碎石土材料在低等級(jí)公路路面工程中的應(yīng)用

于文華，白立新

(赤峰市中交公路勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司)

碎石土材料在低等級(jí)公路路面工程中的應(yīng)用

于文華，白立新

(赤峰市中交公路勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司)

碎石土材料作為路面結(jié)構(gòu)層的探討與應(yīng)用，根據(jù)碎石土的顆粒組成、強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)室內(nèi)無(wú)機(jī)結(jié)合料配合比試驗(yàn)，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定試驗(yàn)室無(wú)機(jī)結(jié)合料配合比，提出碎石土材料用作低等級(jí)公路路面底基層時(shí)，施工管理過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

碎石土;路面結(jié)構(gòu)層配合比;注意事項(xiàng)

碎石土材料組成主要為堆積風(fēng)化碎石和細(xì)粒土，風(fēng)化碎石具有一定級(jí)配，碎石風(fēng)化程度為中等風(fēng)化，碎石壓碎值滿(mǎn)足路基填料要求。

1 碎石土材料應(yīng)用背景

碎石土在公路工程中普遍用于路基填料，該材料本身的工程性質(zhì)較好，承載比強(qiáng)度較高。在路基施工中容易壓實(shí)，路基成型后整體強(qiáng)度較好。但碎石土用做路面底基層無(wú)機(jī)結(jié)合料混合料的粒料還沒(méi)有具體設(shè)計(jì)及施工的經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在此通過(guò)對(duì)省道304線(xiàn)燈籠河子至烏蘭布統(tǒng)斷頭公路工程路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)中路面底基層結(jié)構(gòu)采用石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石土的設(shè)計(jì)配合比試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)碎石土材料用做路面結(jié)構(gòu)層時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足的基本技術(shù)指標(biāo)和施工中的注意事項(xiàng)等。

2 實(shí)例項(xiàng)目筑路材料情況

省道304線(xiàn)燈籠河子至烏蘭布統(tǒng)斷頭公路工程項(xiàng)目所在地位于內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗東南部，路線(xiàn)整體為東西走向，路線(xiàn)所經(jīng)地區(qū)為山嶺重丘區(qū)，沿線(xiàn)均為山地，山體海拔較高，山體均為石質(zhì)，巖石主要以凝灰?guī)r為主，顏色以灰色為主。本項(xiàng)目在路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)時(shí)，本著盡可能利用沿線(xiàn)筑路材料、盡量減少工程造價(jià)的原則，充分考慮項(xiàng)目所在地的筑路材料分布、質(zhì)量、儲(chǔ)量情況。根據(jù)筑路材料調(diào)查分析，由于路線(xiàn)附近碎石場(chǎng)和可作為自采碎石的場(chǎng)地較少，并且沿線(xiàn)植被較茂盛且地表覆蓋層均為砂性土，所以大型河流及含礫石的沖溝較缺乏。在取棄土場(chǎng)的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)個(gè)別山體裸露風(fēng)化碎落的巖石，風(fēng)化后的巖石粒徑大部分在2～100 mm之間，碎石中含砂性土，形成碎石土。碎石土中砂性土由兩部分組成，第一部分為巖石表層覆蓋層，隨巖石經(jīng)風(fēng)化脫落，第二部分為經(jīng)風(fēng)的作用搬運(yùn)沉積形成。經(jīng)過(guò)對(duì)碎石土場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)鉆探，碎石土儲(chǔ)量較為豐富。因此路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)時(shí)，將路面底基層擬定為石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.7 MPa。

3 無(wú)機(jī)結(jié)合料配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)碎石土場(chǎng)分布情況，分別對(duì)K616+300處、K664+800處和K683+500處3處碎石土場(chǎng)取樣進(jìn)行底基層無(wú)機(jī)結(jié)合料配合比試驗(yàn)。首先進(jìn)行碎石土、石灰、水泥的原材料試驗(yàn)，水泥使用復(fù)合硅酸鹽水泥P.C32.5級(jí)，石灰使用鈣質(zhì)二級(jí)生石灰。碎石土原材料試驗(yàn)項(xiàng)目分別為顆粒分析、壓碎值、液塑限含水量等3項(xiàng)，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)碎石土的原材料試驗(yàn)結(jié)果表明。

(1)碎石土中碎礫石含量在50% ～65%之間，顆粒級(jí)配一般。

(2)碎石土中碎石壓碎值在18% ～25%之間，滿(mǎn)足二級(jí)公路石灰穩(wěn)定土底基層碎石壓碎值不大于40%的要求。

(3)碎石土中細(xì)粒土的塑性指數(shù)IP＜7.0。

在無(wú)機(jī)結(jié)合料各種原材料試驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行無(wú)機(jī)結(jié)合料配合比設(shè)計(jì)。原擬定石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石土材料配合比為 m石灰∶m水泥∶m碎石土=5∶2∶93，由于3處碎石土中細(xì)粒土的塑性指數(shù)IP均小于7.0，所以在試驗(yàn)室進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，每處碎石土場(chǎng)均增加一組摻加10%塑性指數(shù)IP=15的粘土的配合比，增加粘土后的材料配合比為m石灰∶m水泥∶m粘土∶m碎石土=5∶2∶10∶83。分別對(duì)兩種材料配比進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

無(wú)機(jī)結(jié)合料擊實(shí)試驗(yàn)采用重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)，無(wú)機(jī)結(jié)合料無(wú)側(cè)限試件成型采用靜壓法，試件壓實(shí)度為96%，養(yǎng)生條件為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生室養(yǎng)護(hù)(20℃ ±2℃)，試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用電腦程控式路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀采集數(shù)據(jù)，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

通過(guò)無(wú)機(jī)結(jié)合料配合比試驗(yàn)分析表明。

(1)石灰穩(wěn)定無(wú)塑性指數(shù)或無(wú)塑性指數(shù)IP＜7.0的碎石土?xí)r，應(yīng)根據(jù)碎石土級(jí)配情況摻加8% ～15%的粘性土。

(2)塑性指數(shù)IP＞15的粘性土更適合用石灰水泥綜合穩(wěn)定。

路面底基層混合料配合比通過(guò)試驗(yàn)室配合比確定為m石灰∶m水泥∶m粘土∶m碎石土=5∶2∶10∶83，由于之前沒(méi)有石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石土的施工經(jīng)驗(yàn)，因此在施工前應(yīng)做好原材料的檢測(cè)、無(wú)機(jī)結(jié)合料的試驗(yàn)室配合比、施工配合比及試驗(yàn)段。

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 施工注意事項(xiàng)

(1)無(wú)機(jī)結(jié)合料采用集中廠(chǎng)拌，碎石土材料在取料后運(yùn)至拌和廠(chǎng)集中堆放。為減小碎石土的不均勻性，堆放順序應(yīng)為分層堆放。第一層在堆放寬度內(nèi)，先橫向由左向右依次堆放，再縱向由里向外依次堆放。第二層與第一層相反順序堆放。

(2)石灰采用鈣質(zhì)二級(jí)生石灰，生石灰在使用前7～10 d充分消解，消解后的石灰應(yīng)保持一定的濕度，但不能過(guò)濕成團(tuán)。消石灰使用前過(guò)10 mm的篩。

(3)粘性土應(yīng)保證一定的天然含水量(一般控制在5% ～10%之間)，粘性土最大尺寸應(yīng)不大于15 mm。粘性土在拌和廠(chǎng)內(nèi)應(yīng)采取相應(yīng)的避雨措施，以免雨淋后含水量過(guò)大，影響混合料拌和及壓實(shí)。

(4)正式鋪筑底基層前應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)段確定混合料攤鋪厚度、壓實(shí)機(jī)械組合、壓實(shí)遍數(shù)等。

［1］公路瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006)［S］.人民交通出版社.

［2］公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D30-2004)［S］.人民交通出版社.

［3］公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTG 034-2000)［S］.人民交通出版社.

［4］公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTG F10-2006)［S］.人民交通出版社.

［5］公路土工試驗(yàn)規(guī)程(JTG E40-2007)［S］.人民交通出版社.

［6］公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程(JTG E42-2005)［S］.人民交通出版社.

［7］公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程(JTG E51-2009)［S］.人民交通出版社.

U415.1

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1008-3383(2012)11-0074-01

2012-06-12