天然砂礫石在道路底基層施工中的應(yīng)用

陶炳芳

（蘭州工業(yè)學(xué)院 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

天然砂礫石在道路底基層施工中的應(yīng)用

陶炳芳

（蘭州工業(yè)學(xué)院 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

底基層是路面重要的承重層，在一些特殊的地質(zhì)下若底基層材料選擇不合理，道路面層就會出現(xiàn)反射斷板及較嚴重的裂縫。結(jié)合戶縣新城路路基處理的工程實踐，介紹了將天然砂礫石作為道路底基層時對于砂礫石質(zhì)量的控制、施工工藝及施工中出現(xiàn)問題的解決措施，以期為今后遇到類似特殊地質(zhì)道路基層的施工提供參考。

砂礫石；底基層；質(zhì)量控制；施工

0 引言

戶縣新城路為戶縣縣城東西向道路，西起經(jīng)五號路，東至經(jīng)七號路，道路長5 129.638 m，規(guī)劃道路紅線寬度50 m。道路在樁號K0+420處與西余鐵路平面相交。根據(jù)地質(zhì)勘探資料，新城路穩(wěn)定地下水位埋深為2.2～5.0 m，屬潛水類型，水位年變幅2 m左右，水位較淺。道路結(jié)構(gòu)層底基層原設(shè)計為石灰穩(wěn)定土，施工時由于地下水位上升而受到影響，并引起道路基層破壞，達不到設(shè)計要求。在戶縣縣城附近其他已經(jīng)建成的市政道路中，道路底基層均采用灰土設(shè)計，由于地下水影響問題，道路面層反射斷板及裂縫較嚴重。建設(shè)單位對新建的新城路路基處理要求嚴格，加之新建道路為市政道路，要與附近數(shù)條已成道路相接等原因，致使該路面高程不能抬高。經(jīng)與建設(shè)單位、設(shè)計單位洽商，建設(shè)單位和設(shè)計單位同意將原先設(shè)計的灰土底基層變更為天然砂礫石底基層，厚度則維持不變。

由于天然砂礫石底基層在市政道路工程中應(yīng)用較少，且天然砂礫石在市政道路的施工技術(shù)及方案沒有具體可行性的依據(jù)，為此本課題組將道路樁號K4+000～K4+100機動車道作為試驗段。通過試驗段的施工，獲得與施工有關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)，以便指導(dǎo)和控制全線路基的施工質(zhì)量和進度。

1 天然砂礫石質(zhì)量控制

1.1 砂礫石材料級配要求

砂礫石材料屬于無粘結(jié)顆粒材料，強度的形成主要依靠顆粒之間的嵌擠、密實原理。因此對砂礫石原材料，首要一點就是砂礫石的級配必須滿足規(guī)范要求[1]。

本工程所用天然砂礫石產(chǎn)自戶縣澇河。對于天然砂礫石中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(jié)果符合規(guī)范要求，如表1所示。

表1 篩分結(jié)果表

1.2 天然砂礫石壓實度檢測[2]

根據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2007），對于最大粒徑大于37.5 mm的集料，不能用正常的重型擊實法來確定其最大干容重。若采用規(guī)程中的振動臺法來測定其最大干容重，則由于料場的天然砂礫石顆粒形狀、顆粒組成變異性較大，因此所測得的最大干容重數(shù)值差異性也較大。現(xiàn)場檢測的密實度所對應(yīng)的最大干容重?zé)o法查找，實際操作性差。因此借鑒公路天然砂礫石施工經(jīng)驗，采用水準儀測沉降的方法來確定壓實度。

具體做法是：按照《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTGF 801—2012）要求的壓實度檢測頻率，用石灰在天然砂礫石底基層表面布點，當壓路機碾壓后測得的高差小于規(guī)定值時，即可認為壓實度符合要求。

壓路機碾壓遍數(shù)及各測點相應(yīng)的沉降量見表2。

由表2可以看出，振動4遍后沉降值已穩(wěn)定在3 mm以內(nèi)，說明此時天然砂礫石已經(jīng)達到較高的壓實度，但振動5遍后有部分沉降值為負值，說明路基出現(xiàn)了回彈。初步確定碾壓遍數(shù)為4遍，沉降值控制在3 mm。

1.3 天然砂礫石最大干密度和最佳含水率確定[3]

在實驗室通過對比試驗，確定天然砂礫石的最大干密度和最佳含水率，見表3。由表3得出：天然砂礫石的最大干密度為2.20 g/cm3，最佳含水率為4.9%。

表2 壓路機碾壓遍數(shù)及各測點的沉降量

表3 天然砂礫石最大干密度和最佳含水率

2 天然砂礫石試驗段底基層施工工藝

天然砂礫石試驗段底基層施工工藝包括：施工準備→運輸和攤鋪集料→整型碾壓→養(yǎng)護→檢查驗收。

2.1 施工準備

新城路地下水位較淺，下承層施工前應(yīng)先進行降水施工，待水位下降后再進行下承層施工。砂礫石底基層的下承層表面應(yīng)平整、堅實，嚴格執(zhí)行《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ 1—2008），具有設(shè)計規(guī)定合格的高程、寬度、橫坡度，沒有松鋪現(xiàn)象，臨時排水良好；下承層的平整度和壓實度必須通過試驗檢查，并經(jīng)驗收合格。

2.2 運輸和攤鋪集料

2.2.1 攤鋪厚度的確定

天然砂礫石厚度為50 cm，一層攤鋪厚度較大，用振動壓路機碾壓時不能密實，應(yīng)分層攤鋪。當分三層攤鋪時，每層壓實厚度為17 cm，厚度較薄，第二層攤鋪時運輸車在砂礫石上運輸對路床影響較大，容易破壞路床。當分兩層攤鋪時，規(guī)范要求攤鋪厚度不應(yīng)大于30 cm，取攤鋪厚度為30 cm，按要求進行碾壓后測得壓實厚度為25 cm。兩層攤鋪厚度滿足底基層厚度要求，且符合規(guī)范要求，故攤鋪厚度取30 cm。

2.2.2 運料和攤鋪

首先根據(jù)路段底基層的寬度、厚度及預(yù)定的干密度計算各段需要的集料數(shù)量。擬定松鋪厚度為25 cm，根據(jù)每車料的方量和松鋪厚度在路床上打出網(wǎng)格，各網(wǎng)格橫向間距相等。用推土機將網(wǎng)格內(nèi)的天然砂礫石料推開，均勻攤鋪在預(yù)定寬度上，表面平整，預(yù)留路拱。砂礫石在攤鋪的時候，含水率應(yīng)比最佳含水率高出1%～2%，以補償攤鋪及碾壓過程中的水分損失。

2.3 整型碾壓

根據(jù)測量放樣對集料進行初步整型，整型作業(yè)可采用機械配合人工進行。當集料含水率等于或略大于最佳含水率時，應(yīng)及時進行碾壓。集料過濕需晾曬，過干需灑水。碾壓遵循先輕型后重型，先快后慢的原則。碾壓過程中，集料表面始終保持潮濕，如表面水蒸發(fā)太快，應(yīng)及時補灑少量的水。碾壓過程中如有彈簧、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時處理，使其達到質(zhì)量要求。本工程按前面確定的碾壓遍數(shù)為4遍碾壓即可。

2.4 天然砂礫石底基層的養(yǎng)護

天然砂礫石底基層在碾壓結(jié)束以后立刻用灑水車進行灑水養(yǎng)護，養(yǎng)生時間至少1周。如果不能及時攤鋪基層或必須經(jīng)過行車碾壓，則應(yīng)在開放交通后及時進行灑水養(yǎng)護。如果表面出現(xiàn)不平整，要及時用小粒徑砂礫及時填補碾壓，以保證天然砂礫石底基層的質(zhì)量。

2.5 天然砂礫石質(zhì)量驗收

天然砂礫石底基層其他各項質(zhì)量指標均應(yīng)符合《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ 1—2008）中的級配碎（礫）石底基層的要求。西安市正通市政工程試驗檢測有限公司對試驗段施工彎沉值進行了檢測，具體數(shù)據(jù)見表4。由表4可見，設(shè)計彎沉值為88.5 mm/（0.01 mm），實測彎沉值80.7 mm/（0.01 mm），符合設(shè)計要求。

表4 質(zhì)量驗收表

綜上所述可知：

（1）天然砂礫石符合技術(shù)規(guī)范要求，適宜作為戶縣市政道路特殊地質(zhì)條件下底基層填筑材料。

（2）所用天然砂礫石的松鋪系數(shù)為1.2，松鋪厚度不大于30 cm，壓實厚度為25 cm左右。

（3）作為路基填料的砂礫石含水率應(yīng)控制在4.9%左右。

3 試驗段施工中出現(xiàn)的問題及解決辦法

經(jīng)過研究，對試驗段施工中出現(xiàn)的問題制定了相應(yīng)的解決辦法，具體見表5。

表5 存在問題及解決辦法

4 正常段施工及檢測

試驗段施工結(jié)束后，根據(jù)試驗結(jié)果確定的施工工藝，在新城路全線快車道及慢車道進行天然砂礫石底基層的大面積施工，經(jīng)檢測彎沉值符合設(shè)計要求，施工質(zhì)量較好。西安市正通市政工程試驗檢測有限公司對正常段施工彎沉值進行抽檢發(fā)現(xiàn)，設(shè)計彎沉值為88.5 mm/（0.01 mm），實測彎沉值為87.6 mm/（0.01 mm），符合設(shè)計要求。

5 結(jié)語

（1）砂礫石透水性良好，阻斷了毛細水上升對路面基層和面層的破壞，使路面結(jié)構(gòu)整體表現(xiàn)穩(wěn)定。采用天然級配砂礫料作為路基填料，充分利用了天然資源，不僅保護了農(nóng)田，同時亦變廢為寶，合理解決了戶縣新城路地下水位高的低填方路段軟弱路基施工的難題。

（2）當?shù)靥烊簧暗[石資源豐富且距施工現(xiàn)場較近，采用砂礫石能合理利用當?shù)刈匀毁Y源。相比使用人工砂礫石，此舉節(jié)約了材料成本和運輸成本，具有良好的經(jīng)濟效益。

（3）采用天然砂礫石具備施工難度小、易掌握、施工進度快、受雨季影響小等特點，便于以后市政道路工程遇到類似特殊地質(zhì)市政道路基層的施工。

[1]高鈺。淺析公路路基天然砂礫石基層施工技術(shù)[J].科技博覽，2011(14):276-278.

[2]JTJ 034一2000,公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]梅迎軍。砂礫石作為道路基層的穩(wěn)定性分析[J].桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2006(3):218-221.

U416.213

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1009-7716（2017）08-0165-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.051

2017-03-14

陶炳芳（1976-），女，青海互助人，副教授，從事土木工程教學(xué)與科研工作。