1、概述
勉县至宁强高速公路，是国道108线陕西省境内的一部分，是沟通陕西、四川乃至西南诸省的交通要道。勉宁高速公路的修建，将会给汉中地区带来经济繁荣，具有显著的经济效益和社会效益。但是，勉宁高速公路沿线地质情况复杂，终点段宁强县境内30％的路段为软土路基，软土层变化较大，软土地基的稳定及变形比较突出，为了解决普通路基及路桥结合部位的工后沉降问题，使大部分沉降量在施工期内完成，尽量降低公路使用期的残余沉降量，设计上采用挖除换填，抛石挤淤和砂砾垫层方案，根据现场试验资料结果，本文谨对砂砾垫层施工方案进行研究、讨论。
2、现场条件
勉宁高速公路第十五合同段，地处宁强县境内玉带河中上游，路线基本沿河岸布设，与原有乡镇公路基本平行，河道天然砂砾储量丰富，路基范围多为稻田、池塘，淤泥厚度一般为0.5米，地下水位高度一般为1.2米。
根据室内试验结果分析，土壤类型位于塑性图A线以上，有机质含量小于5.0%，天然含水量大于35％，孔隙比大于1.0，快剪内磨擦角小于5°，属于粘质土类型。若按其成因分析，以有机质土及软粘土为主，含砂砾夹层，属于河漫滩相沉积。
3、处理方案
工程开工后，按照施工技术规范的要求，首先截源引流，排除地表积水，其次采用推土机配合装载机和自卸汽车，将地表淤泥清理外运，进行晾晒、压实，再铺设砂砾垫层。
4、试验成果分析
根据相关规范，按照理论与实际统一的原则，以现场工程具体条件为依据，以测试成果为基础，以数理统计分析为手段，以土力学基本理论为指导，区别不同厚度，不同机械组合，不同检查方法对实际测定值的影响，从而判断其数据的可靠性。
4.1松铺厚度30cm，采用光轮振动压路机压实（如表1）。
4.1.1推土机配合平地机整平，光轮压路机稳压一遍，振动光轮压路机压实。
表1
   主要指标
碾压遍数        平均含水量
（％）        平均压实度
（％）        标准差
（S）        保证率平均值(K)        平均沉降量(mm)
二        4.82        89.68        0.809        89.30        2.73
四        4.91        93.94        0.681        93.62        1.77
六        5.30        96.39        0.807        96.01        1.68
八        4.79        95.84        0.341        95.68        1.64
十        4.54        95.32        0.349        95.16        0.54
4.1.2小结
试验表明（如图1所示），随 着碾压遍数的增加，含水量增加；当碾压遍数达到一定程度（第六遍）时，含水量在不断减小。这说明，试验结果是符合砂砾层压实规律的。因为，在砂砾压实过程中，随着压实频率（振动频率）的增加，砂砾中毛细水在不断上升，表现在垫层表面呈湿润状态。但由于该试验层在施工过程中，前两遍是
在晚上压实的，第二天早上开始检测，故从图1中看到含水量上升不明显。当上午施工第四、第六遍时，含水量上升达0.4个百分点，升幅是比较明显的。但由于当天天气晴朗，温度较高，使砂砾层压实过程中失水过多，致使其含水量下降迅速，只碾压到第八遍，含水量即下降了0.5个百分点，若此时适当补充水分，相信压实度还会微弱升高的，但试验结果已经满足了试验目的和施工技术规范的要求。
试验还表明（如图2），随着碾压遍数的增加，压实度增加，当压实遍数达到一定程度（第六遍）时，压实度反而减小了。这说明砂砾层的压实度是符合土的压实规律的。试验发现，砂砾层在碾压过程中，随着振动频率的不断增加，其表层砂砾出现部分离析现象，这与含水量的损失有关，说明了砂砾层压实是不能超越某一压实遍数的。否则，它会破坏压实层表层结构和增加机械运行负担。
试验发现，试坑超粒径石量（≥38mm）比率比较稳定。从一百个试样分析，超粒径石料含量平均为14.84%，并未发现大于60mm的粗粒石料（少量过大粒径已经捡走）。按照《公路土工试验规程》JTJ050－93的规定，试样中粗粒组质量多于总质量50％的土称粗粒土，粗粒土中砾粒组质量多于总质量50％的土称砾类土。砾类土是可以采用灌砂法检测压实度的，且能满足《公路路基路面现场测试规程》的要求。
试验还发现，砂砾层的压实沉降与压实度成正比关系。但是，沉降量的检测存在一定的难度。实际施工中，某些测点在同一碾压遍数下，不可能都满足沉降量要求。若采取局部压实时，设备调头会破坏周围压实层结构；若采取施工段内全部碾压，又会出现压实反弹现象。因此，单一的沉降量与路其压实标准不相适应，无形中提高了压实标准。
按照《公路工程质量检验评定标准》JTJ071－98附录B的规定，路基压实度代表值K，即保证率平均值是对算术平均值增加（或减少）一个按要求的保证率所确定的保证值。高速公路路基保证率为95％，按照评定标准，当K≥K0且单点压实度Ki全部大于等于压实度规定值减2个百分点时，评定路段的压实度可得规定满分。如第四遍最小K值为93.62％，规定的压实度K0为93％时，减2％为91％，且单点Ki全部大于91％，说明该机械组合碾压四遍即能满足90区、93区的压实标准。同理，第六遍最小K值为96.01%，大于K0＝95％，减2％为93％，且单点Ki全部大于93％，所以碾压六遍即能满足95区之要求。
4.2松铺厚度30cm，采用拖式振动羊角碾碾压实(如表2)。
⒈推土机配合平地机整平，光轮压路机稳压二遍，羊角碾压实后，再采用光轮压路机碾压一遍。
表2
  主要指标
碾压遍数        平均含水量（%）        平均压实度（%）        标准差（S）        保证率平均值（K）        平均沉降量（mm）
二        4.84        94.38        1.048        93.92        2.05
四        4.61        94.86        1.356        94.27        1.36
六        4.61        98.16        0.799        97.81        1.50
八        4.74        97.38        1.358        96.79        1.45
十        5.39        95.84        0.951        95.42        0.91
4.2.2 小结
试验表明，振动羊足碾碾压与《公路路基施工技术规范》JTJ033-95第7.3.2条“羊足碾不适用砾类土的路基压实”的规定相符合。即从砂砾层压实含水量分析，并无规律可寻。虽然压实度符合路基压实标准，但是，砾料碾压时离析严重，破碎较多，表面含水量损失过大。所以，经分析羊足碾不适宜于砂砾垫层压实工作。
4.3松铺厚度20cm，采用光轮振动压路机压实（如表3）。
4.3.1推土机配合平地机整平，光轮压路机稳压一遍，振动光轮压路机压实。
表3
主要指标
碾压遍数        平均含水量（%）        平均压实度（%）        标准差（S）        保证率平均值（K）        平均沉降量（mm）
二        4.84        90.68        1.062        90.21        2.23
四        5.09        94.06        0.930        93.83        1.05
六        5.33        97.00        0.983        96.57        0.95
八        5.08        96.48        0.880        96.09        0.73
4.3.2小结
试验表明，若采用同类型机械组合施工，虽然压实层厚度不一致，但 压实曲线是符合土的压实规律的(如图3.4所示)。对比4.1.1机械组合，松铺厚度20cm仍需碾压四遍、六遍才能达到技术规范的要求，这显然是不经济的。
试验发现，每个试样超粒径石料含量不一致，说明料场砂砾的不均匀性，这就
要求我们对试验检测干密度进行校正。
5、结论
5.1通过试验路成果分析，砂砾垫层现场压实，其最佳机械组合为：6～8T平面光轮压路机，16～25T振动光轮压路机，T-120型推土机，D850型平地机，EQ140型洒水汽车；最佳松铺厚度为30cm；最佳含水量取值范围为4.5%～6.5%;碾压遍数对于90区、93区大于等于四遍，95区大于等于六遍，碾压速度不大于4km/h；原材料含泥量不大于5%，超大粒径石料在料场检走或敲碎。
5.2实际施工中，砾石的含量与最大干密度砾石含量往往不一致，按照技术规范的要求，需对最大干密度和最佳含水量进行校对，其公式为：
最大干密度按（1）式校正：
ρ′dm=       （1）
最佳含水量按（2）式校正：
ω。′ =ω。(1.001P)+0.01Pω2
式中：ρ′dm—校正后的最大干密度，g/cm3；
ρ′dm—粒径小于38mm试样击实后的最大干密度，g/cm3；
P—粒径大于38mm颗粒的含量，用小数表示；
GS′—粒径大于38mm颗粒的毛体积比重，精确至0.01；
ω。′—校正后的最佳含水量，%；
ω。—粒径大于38mm击实样的最佳含水量，%；
ω2—粒径大于38mm颗粒的吸水量，%；
3、若在碾压层内，从不同深度取样，将更能清楚地表明砂砾