(云南公投景文高速公路有限公司 云南 昆明 665000)

引言

路面底基層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性取決于材料之間的內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力，常用的底基層有級(jí)配碎石、級(jí)配礫石、水泥穩(wěn)定碎石、水泥穩(wěn)定礫石等。石灰?guī)r碎石在云南省大部分地區(qū)儲(chǔ)量豐富，易于開采，價(jià)格合理；碎石表面粗糙，保水效果好，利于施工壓實(shí)；巖碎石棱角性好，壓實(shí)后嵌擠效果好，CBR強(qiáng)度值高；碎石中的石粉經(jīng)水化作用有利于碎石層的板結(jié)，在荷載作用下不易松散。因此，石灰?guī)r級(jí)配碎石是云南省公路工程中使用最普遍的底基層材料。但是，在普洱、臨滄的部分地區(qū)，優(yōu)質(zhì)的石灰?guī)r儲(chǔ)量不多，有的運(yùn)距過遠(yuǎn)，近年來由于附近工程建設(shè)項(xiàng)目多，需求高漲，造成碎石價(jià)格居高不下，供應(yīng)量嚴(yán)重不足，既增加了工程造價(jià)，又影響了工程進(jìn)度和質(zhì)量。因此，有必要結(jié)合普洱、臨滄地區(qū)的實(shí)際情況，探索采用其他材料修筑路面底基層的可能性。

景文高速公路為云南省景東縣至文東縣連接道路，臨近紅河流域李仙江川河段，該河段內(nèi)有豐富的可開采的河灘礫石，價(jià)格便宜，供應(yīng)量充足，如果能用于路面底基層，一方面可以有效保證材料供應(yīng)和工程進(jìn)度；另一方面可大幅節(jié)約建設(shè)成本。但是，云南省在礫石應(yīng)用于高速公路底基層的案例不多，經(jīng)驗(yàn)也不夠豐富，因此景東地區(qū)的河灘礫石究竟能否用于景文高速公路路面底基層、如何才能更合理的應(yīng)用以保證底基層質(zhì)量，這些問題需要經(jīng)過試驗(yàn)研究進(jìn)行科學(xué)的論證。

本文結(jié)合景文高速公路的實(shí)際工程需求，通過室內(nèi)試驗(yàn)、試驗(yàn)段施工，從原材料質(zhì)量、混合料級(jí)配、施工工藝、質(zhì)量檢測(cè)等方面，對(duì)河灘礫石在景文高速公路路面底基層的應(yīng)用進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，論證了河灘礫石在景文高速公路底基層應(yīng)用的可行性，并驗(yàn)證了可用于指導(dǎo)景文高速公路施工的級(jí)配礫石目標(biāo)級(jí)配、施工參數(shù)和性能參數(shù)。

一、原材料

試驗(yàn)所采用的原材料產(chǎn)自景東縣川河，為開采后自加工的軋制卵石，根據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E40-2007)，對(duì)原材料性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 原材料性能檢測(cè)結(jié)果

二、目標(biāo)配合比

集料的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，為了對(duì)比石屑對(duì)級(jí)配礫石影響，確定了級(jí)配1(摻石屑)和級(jí)配2(不摻石屑)兩種級(jí)配，各檔料的摻配比例和礦料合成級(jí)配如表2和表3所示。

表2 級(jí)配礫石礦料配比組成

表3 礦料的合成級(jí)配通過率明細(xì)表

其中級(jí)配1的目標(biāo)級(jí)配和驗(yàn)證級(jí)配曲線如圖1所示：

圖1 目標(biāo)級(jí)配、驗(yàn)證級(jí)配曲線對(duì)照?qǐng)D

采用重型擊實(shí)試驗(yàn)確定設(shè)計(jì)級(jí)配混合料的最大干密度和最佳含水量，并用振動(dòng)成型試驗(yàn)對(duì)最大干密度進(jìn)行驗(yàn)證，振動(dòng)成型時(shí)間為120s，驗(yàn)證結(jié)果見表4。

表4 最大干密度與最佳含水量試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

由上表驗(yàn)證結(jié)果可知，摻石屑后級(jí)配礫石的最大干密度提高。但是兩種級(jí)配下振動(dòng)成型得到的最大干密度均小于重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，異常的原因可能是由于礫石的棱角性相對(duì)較差，加之振動(dòng)成型儀激振力過大卸載后成型的試件反彈，導(dǎo)致混合料嵌擠不密實(shí)所致。再次重新取樣，進(jìn)行重型擊實(shí)和振動(dòng)成型試驗(yàn)，對(duì)振動(dòng)成型試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將振動(dòng)時(shí)間調(diào)整為90s，測(cè)得的最大干密度和最佳含水率如表5所示。

表5 最大干密度與最佳含水量試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果來看，縮短振動(dòng)時(shí)間，可以適當(dāng)提高最大干密度。但是從兩次試驗(yàn)結(jié)果來看，級(jí)配礫石的最大干密度總體偏小，原因可能是由于礫石比較圓滑，棱角性不理想。

三、 試驗(yàn)路段施工

(一)試驗(yàn)路段生產(chǎn)配合比調(diào)整

對(duì)試驗(yàn)路段擬設(shè)置的配比參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，通過級(jí)配礫石混合料的篩分試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)4.75mm篩孔的通過率為39.4%，對(duì)比目標(biāo)通過率的34%(或34.2%)，生產(chǎn)級(jí)配偏細(xì)。鑒于上述情況，重新調(diào)整了生產(chǎn)配比，將生產(chǎn)配比調(diào)整為表6。取調(diào)整配比后的混合料進(jìn)行篩分，篩分結(jié)果表明混合料4.75mm篩孔的通過率為38%，仍比目標(biāo)值34%高4%。因此，在試驗(yàn)路段的生產(chǎn)配比調(diào)整為表6中試驗(yàn)路段建議摻配比例。

表6 級(jí)配礫石新生產(chǎn)配比

(二)試驗(yàn)路段配合比驗(yàn)證

對(duì)試驗(yàn)路段取樣后進(jìn)行篩分，篩分結(jié)果如圖2所示。結(jié)果顯示試驗(yàn)路段取樣的混合料級(jí)配與目標(biāo)級(jí)配在關(guān)鍵篩孔的復(fù)合性較好。從圖上看出，試驗(yàn)路段的混合料級(jí)配4.75mm通過率偏高，建議減少0-5mm粒徑的比例，增加20-30mm這一規(guī)格的集料，修改后的生產(chǎn)配合比如表7所示：

圖2 級(jí)配礫石試驗(yàn)路段混合料級(jí)配

集料編號(hào)1#(礫石)2#(礫石)3#(礫石)4#(礫石)5#(石屑)集料規(guī)格20～3010～205～100～50～5摻配比例(%)1738151515

(三)試驗(yàn)路段檢測(cè)

經(jīng)檢測(cè)，試驗(yàn)路段現(xiàn)場(chǎng)平均干密度為2.368g/cm3，根據(jù)試驗(yàn)路段彎沉試驗(yàn)結(jié)果，50個(gè)壓實(shí)度檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果均滿足規(guī)范不小于97%的要求；試驗(yàn)段代表彎沉值為137.5(0.01mm)，小于139.4(0.01mm)的竣工驗(yàn)收彎沉值。對(duì)試驗(yàn)段的級(jí)配礫石混合料取樣進(jìn)行了CBR強(qiáng)度試驗(yàn)，三組平行試驗(yàn)的CBR平均值為120%，滿足CBR值不小于100%的規(guī)定要求。

四、結(jié)語

(1)景東縣當(dāng)?shù)靥烊坏[石資源豐富，通過對(duì)川河河段內(nèi)開采的礫石進(jìn)行了試驗(yàn)分析，結(jié)果表明該河段內(nèi)礫石的性能符合規(guī)范要求，可作為筑路材料。

(2)天然礫石的開采地點(diǎn)離施工地點(diǎn)較近，在減少環(huán)境破壞的同時(shí)能夠便利施工，節(jié)約了原材料和施工成本，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益較高。在礫石中摻加石屑，可以增加礫石之間的嵌擠性，提高級(jí)配礫石最大干密度，改善底基層的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

(3)為了更好地保證級(jí)配礫石底基層的密實(shí)，級(jí)配礫石底基層的最大干密度標(biāo)準(zhǔn)值通過試驗(yàn)路段進(jìn)一步驗(yàn)證和確定，最終在室內(nèi)振動(dòng)成型法的最大干密度和試驗(yàn)路段現(xiàn)場(chǎng)干密度的平均值兩者之間，取最大值為控制級(jí)配礫石壓實(shí)度的最大干密度。

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