間斷級配碎石鋪筑路面墊層的配合比設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析

黃志德

(廣西壯族自治區(qū)德保公路管理局，廣西 德保 533700)

0 引言

祥龍線瀝青路面大修工程對省道S210線k96+000～k110+700段進(jìn)行路面大修，全長14.7 km，本項(xiàng)目工程采用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：二級公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬12 m，路面寬9 m。路面主要采用4 cmAC-13瀝青混凝土面層+8～13 cmAM-25瀝青碎石下面層+15 cm水泥改善級配碎石基層+18 cm填隙碎石墊層。

項(xiàng)目實(shí)施前，過大的重交通量及超重、超載車輛通行，路面嚴(yán)重?fù)p壞。日交通量12 000車次，同時(shí)超重、超載車輛載重達(dá)80～150 t，遠(yuǎn)大于公路設(shè)計(jì)荷載，路面已沒有足夠強(qiáng)度承受車輛荷載，因而設(shè)計(jì)的路面墊層為大粒徑填隙碎石。在填隙碎石墊層施工中300 m試驗(yàn)段采用了完全按規(guī)范規(guī)定的方法進(jìn)行填隙碎石的施工，發(fā)現(xiàn)存在一定的問題。后來，在不改變原來的填隙碎石顆粒組成的情況下按照悶料、攤鋪機(jī)攤鋪、碾壓的方法(或叫超大粒徑間斷級配碎石)進(jìn)行施工，取得了較好的成果，本文重點(diǎn)對間斷級配碎石鋪筑路面墊層的配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討。

1 配合比設(shè)計(jì)

按設(shè)計(jì)要求，填隙碎石采用《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》表8.2.3的1號顆粒組成，但在進(jìn)場后通過調(diào)查和試驗(yàn)，工地附近的石場都沒有能生產(chǎn)出符合1號顆粒組成要求的材料。經(jīng)項(xiàng)目部請示設(shè)計(jì)單位同意采用表8.2.3中的2號顆粒組成，填隙料采用表8.2.4的顆粒組成，經(jīng)靖西大華石場取樣試驗(yàn)，結(jié)果能滿足規(guī)范要求，材料的篩分結(jié)果如圖1和表1所示：

圖1 填隙碎石粗顆粒組成篩分結(jié)果圖

在不改變二號級配的級配范圍前提條件下，將幾組不同粒徑的碎石(25～53 mm，9.5～31.5 mm的碎石)及4.75 mm以下的石屑摻配，試驗(yàn)室模擬現(xiàn)場鏟車拌料的條件，按體積比摻配后進(jìn)行篩分，分別按25～53 mm∶9.5～31.5 mm∶0～4.75 mm按體積摻配比例為4∶2∶2、6∶2∶2摻配后進(jìn)行篩分，各摻配比例的篩分結(jié)果如表2所示。

經(jīng)摻配后篩分，按體積摻配比例為4∶2∶2中0～9.5 mm填隙料與9.5～53 mm粗碎石的質(zhì)量比為46.5%，按體積摻配比例為6∶2∶2中0～9.5 mm填隙料與9.5～53 mm粗碎石的質(zhì)量比為26.5%，按規(guī)范JTJ 034-2000中第8.3.5條文要求：“填隙料的用量約為粗碎石質(zhì)量的30%～40%”，根據(jù)以上的試驗(yàn)結(jié)果，考慮本路段為礦區(qū)重載交通的特征，選擇較粗的級配進(jìn)行施工，取摻配比例為6∶2∶2進(jìn)行拌料，即用鏟車鏟3鏟25～53 mm(超粗集料)，1鏟9.5～19.5 mm(1～2渣)，1鏟0～4.75 mm(石粉)的比例進(jìn)行摻配拌合，經(jīng)試驗(yàn)，混合后集料的堆積密度為1 843 kg/m3，每m3中25～53 mm摻1 054 kg、9.5～19.5 mm摻363 kg、0～4.75 mm摻426 kg，然后按以下工序進(jìn)行施工。

2 間斷級配碎石水泥路面鋪筑施工

試驗(yàn)段鋪筑在K102+400～k102+800段，嚴(yán)格按照體積法超粗集料：1～2渣∶石粉為3∶1∶1。用鏟車在料場進(jìn)行充分拌合悶料，第二天拉到攤鋪路段進(jìn)行攤鋪機(jī)攤鋪，壓路機(jī)按照碾壓工藝進(jìn)行碾壓，達(dá)到碾壓效果后用礦粉進(jìn)行撒鋪表面。

2.1 準(zhǔn)備工作

在施工前清掃舊路面，并進(jìn)行灑水濕潤。對靠近路肩側(cè)范圍中的土進(jìn)行清理，對基底進(jìn)行清理，在舊路上恢復(fù)左、中、右邊樁。按半幅4.75 m寬施工，每間隔十米布設(shè)一個(gè)樁，在路肩兩側(cè)布置高程控制樁，然后對角拉線，保證厚度達(dá)到要求。

2.2 拌合與運(yùn)輸

用鏟車在場站對填隙碎石進(jìn)行集中拌合，拌合均勻后將混合料悶一個(gè)晚上，用汽車將混合料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場?？紤]到填隙碎石在進(jìn)行運(yùn)輸、攤鋪和碾壓的過程中，含水量會有所流失，為保證施工現(xiàn)場級配碎石能夠在含水率最佳的情況下進(jìn)行碾壓作業(yè)，在拌合過程中的加水量宜高于最佳含水量。根據(jù)天氣情況，氣溫低、潮濕天氣宜提高0.5%～1%，氣溫高、干燥天氣可提高1%～2%含水量。為提高混合料的持水量，采取在拌合生產(chǎn)前一天晚上向混合料澆灑適量水預(yù)先吸水飽和的辦法，效果較好。但對用于面上灑布的石屑這類細(xì)集料，則宜保持干燥。

2.3 攤鋪機(jī)攤鋪

(1)在進(jìn)行攤鋪施工時(shí)，縱向接縫位置要重疊10 cm以上。攤鋪機(jī)起步50 m，采用基準(zhǔn)線控制攤鋪，調(diào)整好鋪筑厚度和橫坡，對自動找平梁進(jìn)行校正。攤鋪50 m后采用找平梁控制攤鋪。在進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)要將橫坡、松鋪厚度等調(diào)整好，經(jīng)試驗(yàn)段確定松鋪系數(shù)為1.25，松鋪厚度為22.5 cm。

(2)在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，需安排至少四輛運(yùn)料車在攤鋪機(jī)前排列等候，裝料完成后攤鋪機(jī)開始攤鋪。施工過程中，運(yùn)料車始終保持在攤鋪機(jī)前20～30 cm處卸料，由攤鋪機(jī)接住推向前行。攤鋪過程中注意收斗次數(shù)和停頓次數(shù)不宜過多。

(3)在攤鋪過程中，控制攤鋪機(jī)的行駛速度在2～3 m/min，保持?jǐn)備佭^程中攤鋪機(jī)勻速前進(jìn)，不得中途變速。

2.4 碾壓施工

間斷級配碎石在進(jìn)行攤鋪碾壓施工時(shí)，為了可以達(dá)到最佳的壓實(shí)效果，需要保證碾壓施工是在含水量不低于最佳含水量的情況下開展。所以，在進(jìn)行碾壓施工時(shí)，需要嚴(yán)格控制現(xiàn)場碾壓的含水量，填隙碎石攤鋪完成后要立即進(jìn)行碾壓。具體的碾壓流程如下：

(1)初壓。用20T振動壓路機(jī)靜壓1遍，使混合料穩(wěn)定就位。在直線和不設(shè)超高的平曲線上，碾壓從兩側(cè)路肩開始，逐漸錯輪向路中心進(jìn)行；在超高的平曲線上，碾壓從內(nèi)側(cè)路肩開始，逐漸錯輪向外側(cè)路肩進(jìn)行，錯輪時(shí)，每次重疊1/3輪寬。在首次碾壓完成后要再次找平，初壓完成后，需要檢查路拱橫坡和平整度，必要時(shí)要立即進(jìn)行修正。

(2)復(fù)壓。用振動壓路機(jī)小幅振壓兩遍，然后在大幅振壓三遍，碾壓過程中要按照先慢后快、先低側(cè)后高側(cè)、先邊后中的原則。錯輪時(shí)，每一次要求重疊1/3輪寬，不允許壓路機(jī)在成型的墊層上急轉(zhuǎn)彎或者掉頭。

(3)人工撒布機(jī)制砂。在壓路機(jī)碾壓次數(shù)達(dá)到壓實(shí)遍數(shù)后，在填隙碎石表面均勻撒布一層約0.5～1 cm的機(jī)制砂。因攤鋪離析導(dǎo)致大顆粒過于集中的位置，可以適當(dāng)提升撒布量，然后使用壓路機(jī)開小振壓一遍進(jìn)行整平，然后就可以開放交通。

3 彎沉檢測

本工程按照上述配比進(jìn)行試驗(yàn)路段的鋪筑施工后，立即對彎沉值進(jìn)行了檢測。通過檢測證明，采用上述配比進(jìn)行施工后完全滿足了設(shè)計(jì)彎沉，并且絕大部分達(dá)到了水泥改善級配碎石基層的設(shè)計(jì)彎沉值47(0.01 mm)，檢測結(jié)果見下表3。

4 結(jié)語

綜上所述，本工程通過按以上的方法25～53 mm∶9.5～19.5 mm∶0～4.75 mm按體積摻配比例為3∶1∶1摻配后悶料，經(jīng)試驗(yàn)，混合后集料的堆積密度為1 843 kg/m3，質(zhì)量比每m3中25～53 mm摻1 054 kg、9.5～19.5 mm摻363 kg、0～4.75 mm摻426 kg，再用攤鋪機(jī)攤鋪施工，有以下幾點(diǎn)體會：

(1)使用攤鋪機(jī)施工進(jìn)度較快，滿足現(xiàn)代社會機(jī)械化大規(guī)模應(yīng)用的條件下提高勞動生存率，在備料、悶料充足的前提下，一天可以攤鋪500 m全幅(路面寬度9.5 m)。

(2)減輕社會用工緊缺，勞動力成本高，減輕工人勞動強(qiáng)度，工人只需要跟著攤鋪機(jī)修整平整度、在壓路機(jī)壓實(shí)后灑布機(jī)制砂；如果投入礦料撒布車更加可以提高機(jī)械化程度。

(3)填隙碎石顆粒組成的悶料攤鋪法結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，在通過檢測固體體積率挖開的試坑觀察，整個(gè)結(jié)構(gòu)層比較密實(shí)，填隙料能很好鑲嵌在填隙碎石中，檢測的固體體積率滿足設(shè)計(jì)的83%，代表值達(dá)到84%～87%，后期由于超載車輛碾壓后部分路段固體體積率達(dá)到90%，開放交通后結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定，沒有明顯的變形和車轍。

(4)檢測的彎沉值，完全滿足了設(shè)計(jì)彎沉，從表3看，不僅達(dá)到了設(shè)計(jì)彎沉58(0.01 mm)，絕大部分在20～35(0.01 mm)之間，完全達(dá)到了水泥改善級配碎石基層的設(shè)計(jì)彎沉值47(0.01 mm)的要求。