砂砾石施工控制方法

天然砂砾石路基施工的质量控制与检验方法

0 前言

六(安)舒(城)三公路舒城～三河段属平原河网地区，沿线河流发育，地表水丰富，地下水位高。地质断面依次为表土、软弱原状土、地下水位处粉细砂土。施工中清除软土工作量大、基底状况差、施工断面开挖后多数段落大量进水，原土及换土均无法压实成型。同时，由于路基填土高度低，一般的工程措施难以有效解决水对路基的浸泡与扰动问题。经建设、设计、监理、施工单位多次论证和磋商，决定利用舒城境内丰富的砂石资源，对地下水位高的低填方路段采用砂砾石进行回填。既成功地解决了工程难题，又合理地利用当地的天然资源，取得了良好的技术和经济效益。

1 境内砂砾石的技术性能特点

参照《公路路面基层施工技术规范》中对天然砂砾石底基层材料的要求，天然砂砾石的级配应满足表1的要求。

对某河床内取不同位置的3组具有代表性砂砾石试样进行颗粒分析试验，试验结果如表2所示。

根据表2的试验结果分析：试样2的颗粒分布曲线较缓，级配较好；试样1和试样3

的颗粒分布曲线较陡，不能同时满足不均匀系数Cu＞5和曲率系数Cc＝1～3的条件。说明该境内的天然砂砾石材料级配较差，主要表现在：①颗粒偏粗，3种级料都有超过53mm粒径的颗粒存在，试样1、2最大粒径甚至达到卵石的标准；②试样1、3 细集料含量较少（主要指4.75mm以下），这主要由于当地基建项目对砂需求量很大，舒城境内河道中砂被大量单独开采出售；③材料颗粒组成变异性大。

由于境内的天然砂砾石颗粒组成偏粗，细集料含量少，级配较差且颗粒组成变异性大。若按路面底基层要求，必须对砂砾石进行破碎筛分并重新拌和，这样工程成本将大大增加。作为路基填料还要考虑其经济合理性，同时根据在以往老路大中修及改建工程中的施工经验，直接用这种天然材料作为路面底基层也曾取得良好的效果。特别是作为路基填筑的替换材料，对天然砂砾石的需求量很大，要求完全达到级配标准是很难实现的。关键的问题是如何加强现场施工质量的管理和施工工艺的控制，将现有状况的砂砾石材料碾压成型、密实，这也是本文重点阐述的问题。

2 砾石路基现场质量控制与检验中存在的问题

按照现行的《公路工程质量检验与评定标准》要求，不论是地基土还是路面底基层、垫层的施工中，压实度都是主要的检测指标，而压实度指标是通过现场取样的干密度与对应的标准击实的最大干容重相比较来测定的。根据《公路土工试验规程》，对于最大粒径大于3 8mm的集料，不能用正常的重型击实法确定最大干容重。而境内天然砂砾石最大粒径一般都在53mm以上，甚至达到75mm左右。若采用规程中振动台法来测定最大干容重，则由于料场的天然砂砾石颗粒形状、颗粒组成变异性较大，因此所测的最大干容重数值差异性也较大。现场检测的密实度所对应的最大干容重无法查找，实际操作性差。由于难以准确检测压实度

指标，势必造成在实际施工过程中的随意性和经验性，监理单位、施工单位在质量控制与判定上分歧也很大，给整个工程的质量检验和评定工作带来很大的困难。

3 工程实施中具体做法

针对上述问题，我们通过总结以往天然砂砾石施工工艺和经验，参照《公路工程质量检验与评定标准》中石方路基检验评定方法并结合弯沉值的检测来进行工程质量的管理和控制，确定砂砾石路基的质量控制与检验方法。严格控制天然砂砾石的分层厚度、压实机具类型、碾压遍数及测定最后2遍碾压标高差异等办法，通过试验段确定上述工艺指标值，以此作为施工中质量控制与检测的依据。

选择有代表性的路段（≥200m）根据砂砾石的颗粒大小、压实机具种类确定分层厚度及碾压遍数。

3.1.1分层厚度

照路面底基层施工要求，试验段分层厚度应≤20cm，同时为防止大颗粒骨料在结构层中形成支撑而影响压实效果，对分层最小厚度应≥2倍的最大粒径，一般宜控制在15cm~20cm。

3.1.2摊铺及整型

按松铺系数1.3～1.35之间计算出初始的松铺厚度。采用人工或平地机结合人工的办法将砂砾石按要求的路拱摊铺整型，先用振动压路机静压1遍以暴露潜在的不平整，然后再用平地机或人工进一步整平。

3.1.3碾压

由于砂砾石是无粘结的透水性颗粒材料，其压实度受含水量变化影响较小，可压实性强，在合适的含水量情况下用18t~20t大吨位振动压路机进行碾压，测定最后2次振压后的标高，控制在3mm以内，外观密实无明?

2 材料性能要求

2.1 砂砾石材料级配要求

砂砾石属无粘性颗粒材料，强度的形成主要依靠颗粒之间的嵌挤、密实原理。因此对砂砾石材料，首要就要求其级配必须满足规范要求。用级配砂砾石作基层时，砾石最大粒径不应超过37.5mm，用作底基层时，砾石最大粒径不应超过53mm。砂砾石颗粒粒径过大时，存在的主要问题是难以压密实，混合料中存在较大的孔隙率，特别是大粒径颗粒的底部周围较细一级的砂砾石颗粒难以压密实。在车辆荷载的作用下，此处容易出现颗粒移动位置的现象，导致基层沉陷，面层跟着出现沉陷。在有较大粒径的颗粒附近，如有渗透水的作用，细小颗粒因缺乏必要的密实、嵌挤作用，容易沉出现流动现象。因此对于超粒径部分的颗粒，应予以剔除。

砂砾石中小于0.075mm的粘粉颗粒对砂砾石的性能也有很大的影响。以密实原理组成的混合料，其最大干密、压缩模量及三轴试验所得的剪切模量均度要比以天然级配组成的混合料最大干密度大。从这一方面来讲，以密实原理组成的砂砾石混合料性能要好于天然级配组

成的砂砾石混合料。小于0.075mm部分的细小颗粒含量对于混合料的膨胀性有较大影响；该部分含量越大，膨胀量越大。在分析冰冻机理的基础上也可知，小于0.075mm部分的砂砾石越多，冰冻现象越明显，破坏性也就越大。

据以上分析，砂砾石级配最好的组成是：按密实原理设计，去掉小于0.075mm的砂砾石。但这只是一种理想化的设想，因为由筛分试验知，小于0.075mm的细小颗粒是粘附在大粒径的颗粒上，干筛分难以分离出来。基于此，施工中首先将超粒径的大颗粒选出。在雨水量较丰富的地区，选用的砂砾石应通过水冲洗的方法将粘粉去掉。

2.2 砂砾石材料压碎值要求

《公路路面路基施工技术规范》规定：级配砂砾石做基层时，石料的压碎值应满足一定的要求。对不同等级的公路。

大部分砂砾石就单个颗粒来说，强度大，不易压碎。但对于个别砂砾石，如颗粒属于那种长扁型的，则极易压断。特别是当这种颗粒在混合料中的排列属于长轴与作用力垂直时，极易压断。压断后的颗粒要产生变位，使上部分的混合料处于一种不稳定状态。因此对于混合料中长扁型的砂砾石应予以剔除，或者控制长常扁型颗粒所占百分率在一定的范围。

3 施工要点

3.1一般规定

级配砂砾石基层施工时，应遵守下列规定：

①颗粒级配应符合规定。

②配料必须准确。

③塑性指标应符合规定。

④混合料必须拌合均匀，没有粗细颗粒离析现象。

⑤在最佳含水量时进行碾压，直到达到按重型击实试验法确定的要求压实度：对于基层达到98%，对于底基层达到96%。

⑥级配砂砾石应用12t以上三轮压路机进行碾压，每层压实厚度不应超过15-18cm。用重型振动压路机和轮胎压路机进行碾压时，每层厚度不应超过20cm。

⑦级配砂砾石基层未洒透层沥青或未铺封层时，应禁止开放交通，以保护表层不受破坏。

3.2工艺流程

级配砂砾石施工的工艺流程图顺序进行。

3.3注意事项

由于砂砾石基层出现病害的主要原因是砂砾含泥量过大；砂砾级配不良，碾压厚度过厚，导致压实度不够；在水的作用下容易发生水破坏或冰冻破坏等。因此针对这些病害，在施工中应注意以下几个问题。

①对于土基，不论是路堤还是路堑，必须用压路机进行碾压。在压实过程中如发现土过干、表层松散，应适当洒水；如过湿，应采用开挖晾晒、换土，或掺加水泥、石灰等措施进行处理；

②鉴于砂砾石混合料是依靠密实、嵌挤原理形成强度的，因此对混合料的均匀性要求较高。在倾倒混合料或用铧犁进行拌合时勿使混合料产生离析现象；

③压实时宜采用吨位较大的振动压路机；

④施工中应有充足的水份，使砂砾石混合料含水量稍大于最佳含水量，一次碾压成型，使砂砾石混合料成为一种密实而稳定的结构；

⑤急弯、陡坡地段，不宜铺砂砾石基层；

⑥为了保证砂砾基层边部的厚度和稳定，使油面边缘不产生纵向裂缝，应在铺装之前，培好路肩。同时，为及时排掉多余的水分而不使水渗入路基、降低路基强度，应每隔5m做一道