天然砂砾底基层施工的质量控制

李 斌

（六安市公路管理局舒城分局，安徽 舒城 231300）

天然砂砾是一种透水性能好的路用材料，易密实，承载力高，抗毛细水破坏作用强。主要成分是卵砾石，另外含有土、沙等细粒物质。在水网地带特别适合填筑路基、铺筑路面垫层。级配良好、塑性指数符合要求的天然砂砾还可直接作为交通量不大的二级路或二级以下公路的基层。皖西南的杭埠河流域盛产的优质天然砂砾，被广泛地应用于道路工程。随着交通量和轴载的不断增加，对路面结构要求的不断提高，天然砂砾更多地应用于路基和路面底基层。下面结合笔者多年的施工经验和地域特点谈谈天然砂砾作为路面底基层在施工中的质量控制。

1 原材料的质量控制

原材料的质量是工程质量的先决条件，判断天然砂砾质量是否优良的重要指标是混合料的级配组成。

1.1 天然砂砾的级配范围

天然砂砾属无黏性颗粒材料，强度的形成主要依靠颗粒本身的强度和颗粒间嵌挤产生的内摩擦力。作为整体受力的路面结构层，对天然砂砾层强度起决定作用的还是颗粒间的内摩擦作用，所以级配是否符合要求就成了至关重要的条件。由筛分结果可知，本地区天然砂砾的原级配是一种间断级配，在理论上细集料部分可按连续级配的原则保持其凝聚力，粗集料之间的空隙由更小的颗粒而不是次级骨料填充，因而能获得更好的密实度。如果级配不均匀，粗集料之间的空隙不能填充密实，此时的粗集料也可较自由的靠拢，提高它的内摩阻力。所以级配良好的天然砂砾是摩阻力、凝聚力和密实度都能达到较好要求的混合料。由于现行的路面基层施工规范中并没有针对天然砂砾底基层的标准，根据底基层摊铺的最大层厚（一般为20 cm），参照级配砾石的技术指标和实际筛分结果，在施工中我们一般把最大粒径控制在150 mm以下，37.5 mm以下各级粒径的通过率应符合《公路路面基层施工技术规范》中砂砾底基层的级配要求。

在天然砂砾的各级粒径中应重点观注的是小于0.5 mm的颗粒含量。水在天然砂砾中的渗透速度和混合料中细集料含量的大小成反比关系，而渗透性能的大小又主要取决于0.5 mm以下颗粒的含量。当0.5 mm颗粒含量过高时，由路面渗入的水不仅不能由天然砂砾层排出，而且会在荷载的作用下形成泥浆，通过毛细作用侵入基层甚至沥青面层，造成路面病害。

1.2 天然砂砾级配的优化

实际施工时如果级配不好，可以通过增加相应的单一粒径的砾石或砂来干涉天然级配，使其符合要求。由于天然砂砾底基层的摊铺基本是由人工配合装载机和平地机来完成，超过150 mm的颗粒采用人工剔除。遇到0.5 mm以下颗粒超标，可以在摊铺时，在合适的位置开凿一定数量的泄水槽，洒水对天然砂砾进行冲冼，人工降低0.5 mm以下颗粒的含量。对一些级配不均匀的砂砾，也可以在摊铺时用装载机先就地拌和，尽量做到级配均匀。

2 压实度的检测方法

无机结合料压实度的检测一般是通过重型击实试验确定最大干密度和最佳含水量，而后用灌砂等方法确定现场的干密度，后者与前者之比即为压实度。在击实试验中重型击实方法易将大粒径的砂砾石颗粒击碎，从而改变了材料的级配，对于无黏性颗粒材料组成的天然砂砾，采用重型击实方法确定其最大干密度和最佳含水量并不是很好的方法。另外，击实试验中若砂砾石最大粒径大于37.5 mm，还需对最大干密度和最佳含水量的试验值进行修正，而施工现场确定超粒径部分的含量难度较大。因此借鉴本地区多年的天然砂砾施工经验采用水准仪测沉降的方法确定压实度。

沉降法测压实度的具体做法是：按照《公路工程质量检验评定标准》要求的压实度检测频率，用石灰在天然砂砾底基层表面布点，当压路机前后两遍碾压后测得的高差小于规定值时，我们即可认为压实度符合要求。我们做过对比试验，将所用天然砂砾过53 mm的筛，按照无机结合料稳定土重型击实试验的丙种试验法可测得筛选后的天然砂砾的最大干密度和最佳含水量，以此干密度为标准计算出沉降量为3 mm时，压实度可达98%左右。由此确定沉降量的控制值为3 mm。同时也初步确定了压路机的碾压顺序和碾压遍数。这种无破损的检测方式比普通的压实度检测要方便快捷。

3 松铺系数的确定

松铺系数是保证结构层厚度符合要求的重要控制指标，不同级配的天然砂砾的松铺系数不同，可以通过试验段来确定。

根据施工经验，在上述级配范围内天然砂砾，如采用人工辅助装载机、平地摊铺，松铺系数在1.28～1.34之间，以0.02的步距，即分别以为1.28、1.30、1.32和1.34的松铺系数进行试铺，用水准仪放出松铺控制厚度挂线摊铺，碾压达到标准后再用水准仪测压实厚度，通过高程点松铺厚度与压实厚度的比例关系以及不同松铺段落松铺系数的变化规律最终确定设计层厚的松铺系数，这样才能有效地控制压实厚度。

4 施工中各环节的质量控制

天然砂砾底基层的施工从填料运输、摊铺、整平、碾压到检测，一系列步骤都应注重质量控制。

4.1 填料运输

为了便于计算上料方量、控件单位面积上的倾倒量，上料时操作手必须做到每车上料量基本一致。汽车运料要有序进行，严禁在未碾压成形的结构层上行驶。车辆指挥员根据试验段初步计算所得的每车天然砂砾的压实方量，控制单位面积上所倒的车数，减少材料的倒运并确保松铺厚度小于规定值。

4.2 摊铺、整平

4.2.1 初整

上料过程中，在路基中心和边缘处，每隔10 m断面设置高程指示桩，按照底基层表面的设计标高和试验段确定的松铺系数，在指示桩上用红漆标明填料松铺厚度和压实厚度，并用尼龙线连接，用装载机、平地机沿尼龙线平整填料，人工铺助机械初平，剔除粒径超标的砾石，修出路拱。

4.2.2 精整

初平完成后用轻型振动压路机快速静压1遍再进行精平，精平以人工为主，沿控制线对小范围的不平整进行整修，对局部河卵石集中处加黄砂处理。修整出达到设计要求的路线纵、横坡和平整度。

4.3 压实

压实要遵守先轻后重、先快后慢、先两边后中间的原则。天然砂砾的碾压我们推荐配备3种类型的压路机，才能达到较好的压实效果，即轻型振动压路机、重型振动压路机和重型光轮压路机。因为天然砂砾混合料使用振动压实法所测得的最大干密度大于击实法所测得的最大干密度，所以天然砂砾层的碾压应以振动碾压为主，重型光轮压路机的主要作用是巩固压实效果、收轮迹、保证平整度及外观质量达到要求。

天然砂砾属松散颗粒材料，压实时易松散，难以成形，若在有边界约束的情况下，碾压时颗粒就不易向外扩散，我们建议摊铺前先培一定厚度的路肩。同时为防止过多的水渗入路基而降低路基强度，培路肩时每隔5～10 m要开凿泄水槽。初平后拟用轻型振动压路机关闭振动快速静压1遍，保证底基层初步成形，之后才能进行人工精平。精平完成，用轻型振动压路机振压1遍，接着用重型振动压路机振压，最后用重型光轮压路机静压。碾压时检测人员跟踪检测，直至各测点前后两次测得的沉降量小于3 mm且表面平整无明显轮迹为止。碾压时横向接头的宽度为40～50 cm，前后相邻两区段纵向重叠1～1.5 m，整个碾压要做到无漏压、无死角，确保碾压均匀。

4.4 摊铺、碾压过程中的含水量控制

施工中天然砂砾含水量的控制也是以筛选后混合料的重型击实试验所测得的最佳含水量为标准，碾压时控制在6%左右。由于天然砂砾的保水性能差，摊铺前的含水量控制在8%上下，如果天然砂砾的含水量过大，自卸车卸料后，让料堆漓一段时间的水，然后再摊铺。如果天然砂砾的含水量过小，在碾压过程中要进行洒水。

4.5 天然砂砾底基层的后期养护

天然砂砾底基层在完成后如果不能及时摊铺基层或必须经过行车碾压，在开放交通后，要及时洒水养护。如果表面出现坑坑洼洼，也要及时用小粒径的砂砾及时填补碾压，以保证天然砂砾底基层的质量。

5 结束语

天然砂砾底基层其他的各项质量指标，即弯沉、平整度、纵段高程、宽度、厚度和横坡应符合《公路工程质量检验评定标准》中级配碎（砾）石底基层的要求。

不同的地区天然砂砾的强度、级配各不相同。对于天然砂砾路面底基层的施工，目前也没有统一的规范。在此仅是结合本地区天然砂砾的特点和施工方法加以阐述，为今后天然砂砾的使用积累经验。

［1］公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ 073.2－2001）.

［2］公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1－2004）.