天然砂礫石底基層在市政道路中的應用研究

李強

摘 要：通過科學有效地控制材料級配、含水量、分層厚度、壓實機具種類、碾壓遍數，解決了由于天然砂礫顆粒粒徑差異性導致檢測難度大、含水量難以控制等諸多因素，保證了質量和工期，為該地區后續類似工程積累了經驗。

關鍵詞：砂礫石 市政 應用研究

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（c）-0051-02

1 工程簡介

1.1 工程概況

西咸新區灃東新城是陜西省西咸新區的重要組成部分，規劃總面積159.3 km2，因渭河、灃河貫穿全城，地質情況較為復雜。

灃東新城某道路，設計長度4 129.638 m，規劃道路紅線寬度50 m。設計道路底基層為20 cm厚3∶7灰土，基層為二灰碎石，面層為瀝青混凝土路面。為城市主干路I級路，設計車速60 km/h，設計年限20年。

1.2 工程地質及水文

地勘報告顯示：道路地層由全新統填土或耕土、沖洪積黃土狀土及上更新統質粘土、細沙組成；地下水位埋深為2.2～5 m，屬潛水類型，年變幅2 m左右，水位較淺。

1.3 道路結構層設計變更

2015年8月，在底基層原設計石灰穩定土施工時，因前期連續降雨地下水位上升，石灰穩定土施工質量未達到規范要求。為保證工程質量，經工程建設五方責任主體踏勘協商，同意將原設計灰土層變更為天然砂礫石，并對路床下30 cm雜填土用天然砂礫換填處理，變更后天然砂礫石總厚度為50 cm。

1.4 課題背景

為了順利施工，經研究學習，發現天然砂礫石在該工程施工中存在以下難題：（1）天然砂礫石底基層在西安市政道路工程中應用較少；（2）市政道路天然砂礫石基層施工沒有具體可行性的依據，驗收規范中沒有明確的檢驗驗收標準；（3）項目部管理人員缺乏天然砂礫石的施工經驗。以上不利因素為施工帶來一定困難，也成為研究重點。

1.5 課題試驗段的確定

（1）將道路樁號k3+000-k3+100機動車道作為試驗段，積累施工經驗及技術數據，指導和控制后續的施工質量和進度。（2）試驗段長100 m，寬16 m，路面結構自上而下分別為12 cm厚瀝青混凝土路面；30 cm厚二灰礫石基層；50 cm厚天然砂礫石底基層；道路結構層總厚度92 cm。（3）擬用于試驗段的設備：DSZ2水準儀2套、挖掘機、平地機、振動壓路機、光輪壓路機（18T）、推土機、裝載機、灑水車各1臺，自卸汽車10輛。

2 課題研究

（1）課題內容：①天然砂礫石的級配控制；②填料攤鋪厚度的確定；③填料壓實度檢測和壓實遍數確定；④填料最大干密度和最佳含水量確定。（2）課題目的：通過研究和具體實施，為后續類似市政道路工程施工積累有關的施工技術數據和施工經驗。

3 天然砂礫石碾壓質量控制

該工程所用天然砂礫石產自長安區灃河，粒徑在54～200 mm。參照《公路路面基層施工技術規范》中的技術指標和實際篩分結果，在施工中把最大粒徑控制在150 mm以下，其中37.5 mm以下各級粒徑的通過率符合《公路路面基層施工技術規范》中砂礫底基層的級配要求。

（1）級配要求、雜質分揀及含水量控制：天然砂礫石中對于37.5 mm以下的砂礫石進行篩分，除去個別明顯粗骨料集中和細骨料集中的料堆外，其余料堆篩分結果符合規范要求。

①填料級配優化：針對天然砂礫石級配不連續，研究人員通過增加相應的單一粒徑的礫石或砂來調整天然級配，使其符合要求。對于超過150 mm的顆粒在人工配合機械攤鋪時采用人工或機械篩選。②施工現場雜質分揀：在采集天然砂礫石時，必須清除表層腐植泥土，同時要求攤鋪過程中及時清理礫料中的雜質。施工中采取了裝車篦篩法、人工篩撿法和機械篩選法等方法加以控制。③填料含水量控制：天然砂礫石含水量受外界環境影響較大，且不易控制，對運輸到現場的材料應加強含水量檢測，攤鋪時的天然砂礫石含水量應大于最佳含水量1%～2%。施工中采取了晾曬法、噴淋法等方法加以調整。

（2）填料壓實度、碾壓遍數及沉降量檢測：①壓實度檢測：根據《公路土工試驗規程》，對于最大粒徑大于37.5 mm的集料，借鑒公路天然砂礫施工經驗采用水準儀測沉降的方法確定壓實度。 ②確定碾壓遍數及沉降量：在攤鋪好的天然砂礫石用白灰進行布點，首先，用18 t壓路機靜壓兩遍，再用20 t壓路機振動碾壓一遍后，用水準儀測量測點高程，計算出沉降值；然后再用20 t壓路機振動碾壓一遍后，用水準儀測量測點高程，計算出沉降值；直到振動碾壓5遍后，根據每次振動碾壓后水準儀測量測點高程，計算出沉降量。

（3）天然砂礫石最大干密度和最佳含水量確定：在試驗室通過對比試驗，將所用天然砂礫石過37.5 mm的篩片，按照無機結合料穩定土重擊試驗可測得篩選后的天然砂礫石的最大干密度和最佳含水量。經計算，天然砂礫石的最大干密度為2.20 g/cm3和最佳含水量為4.9%。

（4）天然砂礫石底基層施工工藝：施工準備→運料攤鋪→整平→碾壓→初期養護→檢查驗收。

①攤鋪厚度確定：天然砂礫石厚度為50 cm，一層攤鋪無法保證壓實度，應分層攤鋪，分層攤鋪厚度取30 cm。

②運料攤鋪：在試驗段取寬8 m長50 m快車道作為一個攤鋪段，運輸采用奧龍自卸汽車，每車約22方。施工人員根據每車料的方量和松鋪厚度在路床上打出網格，卸料時一車一格，控制單位面積上的松鋪數量。網格橫向間距=22÷9÷0.3=8.15 m。在運輸開挖砂礫料時，每填3 000 m3做一個級配篩分試驗，及時對堆料進行級配優化，優化后再進行級配篩分試驗，確保原材料為級配良好的砂礫料且符合技術規范要求。

③整平：其一，粗平：用推土機將網格內的天然砂礫石料推開，均勻攤鋪在預定寬度上，表面平整，預留路拱。其二，精平：粗平完成后恢復中線，每10 m設一樁，放出底基層邊線，以便控制底基層的寬度和高度。復測后用平地機進行精平。精平時由外側向內側進行刮平，測量員檢查松鋪高程及松鋪厚度，符合要求后壓路機碾壓。

④碾壓：其一，碾壓原則：路面兩側應多壓1～2遍，以保證邊緣壓實度，直線和不設超高的平曲線段，由兩側路肩開始向路中心碾壓；在設超高的平曲線段，由內側路肩向外側路肩進行碾壓。嚴禁壓路機在己完成的或正在碾壓的路段上調頭或急剎車，以保證底基層表面不受破壞。其二，按確定的碾壓遍數進行碾壓，及時檢測壓實度。對壓實度不符合要求的繼續碾壓直至壓實度合格為止。其三，該工程結合以上原則，碾壓遍數為4遍，路面兩側碾壓5～6遍，輪跡重疊，沉降量控制在3 mm以內。

⑤初期養護：碾壓結束合格后，立即保濕養生，養生期不小于7 d。

⑥基層質量驗收：底基層彎沉、平整度、縱斷高程、寬度、厚度和橫坡應符合《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》CJJ1—2008中的級配碎（礫）石底基層的要求。表面平整、密實、無細顆粒集中、無雜物和松散現象，用重型壓路機碾壓，無明顯輪跡。

4 結語

（1）利用砂礫石良好的透水性和水穩定性，合理解決了地下水位高的低填方路段軟弱路基施工的難題；（2）工程所在地天然砂礫石資源豐富且距施工現場較近，具有良好的經濟效益。（3）通過科學有效地控制材料級配、含水量、分層厚度、壓實機具種類、碾壓遍數，解決了由于天然砂礫顆粒粒徑差異性導致檢測難度大，含水量難以控制等諸多因素，保證了質量和工期，為該地區后續類似工程積累了經驗。

參考文獻

[1] 張建民.砂土的可逆性和不可逆性剪脹規律[J].巖土工程學報，2000，22（1）：12-17.

[2] 邵生俊，謝定義.土的變形非線性與剪縮剪脹性新認識[J].巖土工程學報，2000，22（1）：72-76.