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 = l〜3的条件说明 该境内的天然砂砾石廿料级配较差，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（2200m）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W20cm,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，对分层最小厚度应三2倍的最大粒径，一般宜控制在15cm~20cm3.1.2 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20cm⑦ 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做一道泄水槽；⑦ 两个工作日或同日施工的两个工作段，应采用搭接前一段拌和整形后，留5〜8米不进 行碾压，后一段留下未压部分，应与前一段一起重新拌和、整形，一起碾压4 质量检查与验收 级配砂砾石基层和底基层的质量检查和验收，与级配碎石基本相同在进行质量检查与验收 时，可参考级配碎石的相关规定和标准，同时也要结合级配砂砾石材料的实际天然砂砾 石在湿软路基处理中的应用 3012 材料规格 为了保证天然砂砾石垫层的干稳性及便于成型，对颗粒组成 应予以适当控制，其内容如下：1）大于20 mill的粗集料要占40%以上，材料颗粒应坚硬，最 大粒径应小于0．7倍砂砾层厚度，但不应大于100 mI11。

2）5 iTlrn 以下颗粒含量不大于35%（体积比） 3）含泥量（小于0．075者） 不大于砂重（小于5 mill者）的10%4）塑性指数宜小于6,或塑 性指数与0. 5 mill以下细土含量的乘积不应大于1003 天然级配砂砾石垫层施工的工艺流程3. l 开挖路槽 路槽开挖可采用机械或人工，表面应平整、密实，具有规定的 路拱，平整度和压实度符合规范要求由于湿软路基含水量偏 高，应采用轻型击实标准，平整后用6 t--8 t压路机碾压在碾压 过程中，如发现“弹簧”现象，应采用挖开晾晒、掺石灰或水泥等措 施处理 3. 2 施工放样在路床上恢复中线，直线段每20 m设一桩，平曲线每l0 m 设一桩，并在路两侧路肩边缘外设指示桩，用明显标记标出垫层 边缘的设计高程3. 3 运输和摊铺集料1） 根据各路段宽度、厚度、预定的干密度和实验确定的松铺系数（人工摊铺l. 25〜l、3,机械摊铺l. 20〜l. 25），计算各段需 要的集料数量2） 平地机平整集料，表面应力求平整，并有规定的路拱3） 检查松铺材料的厚度是否符合预计要求，必要时，应进行 减料或补料工作4） 拌和及整形：摊铺后混合料会产生粗细颗粒离析现象，需 进一步拌和整形。

然后，平地机将拌和均匀的混合料按规定的路 拱进行整平和整形5） 碾压：整形后，当混合料的含水量等于或略大于最佳含水 量时，立即用选定的振动压路机进行碾压，碾压由两侧路肩开始 向路中心（设超高段，由内侧路肩向外侧路肩）逐次倒轴碾压，应 重叠l/2轮宽一般需碾压5遍〜6遍，应使表面无明显轮迹6） 横缝、纵缝的处理：两个作业段的横缝应搭接拌和，前一作 业段留5 m〜8 m不碾压，其与后一作业段一起拌和整平后进行 碾压，应尽量避免纵缝必须分幅施工时，后一幅应将相邻的前 幅边部约30 cm搭接拌和，整平后一起碾压密实7）养生：砂砾石垫层成活后，如不能进行上基层施工，应洒水4 天然级配砂砾石垫层施工中应注意的问题4. 1严格控制含泥量（小于0. 075 mm的颗粒） 含泥量大一方面能分隔粗集料的承载能力，这样不仅能降低 集料的承载能力，而且会降低集料的抗形变能力，使得集料在相 同荷载作用下产生较大的形变；另一方面，集料的液限和塑性指 数增大，集料的水稳性差，强度低4. 2 选择合理的压实机械 由于湿软路基受到外部荷载较强的扰动后易发生触变，这就 要求碾压机械的功能既要满足结构层的压实需要，同时又不能扰 动路基使其发生触变，这就要求碾压机械的功能既要满足结构层 的压实需要，同时又不能扰动路基使其发生触变。

碾压机械的功 能过小，结构层的压实度不足，砂砾石垫层不能形成具有一定强 度的、密实的板体结构，导致结构层分散荷载性能差；碾压机械的 功能过大，路基液化为溶胶，反射到结构层产生“弹簧”现象碾 压机械的选择可参考表1表 1 碾压机械选择表压实机械松铺厚度/ cm有效碾压遍数适宜条件钢质光（轻6t〜8t） 15〜20 4〜5稳压阶段（中 8 t--12 t） 20〜30 4〜5碾压阶段轮压路机（重12t〜15t） 25〜35 4〜5碾压阶段 轮胎压路机（16 t） 30〜35 4〜5碾压阶段2 t 10〜20 5〜6碾压长度不限4 5 t 25〜35 5〜6宜分段碾压振动 10 t 30〜 5O 5〜6碾压阶段压路机12 t 40〜55 5〜6碾压阶段15 t 5O〜70 5〜6碾压阶段4. 3 拌和要均匀、碾压要及时 为避免粗细料集中出现“砂窝”及“梅花”现象，造成结构层整 体强度、稳定性不一致，影响路面的使用寿命；碾压要及时，即在 最佳含水量时碾压成型，必要时补充洒水4. 4 成型的路床不可作为运输通道 路床每隔一定距离应留一个缺口，运输车辆将集料运至缺口 处，用推土机将集料送至路床，不能将路床作为施工便道使用。

4. 5 严格控制砂砾石级配 由于砂砾石足自然形成的天然材料，自身级配较差，就力学 性质和稳定性来说，天然砂砾石是级配集料中较差的集料，不宜 作为道路基层使用而因其料源广泛、造价低廉，因此在湿软路 基处理中得到应用5 技术经济比较（见表 2）表2常用湿软路基处理办法比较表 处理方天然砂砾石 10％灰片石水泥稳定土法名称（40 Gnl 厚）（40 Gnl 厚）（25 Cln 厚）（20 cn1 厚） 造价/元 m 2 15. 62 15. 47 39 02 12 34回弹模量 / ]V~Va 110-170 250--300 150——200 300--400由表2可见，利用天然砂砾石处理湿软路基经济上适用，技 术上满足规范要求天然级配砂砾石因其就地取材，造价低廉，而且料源丰富，在 湿软路基处理中前景很好，值得广大同仁关注。