公路工程中天然砂礫的應(yīng)用
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摘要：天然砂礫具有強(qiáng)度高、剛度大、穩(wěn)定性強(qiáng)、透水性好、工后沉降小等諸多優(yōu)點(diǎn)，在公路工程中得到廣泛應(yīng)用。文章對(duì)天然砂礫在公路工程中路基填筑、路面結(jié)構(gòu)層的應(yīng)用，分別從施工工藝、質(zhì)量控制及存在問題和注意事項(xiàng)等方面進(jìn)行介紹，以供參考。
關(guān)鍵詞：天然砂礫；路基填筑；路面基層；公路工程；路面結(jié)構(gòu)層
天然砂礫具有強(qiáng)度高、剛度大、穩(wěn)定性強(qiáng)、透水性好、工后沉降小等諸多優(yōu)點(diǎn)，在公路工程中得到廣泛應(yīng)用。在此，筆者結(jié)合多年的工程實(shí)踐和點(diǎn)滴積累，談?wù)勌烊簧暗[在公路工程中的應(yīng)用。
1天然砂礫在路基填筑中的應(yīng)用
筆者最早接觸天然砂礫是在1998年，當(dāng)年涉左公路涉縣段改建工程開工建設(shè)，該工程起于涉縣城，依山傍水，沿清漳河蜿蜒西進(jìn)，止于冀晉省界，全長(zhǎng)27km。按山嶺重丘區(qū)二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)改建，路面寬11.5m，兩側(cè)各設(shè)0.25m的水泥混凝土路緣石；城區(qū)段為2m綠化帶＋16m主道＋2m綠化帶＋6m輔道。在路基填筑中，全部采用清漳河中的天然砂礫填筑，疏河筑路、變廢為寶、節(jié)約土源、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，僅路基節(jié)約土源就近80萬方。用砂礫填筑的路基剛度大、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、透水性好、工后沉降??；與土方路基相比，基本不必操心含水率，好“侍弄”；受雨水影響小，不翻漿，不須晾曬，雨過天晴即可復(fù)工，雨期能趕工期，可謂好處多多。自涉左公路改建工程始，筆者就與天然砂礫結(jié)下了“不解之緣”。在后來的公路工程中，河茅公路、陽(yáng)索公路、平涉公路涉縣南段等改建工程，全部采用天然砂礫筑路。不斷積累，不斷總結(jié)，不斷完善，逐漸掌握了天然砂礫筑路的施工工藝。
1.1施工工藝和施工要點(diǎn)
用于公路路基的填料要求挖取方便、壓實(shí)容易、強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好，天然砂礫很符合這一要求。天然砂礫填筑路基的施工工藝比較簡(jiǎn)單，主要控制砂礫的最大粒徑、虛鋪厚度等。用于路堤填筑的天然砂礫最大粒徑為15cm，用于路床填筑的最大粒徑為10cm。在取料時(shí)和路基填筑施工現(xiàn)場(chǎng)揀出超大粒徑的礫石，取料處為主，填筑現(xiàn)場(chǎng)為輔。路堤填筑時(shí)，必須根據(jù)設(shè)計(jì)斷面，分層填筑、分層壓實(shí)。宜采用水平分層填筑施工。如原地面不平，應(yīng)先低后高，由最低處分層填起，每填一層，經(jīng)壓實(shí)符合規(guī)定要求后，再填筑上一層。且逐步與縱坡平行。路堤填筑要“多填多壓”。寬度每側(cè)應(yīng)寬于填層設(shè)計(jì)寬度為30～50cm，壓實(shí)寬度不得小于設(shè)計(jì)寬度，以確保路基邊緣壓實(shí)符合要求，路堤填筑完成后再進(jìn)行削坡。填筑時(shí)，合理卸料，宜采用“卸高推低法”，以防出現(xiàn)粗細(xì)料集中的離析現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)離析料“窩”，要進(jìn)行處理。天然砂礫的最大虛鋪厚度應(yīng)以路基填筑試驗(yàn)段為準(zhǔn)。用大型推土機(jī)攤鋪和初平，平地機(jī)精平，輔以人工整平。平整度越好，壓實(shí)質(zhì)量就越均勻，路基整體性就越強(qiáng)。也可以這樣說，沒有平整度，就沒有壓實(shí)度。在此指出一條施工經(jīng)驗(yàn)：路基在攤鋪、整平后，壓實(shí)前要盡量多灑水，適時(shí)進(jìn)行碾壓，效果非常理想。路基壓實(shí)機(jī)械組合和碾壓遍數(shù)要以路基填筑試驗(yàn)段為準(zhǔn)。一般用振動(dòng)壓路機(jī)和三輪靜碾壓路機(jī)聯(lián)合碾壓，振動(dòng)壓路機(jī)先穩(wěn)壓一遍，再振動(dòng)3～4遍，最后用三輪靜碾壓路機(jī)碾壓1～2遍，壓至表面沒有輪跡為止，這就是“無跡為終”。有條件的話，用拖碾碾壓效果會(huì)更好。
1.2質(zhì)量控制要點(diǎn)
天然砂礫路基填筑的質(zhì)量，主要是控制壓實(shí)質(zhì)量，用“壓沉值”法檢測(cè)。具體方法如下：在壓實(shí)成型的路基填筑層面上，平放個(gè)10cm*10cm的鋼板。在鋼板上立塔尺，用水準(zhǔn)儀讀數(shù)并做記錄，然后在振動(dòng)壓路機(jī)開振狀態(tài)下碾過鋼板，再在鋼板上立塔尺，用水準(zhǔn)儀讀數(shù)并做記錄，比較兩次讀數(shù)的差值，若在0～2mm之間，則表明該點(diǎn)壓實(shí)質(zhì)量合格，再檢測(cè)下一個(gè)點(diǎn)；若差值大于2mm，則表明此層路基壓實(shí)質(zhì)量不合格，需繼續(xù)碾壓，直至合格為止。壓沉值必須一層一檢。檢測(cè)頻率不得少于土方路基壓實(shí)度的檢測(cè)頻率。
1.3存在問題及注意事項(xiàng)
砂礫路基填筑施工中，超大粒徑的控制問題比較突出，揀出來較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。與土方路基相比，由于填料粒徑大，路基平整度較難控制。砂礫路基填筑質(zhì)量的檢測(cè)方法，還有待于進(jìn)一步研究和規(guī)范。另外，在橋涵、擋土墻等構(gòu)造物的基底換填處理中，天然砂礫是很理想的換填材料，在橋涵臺(tái)背、擋墻墻背回填施工中也是常用材料。
2天然砂礫在路面基層（底基層）中的應(yīng)用
天然砂礫在路面基層（底基層）中的結(jié)構(gòu)形式有石灰穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定碎礫石等。仍從涉左公路涉縣段改建工程談起，該工程的路面結(jié)構(gòu)形式為18cm石灰穩(wěn)定砂礫底基層＋18cm水泥穩(wěn)定砂礫基層＋9cm瀝青混凝土面層。需特別指出的是，涉左公路改建工程，創(chuàng)造了15年沒有大修的奇跡，該公路可是條晉煤外運(yùn)的大通道。實(shí)踐證明，天然砂礫“功不可沒”。在后來的公路工程中，為了更好地控制最大粒徑，加快整平速度，提高整體鋪筑效果，還用了水泥穩(wěn)定碎礫石基層（底基層）?？傮w上講，它是三種結(jié)構(gòu)形式中最優(yōu)的。
2.1施工工藝和施工要點(diǎn)
石灰穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定碎礫石等三種路面結(jié)構(gòu)層施工工藝的共性特點(diǎn)：基層（或底基層）施工前，必須在正式路線上按正規(guī)方法鋪筑試驗(yàn)段，以確定松鋪系數(shù)、水泥（石灰）劑量、最佳含水率、壓實(shí)度、機(jī)械組合和碾壓遍數(shù)等施工參數(shù)?；鶎樱ɑ虻谆鶎樱┗旌狭系陌韬?，要做到計(jì)量精確、拌和均勻、干濕適宜、色澤一致。運(yùn)輸車輛要備覆蓋物，以減少水分損失，卸料時(shí)不掀開最好?；鶎樱ɑ虻谆鶎樱╀佒r(shí)，一定要保證下承層表面濕潤(rùn)，否則基層（或底基層）混合料底部一定范圍內(nèi)的水分容易被下承層吸去，影響基層（或底基層）強(qiáng)度的形成?；鶎樱ɑ虻谆鶎樱╀佒r(shí)，嚴(yán)格控制鋪筑厚度，厚度不足，承重能力減弱，影響公路使用壽命。基層（或底基層）鋪筑時(shí)，用平地機(jī)精平時(shí)，只能向鋪筑的前進(jìn)方向刮，且以不超過3遍為好，不得來回刮?；鶎樱ɑ虻谆鶎樱┑哪雺?，初壓用雙鋼輪穩(wěn)壓；復(fù)壓用振動(dòng)壓路機(jī)；終壓用三輪靜碾壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)。基層（或底基層）鋪筑時(shí)，嚴(yán)把平整度關(guān)。因?yàn)槠秸纫蛏戏瓷?，初壓后發(fā)現(xiàn)表面低洼處，嚴(yán)禁用薄層貼補(bǔ)法進(jìn)行找平，以免形不成整體，一定要耙松該處后再補(bǔ)混合料。養(yǎng)生期內(nèi)覆蓋養(yǎng)生最好，灑水養(yǎng)生要確保其表面濕潤(rùn)，不應(yīng)忽干忽濕。剛開始灑水時(shí)要噴霧式灑水，不得用高壓噴水，以免破壞基層（底基層）結(jié)構(gòu)。還要實(shí)行交通管制，除施工車輛可慢速通行外，禁止一切機(jī)動(dòng)車輛通行。石灰穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定碎礫石等三種路面結(jié)構(gòu)層施工工藝的個(gè)性特點(diǎn)：石灰穩(wěn)定砂礫：一是保證石灰質(zhì)量，且要充分消解。一般存放超過6個(gè)月要復(fù)合材質(zhì)；二是砂礫集料的最大粒徑和級(jí)配應(yīng)符合規(guī)范要求。砂礫必須過篩。水泥穩(wěn)定砂礫：一是水泥質(zhì)量要符合設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范要求；二是砂礫集料的最大粒徑和級(jí)配應(yīng)符合規(guī)范要求。砂礫必須過篩。三是從拌和、攤鋪、整平到碾壓成型，不得超過水泥的終凝時(shí)間，否則將降低基層的強(qiáng)度。這就要求施工緊湊，速度要快，且合理安排日進(jìn)度。水泥穩(wěn)定碎礫石：一是水泥質(zhì)量要符合設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范要求；二是碎礫石集料的最大粒徑和級(jí)配應(yīng)符合規(guī)范要求；三是從拌和、攤鋪、整平，到碾壓成型，不得超過水泥的終凝時(shí)間，否則將降低基層的強(qiáng)度。這就要求施工緊湊，速度要快，且合理安排日進(jìn)度。實(shí)踐證明，水泥穩(wěn)定砂礫和水泥穩(wěn)定碎礫石混合料拌和，含水率略大于最佳值為宜。如用穩(wěn)定土集中廠拌機(jī)械拌制混合料，用穩(wěn)定土攤鋪機(jī)攤鋪，鋪筑效果更佳，且能加快施工進(jìn)度。
2.2質(zhì)量控制要點(diǎn)
石灰穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定碎礫石等三種路面結(jié)構(gòu)層的鋪筑質(zhì)量，主要是控制壓實(shí)度、強(qiáng)度和厚度等。要采取切實(shí)有效措施減少結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)裂縫，如砂礫、碎礫石集料的級(jí)配要嚴(yán)格控制，特別是5mm以下細(xì)粒料不得超過規(guī)定值，最好用低限；在確保強(qiáng)度的前提下，石灰、特別是水泥用量寧低勿高；養(yǎng)生期要保證；上層施工要緊湊（減少空氣中暴露時(shí)間），不要縮短工期，也不要人為延長(zhǎng)工期。
2.3存在問題及注意事項(xiàng)
砂礫的篩選要控制嚴(yán)格，否則影響鋪筑質(zhì)量和鉆取芯樣。水泥穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定碎礫石從拌和開始直至碾壓成型的施工時(shí)間要嚴(yán)格控制，不得超過水泥的初凝時(shí)間。水泥穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定碎礫石基層（或底基層）裂縫的預(yù)防措施，還有待于進(jìn)一步積累和總結(jié)。
3結(jié)語(yǔ)
天然砂礫因其諸多優(yōu)點(diǎn)，而在公路工程中得以廣泛應(yīng)用，但是砂礫路基填筑質(zhì)量的檢測(cè)方法還有待于進(jìn)一研究和規(guī)范；石灰、水泥穩(wěn)定砂礫最大粒徑能夠最大限度地放寬到多大，還有待和同行一道在施工中進(jìn)一步探索和總結(jié)。在此，筆者只起一個(gè)拋磚引玉的作用。
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作者：劉紅堂 單位：涉縣交通運(yùn)輸局公路管理站
