山皮碎石土在高等級公路中應用的試驗研究

白 璐

(許昌學院 土木工程學院，河南 許昌 461000)

山皮碎石土在高等級公路中應用的試驗研究

白 璐

(許昌學院 土木工程學院，河南 許昌 461000)

山皮碎石土作為筑路材料，具有顆粒不均，施工質量難以控制等問題，針對這一問題，通過室內試驗，分析水泥穩定山皮碎石土在高等級公路補強層應用中不同碎石摻量下的物理力學性質，確定現場檢測壓實度的方法，為合理利用當地資源開辟了一條新途徑.

山皮碎石土；室內試驗；壓實度檢測

隨著我國道路建設規模的不斷發展，新建和改建工程逐年增加，修建道路需要占用大量土地資源及建筑材料，這帶來了財政、國土資源和環境問題.如何實現道路建設的經濟化、環保化，是一個急需解決的問題.我國許多地區屬于山區，常年干旱少雨，粘土資源缺乏，但通常都有大量的山皮碎石土，因此，可就地取材采用山皮碎石土作筑路材料.在植被較稀疏、運輸又較方便的山坡、低丘等地，采取集中取土的措施，把修路造地和平整土地較好地結合起來，這不僅可減少農村公路建設中占用的土地量，減少廢渣對周圍環境的污染，還能更好地改造環境，增加可用土地的數量，既可節約資金又能保護環境[1].

1 試驗材料

1.1 材料組成

水泥：河南禹州天瑞P.C32.5復合硅酸鹽水泥.

集料：河南禹州地區山皮碎石土.

1.2 山皮碎石土質量要求

根據試驗數據及以往施工經驗確定山皮土的質量應滿足以下要求：(1)山皮土不能用砂料或土摻拌，也不允許摻有樹根、草皮或腐殖土等雜質；(2)山皮土CBR值滿足規范要求；(3)填料粒徑不得大于層厚的2/3[2].

2 水泥穩定山皮碎石土室內試驗

2.1 試驗方案

根據質量要求，設計補強層的厚度為15 cm，所以將原狀山皮碎石土中大于100 mm的山皮石予以剔除，設計采用4%的水泥進行水泥穩定山皮碎石土配合比設計.首先進行水泥劑量和山皮土液塑限測定，經測定山皮土的液限為27.5，塑限為15.8，塑性指數為11.7.依據《公路土工試驗規程》(JTG E40-2007)和《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTG E51-2009)進行顆粒分析、標準擊實試驗和無側限抗壓強度試驗.室內配合比設計采用質量比，設計方案如下：(1)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量30%)；(2)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量40%)；(3)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量50%)；(4)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量60%)；(5)4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量70%).其中山皮石均采用外摻法.試件采用直徑和高均為150 mm的圓柱體試件，每組試件數目為13個.

2.2 室內試驗結果及分析

2.2.1 物理性質分析

由于各地自然環境不同，山皮碎石土的性質也有所區別.以河南禹州無梁地區山皮碎石土為例，依據《公路土工試驗規程》(JTG E40-2007)要求，經過篩分試驗，得到不同配合比設計方案下山皮碎石土的顆粒分析見表1至表5.

表1 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量30%)物理性質

表2 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量40%)物理性質

表3 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量50%)物理性質

表4 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量60%)物理性質

表5 4%水泥+山皮碎石土(山皮石摻量70%)物理性質

由表1至表5可見，山皮碎石土是一種粗粒土，其中所含集料多為礫石和漂石，具有棱角分明、強度高、顆粒分布不均、取土位置不同差異大的特點[3].

2.2.2 山皮碎石土擊實試驗

由上述試驗可知，山皮碎石土顆粒組成不均勻，取土時間、地點、方位不同，其顆粒組成有較大差異，鑒于山皮土不均勻性對試驗及施工質量的影響，對粒徑大于100 mm的山皮石予以剔除，以30%～70%摻量的山皮石與山皮碎石土中所含土體進行拌合，進行室內標準擊實試驗，通過室內標準擊實試驗確定30%、40%、50%、60%、70%山皮石摻量情況下的最大干密度，其余期間山皮石摻量按內插法獲得最大干密度.在施工中確定壓實度時，將山皮碎石土中實際山皮石含量與室內標準試驗確定的山皮石摻量相對照，獲得對應的標準最大干密度，進一步確定其壓實度.通過擊實試驗得到各摻量下的最大干密度和最佳含水量，試驗結果見表6.

由表6可知，水泥穩定山皮碎石土作為高等級公路路基頂面補強層材料時，通過室內標準擊實試驗測得,隨著山皮碎石土中碎石摻量的增加，其最大干密度基本成正態分布，最佳含水量隨碎石摻量增加而減少.在具體實施中可以根據不同碎石含量在其最佳含水量下進行施工，獲得工地實測最大干密度，進一步計算壓實度.

2.2.3 山皮碎石土無側限抗壓強度試驗

無側限抗壓強度是指試樣在無側向壓力條件下，抵抗軸向壓力的極限強度.在三軸試驗中，在不加任何側向壓力的情況下，對圓柱體試樣施加軸向壓力，直至試樣剪切破壞為止.水泥穩定山皮碎石土作為一種無機結合料，通過測定其7天無側限抗壓強度，對結合料承載能力加以評定，試驗結果見表7.

表6 室內標準擊實試驗結果

表7 強度試驗結果

根據《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTG E51-2009)要求，設計抗壓強度為1.5 MPa，由表7可見，水泥穩定山皮碎石土7天抗壓強度能夠滿足高等級公路路基頂面補強層的強度要求，水泥穩定山皮碎石土無側限抗壓強度隨碎石含量的增加而增加[3].

3 結語

通過試驗研究表明，在合理的級配下，水泥穩定山皮碎石土作為高等級公路補強層應用，其材料性能符合設計及施工規范要求.在施工中既能保證工程質量、就地取材，又能降低建設成本、減少水土流失，是一條較好的利用新途徑.

[1] 李春浩，余承華，何聯政，等.水泥穩定山皮碎石土基層路用性能研究[J].路基工程，2010(6):163-166.

[2] 劉國富.山皮碎石土路基施工技術研究[J].山西建筑，2009(9)：291-292.

[3] 霍書秀.山皮土在路面基層中的應用[J].河北交通科技，2005，2(3)：10-13.

[4] 李鳳梅.山皮碎石土的路用性能研究[J].交通標準化，2006(7)：109-111.

責任編輯：衛世乾

Experiments on The Application of Hill-skin Gravel Soil in High Grade Road Consrtuction

BAI Lu

(SchoolofCivilEngineering,XuchangUniversity,Xuchang461000,China)

As a construction material of road, hill-skin gravel soil with its uneveness, cannot make sure the high quality of roads when used as raw materials. Through laboratory tests, researchers analyzed physical properties of the soil on the condition of different gravel mix and determined a new way of detecting the degree of compaction on the spot to solve these problems. All of these led us to a new way towards the rational utilization of local resources.

hill-skin gravel soil; laboratory test; compaction test

2015-10-27

2016年度河南省高等學校重點科研項目(16B580004)；2015年許昌市科技發展計劃項目(1504007)；2015年許昌學院產學研項目(2015CXY10)；2015年許昌學院橫向項目(2015007)

白 璐(1984—)，女，河南許昌人，碩士,研究方向：道路工程.

1671-9824(2016)02-0112-03

U414

A