7.1主要安全风险分析安全风险包括各种机械设备操作安全、机械伤害等方面。
7.2各种机械操作人员和车辆加强安全动态管理，必须持证上岗，不准操作与操作证不符的机械，不准将机械设备交给无证人员操作。 7.3严禁在行走机械的前后方休息，行走前必须检查周围情况确认无障碍时鸣笛操作。
7.4 施工现场应设置警示标志，施工人员佩戴劳动防护用品，非
施工人员禁止进入施工区域。
7.5排专人在工地与既有道路出入口、工地内弃土运输、砂砾、碎石等材料运输的车辆行驶交通安全进行指挥。
7.6立以施工队为主体的安全保障机构，安全工作达标结果作为考核业绩的重要指标。
7.7展各种安全总结、评比活动，制定安全奖惩办法，奖励先进，对安全意识淡薄的进行处罚和督促，把安全作为一个永恒主题贯穿在施工过程中。
7.8坚持科学施工，严格操作规程，杜绝冒险蛮干、违章作业现象的发生。施工现场内设置必要的安全标示牌。
7.9在施工区域应作好防电、防火、防洪工作，防止发生一些意外伤害。
7.10按照保通方案，做好交通组织，由安检员及时处理突发事件。
8 环保措施
8.1施工中尽量减少对自然环境的破坏，合理规划施工便道、施工场地、固定行车路线，施工车辆和施工机械按规定路线行驶，不随意碾压线规定以外处，限制扩大人为活动范围，破坏地表植被。 8.2施工现场制定洒水防尘措施，指定专人负责及进清运废渣土及便道维修养护。
8.3自卸车后车厢增加挡板，防止掉渣。
8.4成立环保小组，制定环保措施，配备专职管理人员，专门负责检查、督促各项环保工作。
8.5尽量安排电动、机械施工，如用柴油机则采取措施防止漏油，对机壳进行覆盖围护，避免漏油污染。
8.6采取消声、吸声措施使施工噪音、振动达到施工场外环境标准。