天然砂砾石底基层在市政道路中的应用研究

李强

摘 要：通过科学有效地控制材料级配、含水量、分层厚度、压实机具种类、碾压遍数，解决了由于天然砂砾颗粒粒径差异性导致检测难度大、含水量难以控制等诸多因素，保证了质量和工期，为该地区后续类似工程积累了经验。

关键词：砂砾石 市政 应用研究

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（c）-0051-02

1 工程简介

1.1 工程概况

西咸新区沣东新城是陕西省西咸新区的重要组成部分，规划总面积159.3 km2，因渭河、沣河贯穿全城，地质情况较为复杂。

沣东新城某道路，设计长度4 129.638 m，规划道路红线宽度50 m。设计道路底基层为20 cm厚3∶7灰土，基层为二灰碎石，面层为沥青混凝土路面。为城市主干路I级路，设计车速60 km/h，设计年限20年。

1.2 工程地质及水文

地勘报告显示：道路地层由全新统填土或耕土、冲洪积黄土状土及上更新统质粘土、细沙组成；地下水位埋深为2.2～5 m，属潜水类型，年变幅2 m左右，水位较浅。

1.3 道路结构层设计变更

2015年8月，在底基层原设计石灰稳定土施工时，因前期连续降雨地下水位上升，石灰稳定土施工质量未达到规范要求。为保证工程质量，经工程建设五方责任主体踏勘协商，同意将原设计灰土层变更为天然砂砾石，并对路床下30 cm杂填土用天然砂砾换填处理，变更后天然砂砾石总厚度为50 cm。

1.4 课题背景

为了顺利施工，经研究学习，发现天然砂砾石在该工程施工中存在以下难题：（1）天然砂砾石底基层在西安市政道路工程中应用较少；（2）市政道路天然砂砾石基层施工没有具体可行性的依据，验收规范中没有明确的检验验收标准；（3）项目部管理人员缺乏天然砂砾石的施工经验。以上不利因素为施工带来一定困难，也成为研究重点。

1.5 课题试验段的确定

（1）将道路桩号k3+000-k3+100机动车道作为试验段，积累施工经验及技术数据，指导和控制后续的施工质量和进度。（2）试验段长100 m，宽16 m，路面结构自上而下分别为12 cm厚沥青混凝土路面；30 cm厚二灰砾石基层；50 cm厚天然砂砾石底基层；道路结构层总厚度92 cm。（3）拟用于试验段的设备：DSZ2水准仪2套、挖掘机、平地机、振动压路机、光轮压路机（18T）、推土机、装载机、洒水车各1台，自卸汽车10辆。

2 课题研究

（1）课题内容：①天然砂砾石的级配控制；②填料摊铺厚度的确定；③填料压实度检测和压实遍数确定；④填料最大干密度和最佳含水量确定。（2）课题目的：通过研究和具体实施，为后续类似市政道路工程施工积累有关的施工技术数据和施工经验。

3 天然砂砾石碾压质量控制

该工程所用天然砂砾石产自长安区沣河，粒径在54～200 mm。参照《公路路面基层施工技术规范》中的技术指标和实际筛分结果，在施工中把最大粒径控制在150 mm以下，其中37.5 mm以下各级粒径的通过率符合《公路路面基层施工技术规范》中砂砾底基层的级配要求。

（1）级配要求、杂质分拣及含水量控制：天然砂砾石中对于37.5 mm以下的砂砾石进行筛分，除去个别明显粗骨料集中和细骨料集中的料堆外，其余料堆筛分结果符合规范要求。

①填料级配优化：针对天然砂砾石级配不连续，研究人员通过增加相应的单一粒径的砾石或砂来调整天然级配，使其符合要求。对于超过150 mm的颗粒在人工配合机械摊铺时采用人工或机械筛选。②施工现场杂质分拣：在采集天然砂砾石时，必须清除表层腐植泥土，同时要求摊铺过程中及时清理砾料中的杂质。施工中采取了装车篦筛法、人工筛捡法和机械筛选法等方法加以控制。③填料含水量控制：天然砂砾石含水量受外界环境影响较大，且不易控制，对运输到现场的材料应加强含水量检测，摊铺时的天然砂砾石含水量应大于最佳含水量1%～2%。施工中采取了晾晒法、喷淋法等方法加以调整。

（2）填料压实度、碾压遍数及沉降量检测：①压实度检测：根据《公路土工试验规程》，对于最大粒径大于37.5 mm的集料，借鉴公路天然砂砾施工经验采用水准仪测沉降的方法确定压实度。 ②确定碾压遍数及沉降量：在摊铺好的天然砂砾石用白灰进行布点，首先，用18 t压路机静压两遍，再用20 t压路机振动碾压一遍后，用水准仪测量测点高程，计算出沉降值；然后再用20 t压路机振动碾压一遍后，用水准仪测量测点高程，计算出沉降值；直到振动碾压5遍后，根据每次振动碾压后水准仪测量测点高程，计算出沉降量。

（3）天然砂砾石最大干密度和最佳含水量确定：在试验室通过对比试验，将所用天然砂砾石过37.5 mm的筛片，按照无机结合料稳定土重击试验可测得筛选后的天然砂砾石的最大干密度和最佳含水量。经计算，天然砂砾石的最大干密度为2.20 g/cm3和最佳含水量为4.9%。

（4）天然砂砾石底基层施工工艺：施工准备→运料摊铺→整平→碾压→初期养护→检查验收。

①摊铺厚度确定：天然砂砾石厚度为50 cm，一层摊铺无法保证压实度，应分层摊铺，分层摊铺厚度取30 cm。

②运料摊铺：在试验段取宽8 m长50 m快车道作为一个摊铺段，运输采用奥龙自卸汽车，每车约22方。施工人员根据每车料的方量和松铺厚度在路床上打出网格，卸料时一车一格，控制单位面积上的松铺数量。网格横向间距=22÷9÷0.3=8.15 m。在运输开挖砂砾料时，每填3 000 m3做一个级配筛分试验，及时对堆料进行级配优化，优化后再进行级配筛分试验，确保原材料为级配良好的砂砾料且符合技术规范要求。

③整平：其一，粗平：用推土机将网格内的天然砂砾石料推开，均匀摊铺在预定宽度上，表面平整，预留路拱。其二，精平：粗平完成后恢复中线，每10 m设一桩，放出底基层边线，以便控制底基层的宽度和高度。复测后用平地机进行精平。精平时由外侧向内侧进行刮平，测量员检查松铺高程及松铺厚度，符合要求后压路机碾压。

④碾压：其一，碾压原则：路面两侧应多压1～2遍，以保证边缘压实度，直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩开始向路中心碾压；在设超高的平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。严禁压路机在己完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车，以保证底基层表面不受破坏。其二，按确定的碾压遍数进行碾压，及时检测压实度。对压实度不符合要求的继续碾压直至压实度合格为止。其三，该工程结合以上原则，碾压遍数为4遍，路面两侧碾压5～6遍，轮迹重叠，沉降量控制在3 mm以内。

⑤初期养护：碾压结束合格后，立即保湿养生，养生期不小于7 d。

⑥基层质量验收：底基层弯沉、平整度、纵断高程、宽度、厚度和横坡应符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ1—2008中的级配碎（砾）石底基层的要求。表面平整、密实、无细颗粒集中、无杂物和松散现象，用重型压路机碾压，无明显轮迹。

4 结语

（1）利用砂砾石良好的透水性和水稳定性，合理解决了地下水位高的低填方路段软弱路基施工的难题；（2）工程所在地天然砂砾石资源丰富且距施工现场较近，具有良好的经济效益。（3）通过科学有效地控制材料级配、含水量、分层厚度、压实机具种类、碾压遍数，解决了由于天然砂砾颗粒粒径差异性导致检测难度大，含水量难以控制等诸多因素，保证了质量和工期，为该地区后续类似工程积累了经验。

参考文献

[1] 张建民.砂土的可逆性和不可逆性剪胀规律[J].岩土工程学报，2000，22（1）：12-17.

[2] 邵生俊，谢定义.土的变形非线性与剪缩剪胀性新认识[J].岩土工程学报，2000，22（1）：72-76.