天然砂礫底基層施工的質(zhì)量控制

李 斌

（六安市公路管理局舒城分局，安徽 舒城 231300）

天然砂礫是一種透水性能好的路用材料，易密實(shí)，承載力高，抗毛細(xì)水破壞作用強(qiáng)。主要成分是卵礫石，另外含有土、沙等細(xì)粒物質(zhì)。在水網(wǎng)地帶特別適合填筑路基、鋪筑路面墊層。級(jí)配良好、塑性指數(shù)符合要求的天然砂礫還可直接作為交通量不大的二級(jí)路或二級(jí)以下公路的基層。皖西南的杭埠河流域盛產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)天然砂礫，被廣泛地應(yīng)用于道路工程。隨著交通量和軸載的不斷增加，對(duì)路面結(jié)構(gòu)要求的不斷提高，天然砂礫更多地應(yīng)用于路基和路面底基層。下面結(jié)合筆者多年的施工經(jīng)驗(yàn)和地域特點(diǎn)談?wù)勌烊簧暗[作為路面底基層在施工中的質(zhì)量控制。

1 原材料的質(zhì)量控制

原材料的質(zhì)量是工程質(zhì)量的先決條件，判斷天然砂礫質(zhì)量是否優(yōu)良的重要指標(biāo)是混合料的級(jí)配組成。

1.1 天然砂礫的級(jí)配范圍

天然砂礫屬無黏性顆粒材料，強(qiáng)度的形成主要依靠顆粒本身的強(qiáng)度和顆粒間嵌擠產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。作為整體受力的路面結(jié)構(gòu)層，對(duì)天然砂礫層強(qiáng)度起決定作用的還是顆粒間的內(nèi)摩擦作用，所以級(jí)配是否符合要求就成了至關(guān)重要的條件。由篩分結(jié)果可知，本地區(qū)天然砂礫的原級(jí)配是一種間斷級(jí)配，在理論上細(xì)集料部分可按連續(xù)級(jí)配的原則保持其凝聚力，粗集料之間的空隙由更小的顆粒而不是次級(jí)骨料填充，因而能獲得更好的密實(shí)度。如果級(jí)配不均勻，粗集料之間的空隙不能填充密實(shí)，此時(shí)的粗集料也可較自由的靠攏，提高它的內(nèi)摩阻力。所以級(jí)配良好的天然砂礫是摩阻力、凝聚力和密實(shí)度都能達(dá)到較好要求的混合料。由于現(xiàn)行的路面基層施工規(guī)范中并沒有針對(duì)天然砂礫底基層的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)底基層攤鋪的最大層厚（一般為20 cm），參照級(jí)配礫石的技術(shù)指標(biāo)和實(shí)際篩分結(jié)果，在施工中我們一般把最大粒徑控制在150 mm以下，37.5 mm以下各級(jí)粒徑的通過率應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》中砂礫底基層的級(jí)配要求。

在天然砂礫的各級(jí)粒徑中應(yīng)重點(diǎn)觀注的是小于0.5 mm的顆粒含量。水在天然砂礫中的滲透速度和混合料中細(xì)集料含量的大小成反比關(guān)系，而滲透性能的大小又主要取決于0.5 mm以下顆粒的含量。當(dāng)0.5 mm顆粒含量過高時(shí)，由路面滲入的水不僅不能由天然砂礫層排出，而且會(huì)在荷載的作用下形成泥漿，通過毛細(xì)作用侵入基層甚至瀝青面層，造成路面病害。

1.2 天然砂礫級(jí)配的優(yōu)化

實(shí)際施工時(shí)如果級(jí)配不好，可以通過增加相應(yīng)的單一粒徑的礫石或砂來干涉天然級(jí)配，使其符合要求。由于天然砂礫底基層的攤鋪基本是由人工配合裝載機(jī)和平地機(jī)來完成，超過150 mm的顆粒采用人工剔除。遇到0.5 mm以下顆粒超標(biāo)，可以在攤鋪時(shí)，在合適的位置開鑿一定數(shù)量的泄水槽，灑水對(duì)天然砂礫進(jìn)行沖冼，人工降低0.5 mm以下顆粒的含量。對(duì)一些級(jí)配不均勻的砂礫，也可以在攤鋪時(shí)用裝載機(jī)先就地拌和，盡量做到級(jí)配均勻。

2 壓實(shí)度的檢測(cè)方法

無機(jī)結(jié)合料壓實(shí)度的檢測(cè)一般是通過重型擊實(shí)試驗(yàn)確定最大干密度和最佳含水量，而后用灌砂等方法確定現(xiàn)場(chǎng)的干密度，后者與前者之比即為壓實(shí)度。在擊實(shí)試驗(yàn)中重型擊實(shí)方法易將大粒徑的砂礫石顆粒擊碎，從而改變了材料的級(jí)配，對(duì)于無黏性顆粒材料組成的天然砂礫，采用重型擊實(shí)方法確定其最大干密度和最佳含水量并不是很好的方法。另外，擊實(shí)試驗(yàn)中若砂礫石最大粒徑大于37.5 mm，還需對(duì)最大干密度和最佳含水量的試驗(yàn)值進(jìn)行修正，而施工現(xiàn)場(chǎng)確定超粒徑部分的含量難度較大。因此借鑒本地區(qū)多年的天然砂礫施工經(jīng)驗(yàn)采用水準(zhǔn)儀測(cè)沉降的方法確定壓實(shí)度。

沉降法測(cè)壓實(shí)度的具體做法是：按照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》要求的壓實(shí)度檢測(cè)頻率，用石灰在天然砂礫底基層表面布點(diǎn)，當(dāng)壓路機(jī)前后兩遍碾壓后測(cè)得的高差小于規(guī)定值時(shí)，我們即可認(rèn)為壓實(shí)度符合要求。我們做過對(duì)比試驗(yàn)，將所用天然砂礫過53 mm的篩，按照無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土重型擊實(shí)試驗(yàn)的丙種試驗(yàn)法可測(cè)得篩選后的天然砂礫的最大干密度和最佳含水量，以此干密度為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出沉降量為3 mm時(shí)，壓實(shí)度可達(dá)98%左右。由此確定沉降量的控制值為3 mm。同時(shí)也初步確定了壓路機(jī)的碾壓順序和碾壓遍數(shù)。這種無破損的檢測(cè)方式比普通的壓實(shí)度檢測(cè)要方便快捷。

3 松鋪系數(shù)的確定

松鋪系數(shù)是保證結(jié)構(gòu)層厚度符合要求的重要控制指標(biāo)，不同級(jí)配的天然砂礫的松鋪系數(shù)不同，可以通過試驗(yàn)段來確定。

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，在上述級(jí)配范圍內(nèi)天然砂礫，如采用人工輔助裝載機(jī)、平地?cái)備?，松鋪系?shù)在1.28～1.34之間，以0.02的步距，即分別以為1.28、1.30、1.32和1.34的松鋪系數(shù)進(jìn)行試鋪，用水準(zhǔn)儀放出松鋪控制厚度掛線攤鋪，碾壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再用水準(zhǔn)儀測(cè)壓實(shí)厚度，通過高程點(diǎn)松鋪厚度與壓實(shí)厚度的比例關(guān)系以及不同松鋪段落松鋪系數(shù)的變化規(guī)律最終確定設(shè)計(jì)層厚的松鋪系數(shù)，這樣才能有效地控制壓實(shí)厚度。

4 施工中各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制

天然砂礫底基層的施工從填料運(yùn)輸、攤鋪、整平、碾壓到檢測(cè)，一系列步驟都應(yīng)注重質(zhì)量控制。

4.1 填料運(yùn)輸

為了便于計(jì)算上料方量、控件單位面積上的傾倒量，上料時(shí)操作手必須做到每車上料量基本一致。汽車運(yùn)料要有序進(jìn)行，嚴(yán)禁在未碾壓成形的結(jié)構(gòu)層上行駛。車輛指揮員根據(jù)試驗(yàn)段初步計(jì)算所得的每車天然砂礫的壓實(shí)方量，控制單位面積上所倒的車數(shù)，減少材料的倒運(yùn)并確保松鋪厚度小于規(guī)定值。

4.2 攤鋪、整平

4.2.1 初整

上料過程中，在路基中心和邊緣處，每隔10 m斷面設(shè)置高程指示樁，按照底基層表面的設(shè)計(jì)標(biāo)高和試驗(yàn)段確定的松鋪系數(shù)，在指示樁上用紅漆標(biāo)明填料松鋪厚度和壓實(shí)厚度，并用尼龍線連接，用裝載機(jī)、平地機(jī)沿尼龍線平整填料，人工鋪助機(jī)械初平，剔除粒徑超標(biāo)的礫石，修出路拱。

4.2.2 精整

初平完成后用輕型振動(dòng)壓路機(jī)快速靜壓1遍再進(jìn)行精平，精平以人工為主，沿控制線對(duì)小范圍的不平整進(jìn)行整修，對(duì)局部河卵石集中處加黃砂處理。修整出達(dá)到設(shè)計(jì)要求的路線縱、橫坡和平整度。

4.3 壓實(shí)

壓實(shí)要遵守先輕后重、先快后慢、先兩邊后中間的原則。天然砂礫的碾壓我們推薦配備3種類型的壓路機(jī)，才能達(dá)到較好的壓實(shí)效果，即輕型振動(dòng)壓路機(jī)、重型振動(dòng)壓路機(jī)和重型光輪壓路機(jī)。因?yàn)樘烊簧暗[混合料使用振動(dòng)壓實(shí)法所測(cè)得的最大干密度大于擊實(shí)法所測(cè)得的最大干密度，所以天然砂礫層的碾壓應(yīng)以振動(dòng)碾壓為主，重型光輪壓路機(jī)的主要作用是鞏固壓實(shí)效果、收輪跡、保證平整度及外觀質(zhì)量達(dá)到要求。

天然砂礫屬松散顆粒材料，壓實(shí)時(shí)易松散，難以成形，若在有邊界約束的情況下，碾壓時(shí)顆粒就不易向外擴(kuò)散，我們建議攤鋪前先培一定厚度的路肩。同時(shí)為防止過多的水滲入路基而降低路基強(qiáng)度，培路肩時(shí)每隔5～10 m要開鑿泄水槽。初平后擬用輕型振動(dòng)壓路機(jī)關(guān)閉振動(dòng)快速靜壓1遍，保證底基層初步成形，之后才能進(jìn)行人工精平。精平完成，用輕型振動(dòng)壓路機(jī)振壓1遍，接著用重型振動(dòng)壓路機(jī)振壓，最后用重型光輪壓路機(jī)靜壓。碾壓時(shí)檢測(cè)人員跟蹤檢測(cè)，直至各測(cè)點(diǎn)前后兩次測(cè)得的沉降量小于3 mm且表面平整無明顯輪跡為止。碾壓時(shí)橫向接頭的寬度為40～50 cm，前后相鄰兩區(qū)段縱向重疊1～1.5 m，整個(gè)碾壓要做到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。

4.4 攤鋪、碾壓過程中的含水量控制

施工中天然砂礫含水量的控制也是以篩選后混合料的重型擊實(shí)試驗(yàn)所測(cè)得的最佳含水量為標(biāo)準(zhǔn)，碾壓時(shí)控制在6%左右。由于天然砂礫的保水性能差，攤鋪前的含水量控制在8%上下，如果天然砂礫的含水量過大，自卸車卸料后，讓料堆漓一段時(shí)間的水，然后再攤鋪。如果天然砂礫的含水量過小，在碾壓過程中要進(jìn)行灑水。

4.5 天然砂礫底基層的后期養(yǎng)護(hù)

天然砂礫底基層在完成后如果不能及時(shí)攤鋪基層或必須經(jīng)過行車碾壓，在開放交通后，要及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。如果表面出現(xiàn)坑坑洼洼，也要及時(shí)用小粒徑的砂礫及時(shí)填補(bǔ)碾壓，以保證天然砂礫底基層的質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

天然砂礫底基層其他的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)，即彎沉、平整度、縱段高程、寬度、厚度和橫坡應(yīng)符合《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中級(jí)配碎（礫）石底基層的要求。

不同的地區(qū)天然砂礫的強(qiáng)度、級(jí)配各不相同。對(duì)于天然砂礫路面底基層的施工，目前也沒有統(tǒng)一的規(guī)范。在此僅是結(jié)合本地區(qū)天然砂礫的特點(diǎn)和施工方法加以闡述，為今后天然砂礫的使用積累經(jīng)驗(yàn)。

［1］公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ 073.2－2001）.

［2］公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1－2004）.