強風化泥灰巖R34路基試驗及施工

中鐵十四局集團第二工程有限公司

摘要：本文結合阿爾及利亞東西高速公路建設過程中MI標路基施工，主要介紹了強風化泥灰巖R34作為路基填料的試驗論證和具體施工工藝的控制。

關鍵詞：R34；路基；試驗；施工

阿爾及利亞東西高速公路項目分東段、中段和西段三個部分，共計927公里。我單位承建中標段的M1、M2兩個標。其中M1標長36公里，位于布阿拉里季堡省境內。

1.工程地質概況

1.1工程簡介

M1標段主要為低山、溝谷及丘陵地貌，挖方地段覆土厚度一般0-2m，為碎石、角礫土為主。全線（片狀）泥灰巖廣泛分布，地段總長約33km，占全段總長的90%以上。強風化泥灰巖的厚度一般3-8m，個別達十余米，強風化泥灰巖以下為弱風化泥灰巖。

1.2土方調配思路

M1標共計填方約650萬 m3。挖方總量的9.8%為A2、C1A2類材料，約75萬 m3，根據GTR規定，可直接作為填料。

經過全面調查，探明本標段非泥灰巖取土場的儲量稀少，所以，如果不對強風化泥灰巖加以有效利用，填方將存在太大的料源缺口。

挖方總量中27%為強風化泥灰巖R34，約200萬m3。同時，在線路附近分布有大量的強風化泥灰巖取土料源。如果考慮將強風化泥灰巖利用作為填料，則土方調配困難的狀況將極大改觀。

1.3強風化泥灰巖R34作為路基填料的可能性

強風化泥灰巖在開挖過程中已碎裂成塊石土和碎石土，抗壓強度較低，可碾壓成土狀，已不具備巖石性質，更多的體現土的特性，Ip=13.35～15.04，直觀判斷具有作為路基填料的可能性。

2.試驗的技術路線

①通過室內試驗測定材料的Wn、WL、Wp、Ip，進行擊實試驗，為現場碾壓提供基礎數據。

②根據室內試驗成果，按最佳含水量調整現場填料含水狀況。

③按法國標準結合施工設備擬定施工參數，并通過現場碾壓及最終測試驗證參數。

④通過對路基挖方巖性的調查、勘察，確定試驗段成果的應用地段。

3.路基檢測標準

根據法國標準NF P 94-117-1規定，通過平板試驗測量變形模數（EV1 和EV2）或者用g射線密度計測量干密度gd來對路基壓實進行檢測，規定數值如下：

表1

工程部位gd干密度平板試驗

gdmoy（*）gdfc（*）EV2EV2 / EV1

土方上部397% gdOPN395% gdOPN3 50 MPa< 2.0

填方體395% gdOPN392% gdOPN3 50 MPa< 2.0

填方底面層390% gdOPN-3 30 MPa< 2.2

（*）gdmoy：在整層上的平均干密度

gdfc：（填方）底面層（8厘米以下處）的干密度。

4.試驗過程及成果分析

4.1試驗步驟

原材料物理力學指標試驗→原地面處理及檢測→填料攤鋪→灑水、燜料→碾壓→檢測。

4.2原地面處理

2007年8月20日開始整平處理，把清除完腐殖土的原地面翻挖30cm，灑水、碾壓。經檢測，壓實度、EV2、EV2/EV1均滿足CCTP規定要求。

4.3強風化泥灰巖R34路基試驗段施工

①料場原材料顆粒分析及物理指標試驗

原材料顆粒分析及物理指標試驗結果表2、表3：

表2

粒 徑

（mm）≤80≤50≤31.5≤20≤10≤5≤2≤1≤0.4≤0.2≤0.1≤0.08

所占比例

（%）10072.163.253.342.331.512.45.53.22.82.42.0

表3

物理指標天然含水量ω

（%）塑限含水量Wp

（%）液限含水量WL

（%）塑性指數Ip

數值4.2-4.6935.07-35.1520.11-21.7213.35-15.04

根據以上試驗結果，按GTR分類填料為C1B4，屬土質填料。

②室內擊實試驗

擊實試驗材料來源于PK255+860-PK256+000挖方段中的強風化泥灰巖，采用葡氏標準進行擊實。

擊實試驗結果：

表4

試驗內容最佳含水量WOPN（%）最大干容重γOPN（g/cm3）

試驗結果13.751.951

③施工工藝及流程

a、測量放線：每20米一個斷面測出碾壓后基底標高H1，每個斷面各測5點。根據壓實后的基底標高計算出路基的設計寬度，按照設計寬度每側加寬100cm作為布料的邊線。

b、布料：松鋪厚度控制在30cm。根據自卸車的容積計算出每車的卸料面積為42m2，用白灰灑出6m×7m方格網。

c、攤鋪整平：

推土機攤平→測出填土的松鋪標高H2→測填土含水量→灑水或晾曬至該填料最佳含水量±10%Wopn→推土機推平并碾壓兩次→平地機刮平→壓路機靜壓一遍→平地機精平。

d、碾壓：記錄碾壓遍數、壓路機的行走速度、振幅及振動頻率。

e、標高測量：測出碾壓后各點的標高H3，計算松鋪系數：（H2- H1）/（H3- H1）。

④碾壓參數

試驗時松鋪厚度按30cm計。

施工碾壓參數見下表5：

表5

序號工藝類別工藝參數

1本層額定厚度30cm

2壓實機夯實類型V4

3Q/S0.045m

4Q/L115 m3/h.m

5N7

6壓路機碾壓速度靜壓1.5Km/h

弱振2Km/h

強振3Km/h

7壓路機碾壓遍數靜壓1遍

弱振1遍

強振1遍

強振1遍

弱振1遍

靜壓1遍

靜壓1遍

8壓路機理論小時油耗量靜壓15L/h

弱振20L/h

強振25L/h

9壓路機的運行參數振動頻率弱振：27.5HZ；強振：31HZ

振幅弱振：1.1㎜；強振：2.1㎜

10碾壓時平均含水量12.5%

按上述參數碾壓后的各層測量結果如下表6：

表6

測量結果平均松鋪厚度（cm）壓實后平均厚度（cm）平均松鋪系數

數值第1層28.9624.831.17

第2層28.8924.761.17

第3層28.9624.831.17

⑤施工質量檢測及分析

質量檢測標準：壓實度（%）≥95，EV2≥50MPa，EV2/EV1 <2。

質量檢測點數見下表7：

表7

檢測內容壓實度EV2EV2/EV1

檢

測

點

數第1層自 檢1866

外部監督18

第2層自 檢1866

外部監督2133

第3層自 檢1844

外部監督1833

施工質量檢測成果見下表8：

表8

試驗內容壓實度

（%）EV2

（MPa）EV2/EV1結 果

試驗結果第1層94.41-10087.6-148.11.54-1.99滿足CCTP要求

第2層98.35-100109.5-155.61.45-1.88

第3層97.04-10093.2-101.71.71-1.95

⑥填料壓實后顆粒分析

碾壓后路基顆粒分析試驗結果見下表9：

表9

粒徑

（mm）≤80≤50≤31.5≤20≤10≤5≤2≤1≤0.4≤0.2≤0.1≤0.08備注

（VBS）

所占比例

%試樣110080.7273.1362.7951.4839.5934.5431.4028.8424.4821.3819.501.53

試樣2 10096.4887.9572.8557.5843.0837.7131.4926.4122.5320.781.33

從上述顆粒分試驗結果可看出，碾壓后填料的最大粒徑dmax<80mm，按GTR分類，其定名為C1B6、B5。而碾壓前為C1B4，說明經碾壓破碎后，顆粒進一步變小，轉變成為C1B6、B5。強風化泥灰巖填料碾壓前后均為土質類填料。

5.結語

5.1強風化泥灰巖R34作為路基填料的可行性

①強風化泥灰巖R34根據碾壓前后顆粒分析及物理指標試驗結果，均屬于土質類，并可采用葡式標準進行擊實試驗，確定最佳含水量WOPN和最大干容重γOPN。因此，強風化泥灰巖R34可以利用作為填料。

②通過在M1標段PK254+900-PK255+034段進行試驗，按照上述施工工藝及確定的碾壓參數進行驗證，各項指標均滿足法國標準的要求（在不采用羊角碾而采用YZ25振動壓路機進行碾壓的情況下仍滿足要求）。因此，強風化泥灰巖R34能夠利用作為填料。

5.2強風化泥灰巖R34作為路基填料的使用條件

盡管現場試驗表明強風化泥灰巖經過壓實轉變為B5、C1B6，更多地呈現土的特性，但土中少量粗顆粒的母巖成分仍為R34，受R34材料性質影響，應有條件的使用。

5.2.1控制填筑高度

①用于總高度小于10m的填方。

②總高度大于10m時，在上部10m內填筑。

5.2.2控制填筑部位

①只能填筑在PST以下部分。

②填方的浸水區域不能使用。

③地面橫向坡度大于20%時，上游填方坡腳以下部分不能填筑。

④地下水位于地表的段落，原地面以上1m內不能填筑。

5.3強風化泥灰巖R34作為路基填料的推廣價值

根據全線R34的性質分析，路基試驗段具有代表性，所確定的施工工藝及碾壓參數可以加以推廣，而 在M1標段充分利用R34作為路基填料也存在如下多方面價值。

①保護環境

全標段挖方中可利用的R34約為200萬m3。如果不對這部分材料不加以利用，將增加大量的取土場、棄土場。而沿線土地大部分為林地和斜坡地，大面積的土地征用將砍伐大量樹木，對生態環境將產生負面影響。

②節省投資

如果放棄強風化泥灰巖R34做填料，必將大大增加取土、棄土、占地、運量和環保的費用。

③確保工期

如果放棄強風化泥灰巖R34做填料，增加的取土場平均運距約50km。在同等碾壓工作面條件下，增加的運距將延長工期。