天然砂砾石在道路底基层施工中的应用

2017-09-15陶炳芳

城市道桥与防洪 2017年8期

关键词：砂砾集料摊铺

陶炳芳

（兰州工业学院土木工程学院，甘肃兰州 730050）

天然砂砾石在道路底基层施工中的应用

陶炳芳

（兰州工业学院土木工程学院，甘肃兰州 730050）

底基层是路面重要的承重层，在一些特殊的地质下若底基层材料选择不合理，道路面层就会出现反射断板及较严重的裂缝。结合户县新城路路基处理的工程实践，介绍了将天然砂砾石作为道路底基层时对于砂砾石质量的控制、施工工艺及施工中出现问题的解决措施，以期为今后遇到类似特殊地质道路基层的施工提供参考。

砂砾石；底基层；质量控制；施工

0 引言

户县新城路为户县县城东西向道路，西起经五号路，东至经七号路，道路长5 129.638 m，规划道路红线宽度50 m。道路在桩号K0+420处与西余铁路平面相交。根据地质勘探资料，新城路稳定地下水位埋深为2.2～5.0 m，属潜水类型，水位年变幅2 m左右，水位较浅。道路结构层底基层原设计为石灰稳定土，施工时由于地下水位上升而受到影响，并引起道路基层破坏，达不到设计要求。在户县县城附近其他已经建成的市政道路中，道路底基层均采用灰土设计，由于地下水影响问题，道路面层反射断板及裂缝较严重。建设单位对新建的新城路路基处理要求严格，加之新建道路为市政道路，要与附近数条已成道路相接等原因，致使该路面高程不能抬高。经与建设单位、设计单位洽商，建设单位和设计单位同意将原先设计的灰土底基层变更为天然砂砾石底基层，厚度则维持不变。

由于天然砂砾石底基层在市政道路工程中应用较少，且天然砂砾石在市政道路的施工技术及方案没有具体可行性的依据，为此本课题组将道路桩号K4+000～K4+100机动车道作为试验段。通过试验段的施工，获得与施工有关的技术数据，以便指导和控制全线路基的施工质量和进度。

1 天然砂砾石质量控制

1.1 砂砾石材料级配要求

砂砾石材料属于无粘结颗粒材料，强度的形成主要依靠颗粒之间的嵌挤、密实原理。因此对砂砾石原材料，首要一点就是砂砾石的级配必须满足规范要求[1]。

本工程所用天然砂砾石产自户县涝河。对于天然砂砾石中37.5 mm以下的砂砾石进行筛分，除去个别明显粗骨料集中和细骨料集中的料堆外，其余料堆筛分结果符合规范要求，如表1所示。

表1 筛分结果表

1.2 天然砂砾石压实度检测[2]

根据《公路土工试验规程》（JTG E40—2007），对于最大粒径大于37.5 mm的集料，不能用正常的重型击实法来确定其最大干容重。若采用规程中的振动台法来测定其最大干容重，则由于料场的天然砂砾石颗粒形状、颗粒组成变异性较大，因此所测得的最大干容重数值差异性也较大。现场检测的密实度所对应的最大干容重无法查找，实际操作性差。因此借鉴公路天然砂砾石施工经验，采用水准仪测沉降的方法来确定压实度。

具体做法是：按照《公路工程质量检验评定标准》（JTGF 801—2012）要求的压实度检测频率，用石灰在天然砂砾石底基层表面布点，当压路机碾压后测得的高差小于规定值时，即可认为压实度符合要求。

压路机碾压遍数及各测点相应的沉降量见表2。

由表2可以看出，振动4遍后沉降值已稳定在3 mm以内，说明此时天然砂砾石已经达到较高的压实度，但振动5遍后有部分沉降值为负值，说明路基出现了回弹。初步确定碾压遍数为4遍，沉降值控制在3 mm。

1.3 天然砂砾石最大干密度和最佳含水率确定[3]

在实验室通过对比试验，确定天然砂砾石的最大干密度和最佳含水率，见表3。由表3得出：天然砂砾石的最大干密度为2.20 g/cm3，最佳含水率为4.9%。

表2 压路机碾压遍数及各测点的沉降量

表3 天然砂砾石最大干密度和最佳含水率

2 天然砂砾石试验段底基层施工工艺

天然砂砾石试验段底基层施工工艺包括：施工准备→运输和摊铺集料→整型碾压→养护→检查验收。

2.1 施工准备

新城路地下水位较浅，下承层施工前应先进行降水施工，待水位下降后再进行下承层施工。砂砾石底基层的下承层表面应平整、坚实，严格执行《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ 1—2008），具有设计规定合格的高程、宽度、横坡度，没有松铺现象，临时排水良好；下承层的平整度和压实度必须通过试验检查，并经验收合格。

2.2 运输和摊铺集料

2.2.1 摊铺厚度的确定

天然砂砾石厚度为50 cm，一层摊铺厚度较大，用振动压路机碾压时不能密实，应分层摊铺。当分三层摊铺时，每层压实厚度为17 cm，厚度较薄，第二层摊铺时运输车在砂砾石上运输对路床影响较大，容易破坏路床。当分两层摊铺时，规范要求摊铺厚度不应大于30 cm，取摊铺厚度为30 cm，按要求进行碾压后测得压实厚度为25 cm。两层摊铺厚度满足底基层厚度要求，且符合规范要求，故摊铺厚度取30 cm。

2.2.2 运料和摊铺

首先根据路段底基层的宽度、厚度及预定的干密度计算各段需要的集料数量。拟定松铺厚度为25 cm，根据每车料的方量和松铺厚度在路床上打出网格，各网格横向间距相等。用推土机将网格内的天然砂砾石料推开，均匀摊铺在预定宽度上，表面平整，预留路拱。砂砾石在摊铺的时候，含水率应比最佳含水率高出1%～2%，以补偿摊铺及碾压过程中的水分损失。

2.3 整型碾压

根据测量放样对集料进行初步整型，整型作业可采用机械配合人工进行。当集料含水率等于或略大于最佳含水率时，应及时进行碾压。集料过湿需晾晒，过干需洒水。碾压遵循先轻型后重型，先快后慢的原则。碾压过程中，集料表面始终保持潮湿，如表面水蒸发太快，应及时补洒少量的水。碾压过程中如有弹簧、松散、起皮等现象，应及时处理，使其达到质量要求。本工程按前面确定的碾压遍数为4遍碾压即可。

2.4 天然砂砾石底基层的养护

天然砂砾石底基层在碾压结束以后立刻用洒水车进行洒水养护，养生时间至少1周。如果不能及时摊铺基层或必须经过行车碾压，则应在开放交通后及时进行洒水养护。如果表面出现不平整，要及时用小粒径砂砾及时填补碾压，以保证天然砂砾石底基层的质量。

2.5 天然砂砾石质量验收

天然砂砾石底基层其他各项质量指标均应符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ 1—2008）中的级配碎（砾）石底基层的要求。西安市正通市政工程试验检测有限公司对试验段施工弯沉值进行了检测，具体数据见表4。由表4可见，设计弯沉值为88.5 mm/（0.01 mm），实测弯沉值80.7 mm/（0.01 mm），符合设计要求。

表4 质量验收表

综上所述可知：

（1）天然砂砾石符合技术规范要求，适宜作为户县市政道路特殊地质条件下底基层填筑材料。

（2）所用天然砂砾石的松铺系数为1.2，松铺厚度不大于30 cm，压实厚度为25 cm左右。

（3）作为路基填料的砂砾石含水率应控制在4.9%左右。

3 试验段施工中出现的问题及解决办法

经过研究，对试验段施工中出现的问题制定了相应的解决办法，具体见表5。

表5 存在问题及解决办法

4 正常段施工及检测

试验段施工结束后，根据试验结果确定的施工工艺，在新城路全线快车道及慢车道进行天然砂砾石底基层的大面积施工，经检测弯沉值符合设计要求，施工质量较好。西安市正通市政工程试验检测有限公司对正常段施工弯沉值进行抽检发现，设计弯沉值为88.5 mm/（0.01 mm），实测弯沉值为87.6 mm/（0.01 mm），符合设计要求。