河灘礫石在路面底基層中的應用研究

(云南公投景文高速公路有限公司 云南 昆明 665000)

引言

路面底基層的強度和穩定性取決于材料之間的內摩阻力和粘結力，常用的底基層有級配碎石、級配礫石、水泥穩定碎石、水泥穩定礫石等。石灰巖碎石在云南省大部分地區儲量豐富，易于開采，價格合理；碎石表面粗糙，保水效果好，利于施工壓實；巖碎石棱角性好，壓實后嵌擠效果好，CBR強度值高；碎石中的石粉經水化作用有利于碎石層的板結，在荷載作用下不易松散。因此，石灰巖級配碎石是云南省公路工程中使用最普遍的底基層材料。但是，在普洱、臨滄的部分地區，優質的石灰巖儲量不多，有的運距過遠，近年來由于附近工程建設項目多，需求高漲，造成碎石價格居高不下，供應量嚴重不足，既增加了工程造價，又影響了工程進度和質量。因此，有必要結合普洱、臨滄地區的實際情況，探索采用其他材料修筑路面底基層的可能性。

景文高速公路為云南省景東縣至文東縣連接道路，臨近紅河流域李仙江川河段，該河段內有豐富的可開采的河灘礫石，價格便宜，供應量充足，如果能用于路面底基層，一方面可以有效保證材料供應和工程進度；另一方面可大幅節約建設成本。但是，云南省在礫石應用于高速公路底基層的案例不多，經驗也不夠豐富，因此景東地區的河灘礫石究竟能否用于景文高速公路路面底基層、如何才能更合理的應用以保證底基層質量，這些問題需要經過試驗研究進行科學的論證。

本文結合景文高速公路的實際工程需求，通過室內試驗、試驗段施工，從原材料質量、混合料級配、施工工藝、質量檢測等方面，對河灘礫石在景文高速公路路面底基層的應用進行了較系統的研究，論證了河灘礫石在景文高速公路底基層應用的可行性，并驗證了可用于指導景文高速公路施工的級配礫石目標級配、施工參數和性能參數。

一、原材料

試驗所采用的原材料產自景東縣川河，為開采后自加工的軋制卵石，根據《公路土工試驗規程》(JTG E40-2007)，對原材料性能進行檢測，檢測結果見表1。

表1 原材料性能檢測結果

二、目標配合比

集料的各項指標均能滿足規范要求，為了對比石屑對級配礫石影響，確定了級配1(摻石屑)和級配2(不摻石屑)兩種級配，各檔料的摻配比例和礦料合成級配如表2和表3所示。

表2 級配礫石礦料配比組成

表3 礦料的合成級配通過率明細表

其中級配1的目標級配和驗證級配曲線如圖1所示：

圖1 目標級配、驗證級配曲線對照圖

采用重型擊實試驗確定設計級配混合料的最大干密度和最佳含水量，并用振動成型試驗對最大干密度進行驗證，振動成型時間為120s，驗證結果見表4。

表4 最大干密度與最佳含水量試驗驗證結果

由上表驗證結果可知，摻石屑后級配礫石的最大干密度提高。但是兩種級配下振動成型得到的最大干密度均小于重型擊實試驗結果，異常的原因可能是由于礫石的棱角性相對較差，加之振動成型儀激振力過大卸載后成型的試件反彈，導致混合料嵌擠不密實所致。再次重新取樣，進行重型擊實和振動成型試驗，對振動成型試驗參數進行調整，將振動時間調整為90s，測得的最大干密度和最佳含水率如表5所示。

表5 最大干密度與最佳含水量試驗驗證結果

從試驗結果來看，縮短振動時間，可以適當提高最大干密度。但是從兩次試驗結果來看，級配礫石的最大干密度總體偏小，原因可能是由于礫石比較圓滑，棱角性不理想。

三、 試驗路段施工

(一)試驗路段生產配合比調整

對試驗路段擬設置的配比參數進行驗證，通過級配礫石混合料的篩分試驗，發現4.75mm篩孔的通過率為39.4%，對比目標通過率的34%(或34.2%)，生產級配偏細。鑒于上述情況，重新調整了生產配比，將生產配比調整為表6。取調整配比后的混合料進行篩分，篩分結果表明混合料4.75mm篩孔的通過率為38%，仍比目標值34%高4%。因此，在試驗路段的生產配比調整為表6中試驗路段建議摻配比例。

表6 級配礫石新生產配比

(二)試驗路段配合比驗證

對試驗路段取樣后進行篩分，篩分結果如圖2所示。結果顯示試驗路段取樣的混合料級配與目標級配在關鍵篩孔的復合性較好。從圖上看出，試驗路段的混合料級配4.75mm通過率偏高，建議減少0-5mm粒徑的比例，增加20-30mm這一規格的集料，修改后的生產配合比如表7所示：

圖2 級配礫石試驗路段混合料級配

集料編號1#(礫石)2#(礫石)3#(礫石)4#(礫石)5#(石屑)集料規格20～3010～205～100～50～5摻配比例(%)1738151515

(三)試驗路段檢測

經檢測，試驗路段現場平均干密度為2.368g/cm3，根據試驗路段彎沉試驗結果，50個壓實度檢測點檢測結果均滿足規范不小于97%的要求；試驗段代表彎沉值為137.5(0.01mm)，小于139.4(0.01mm)的竣工驗收彎沉值。對試驗段的級配礫石混合料取樣進行了CBR強度試驗，三組平行試驗的CBR平均值為120%，滿足CBR值不小于100%的規定要求。

四、結語

(1)景東縣當地天然礫石資源豐富，通過對川河河段內開采的礫石進行了試驗分析，結果表明該河段內礫石的性能符合規范要求，可作為筑路材料。

(2)天然礫石的開采地點離施工地點較近，在減少環境破壞的同時能夠便利施工，節約了原材料和施工成本，社會和經濟效益較高。在礫石中摻加石屑，可以增加礫石之間的嵌擠性，提高級配礫石最大干密度，改善底基層的穩定性和強度。

(3)為了更好地保證級配礫石底基層的密實，級配礫石底基層的最大干密度標準值通過試驗路段進一步驗證和確定，最終在室內振動成型法的最大干密度和試驗路段現場干密度的平均值兩者之間，取最大值為控制級配礫石壓實度的最大干密度。

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