高速公路石屑加固路床施工技术

石庆江

摘 要：因高速公路施工地质条件复杂，软岩地层时有出现，高速公路路床加固是一项道路工程必答题，而利用石屑作为材料加固路床是一项节能环保而又能够满足加固要求的新型施工技术，本文重点介绍了高速公路石屑加固路床施工技术要求和技术特点，以及施工注意事项，希望对石屑加固技术的推广提供理论参考。

关键词：高速公路；石屑；路床加固

引 言

传统高速公路道路建设因加固路床，需要消耗大量的不可再生天然砂石料，据统计，中国每年用于道路结构所消耗的天然砂石料量高达数十亿吨，不仅耗费大量的资金和物流费用，而且过度挖沙等行为也造成了环境的破坏。同时，在中国石料开采过程中，石屑多半是作为一种工业垃圾而存在，据统计，每生产10方碎石，就会产生20～30方石屑，它不仅占用土地，还会带来严重的环境污染。如果将这些石屑合理利用起来，使其变废为宝，带来的经济效益和环境保护效应是不可估量的。石屑可加入混凝土中制作商品混凝土，也可以用来填充路基，加固路床，但使用石屑加固路床是否可行，其强度是否能够达标，如何正确使用石屑使其能够最大限度的满足施工需求等等，解决这些问题就能够真正达到变废为宝，使道路工程技术问题和道路建设生态问题迎刃而解。

1 石屑的技术特性和应用特点

石屑采石场破碎山石生产过程的副产品，直径小于5mm，其外形特点是针片状颗粒含量较大，含有一定量石粉，压碎指标一般在20%以上，含泥量和泥块含量较小。然而，值得注意的是，石屑的质量和性质取决于采石场的母岩材质和采石场地质环境，由于各大采石场的地质环境和母岩材质的差异，造成了不同采石场石屑性质上的变异性较大，如粒径组成、含石量、含泥量和含水状态等参数可能出现较大差异，直接作为路面机构层或代替河砂使用时，因其粉料含量大造成异常粘稠，和易性较差使其流动性较差且容易产生开裂，浇筑后失水收缩，因此必须经过筛分和冲洗后使用，直接使用可行性不大。本文研究其直接作为路床加固填筑材料的可行性。

因不同采石场石屑性能差异过大，不便于笼统的进行分析研究，本文以广州荣兴石场石屑为例进行分析。荣兴石场石屑母岩为花岗岩，但其中含有较多的山皮土、风化岩石屑等，另外，这些石屑因堆积范围大（约60万方），堆积时间长（约10年）经雨水冲刷、灰尘落入等等环境因素影响，其粒径大小、含石量、含泥量及含水状态也会随堆积位置变化有一定差异。故对其进行取样分析，随机取样4个点，化验后其物理性质如下表：

再进行方筛孔筛分试验发现，该样品粒度基本小于5mm，但仍具有一定的波动性。其级配范围试验结果经统计得出为：4.75mm筛孔平均通过率为78.92%，偏差系数6.8；2.36mm筛孔平均通过率为57.29%，偏差系数11.6；0.075mm筛孔平均通过率为14.01%，偏差系数20.0。

经过以上试验我们可以得出的结论是：该石场石屑材料离散型大，0.075mm通过率偏差系数达到20.0，不同的4组式样，塑性指数波动巨大（2.1～9.5），分析主要原因是由石屑中黏土量差异造成。

根据试验结论，试想如果要将石屑作为路床加固填筑材料，可经过筛分后可得到适宜作为垫层、基层、面层不同层面的填筑材料，但实际情况是，石屑筛分难度大，耗费巨大，不能以此方法来获得各层最适宜的石屑材质。

2 石屑应用于路床加固效果分析

前文所述，荣兴石场石屑因性能差异大，必须寻求更为经济合理的利用方式来实现其价值，拟采用这些石屑取代填土进行路床加固，先进行实验室分析。

通过测试土基回弹模量值来检测其实用性能，经过多组不同区域采样进行试验，测得土基其回弹模量值分别为98.2MPa、103.1MPa、117.8MPa、85.9MPa、99.4MPa，结合公路等级、环境差异、路基类型、试验器具修正系数和相关国家标准进行折算，得出荣兴石场石屑回弹模量平均设计值可取为51.9MPa，能够满足实际要求。但室内试验结果经多次修正后，其准确度固然是不高的，因此必须对其实际施工过程结果进行论证。

将石屑应用于实际施工过程中，以广东增城至从化高速公路K15+220-38096区作为试验段，在其右幅分三层进行路床加固铺筑，第一层30cm，第二层25cm，第三层25cn，摊铺压实后，总厚度为80cm。于施工后采用承载板法进行土基顶面回弹模量测试，在不同装号间其回弹模量平均值为79.7MPa，标准差为5.0MPa。

根据回弹模量设计值计算公式：EOD=（X-ZaS）/K1（Za为保证系数，K1不利季节影响因素，X为实测回弹模量平均值，S为标准差）

同时，值得注意的是，本次试验在路床压实后连续出现了多天阴雨天气，是在最不利的天气因素影响下进行的测量，即使按保证率系数Za=2进行取值，其回弹模量计算为EOD=X-ZaS=69.7MPa，可见，其回弹模量仍然比一般的土基顶面回弹模量提高约70%，能够起到很好的路床加固作用，同时能够有效减少面层底部拉应力并减小路面总弯沉，提高路面疲劳寿命。

3 施工注意事项

前文以述采用石屑填筑路基虽在理论上可提高路床强度，但施工过程中应充分考虑施工水平、不利气候条件、交通条件的影响。

首先，因其强度的增加，可适当对路面厚度进行削减设计。在使用了石屑进行路床加固后，可对路面半刚性基层厚度进行削减，理论上路基回弹模量提高10MPa，水泥稳定级配碎石基层厚度可减少4cm，但纯理论计算没有考虑施工水平、气候的影响，因此不能为了降低路面造价而按照理论最低值进行盲目削减，应结合其他不利因素影响进行综合考量，同时为了保险起见也应将减薄量降低。

在利用石屑填筑之前，应弄清石屑种类，检测石屑的质量，例如荣兴石场的石屑属于花岗岩石屑，质量较稳定，但是因堆放时间太长，石屑内夹杂有垃圾、草根、塑料等杂物，使用前应予以清理；同时，在填筑前还应清理路基周围杂物、腐质土和积水，均匀填筑，每层填筑厚度应在200mm左右，采取较高的压实系数，用压路机先静压一遍，然后每振动碾压一定遍数后，测量压实度确保压实，尤其对于含泥量高的石屑，更应当注意压实，尽量控制石屑中含泥量小于3%。

在施工过程中还应注意气候的影响，尽量不在在阴雨天气进行施工，晴好天氣施工也应注意保持石屑的最佳含水量，可控制在5%左右，如增从高速最佳含水量为6.4%，最佳含水量可通过标准击实试验评估来进行选取，总的来说就是要达到快速压实的要求。

4 结 语

利用石屑加固路床不仅解决了石屑对土地的占用、对环境的污染以及降低河流采砂压力，同时能够节约大量的施工成本，在一定程度上提高路基的强度，是科学的高速公路施工技术的发展方向。

参考文献

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