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        大粒徑級配碎石在大修工程中的應用研究

        2018-11-22 01:47:18夏彩娟譚繼宗
        西部交通科技 2018年9期
        關鍵詞:基層檢測施工

        夏彩娟,譚繼宗

        (1.廣西金石高速公路有限公司,廣西 南寧 530007;2.廣西交通科學研究院有限公司,廣西 南寧 530007)

        0 引言

        級配碎石材料是一種松散的粒料結(jié)構(gòu),不傳遞拉應力和拉應變,既能防反射裂縫又能起到排水作用。但以往的工程經(jīng)驗表明,傳統(tǒng)級配碎石作為路面柔性結(jié)構(gòu)層的主要缺陷是易產(chǎn)生較大的塑性變形,影響路面的平整度,嚴重時會發(fā)生剪切破壞等結(jié)構(gòu)性破壞[1-2]。

        大粒徑級配碎石混合料其最大粒徑可達53 mm,繼承了傳統(tǒng)級配碎石材料的優(yōu)點,且彌補了其抗塑性變形能力不足的缺點,在重載交通下具有抗變形能力強的優(yōu)點,既可充分利用舊路結(jié)構(gòu)層的剩余價值,又可利用重載交通的壓密作用。大粒徑級配碎石基層承載力強、抗裂性能優(yōu)、水穩(wěn)定性好,可有效降低道路的后期養(yǎng)護維修費用,對于路網(wǎng)干線公路大、中修工程的建設具有重要的社會經(jīng)濟效益[3]。

        目前國內(nèi)對傳統(tǒng)級配碎石材料已有較多研究,但是對于大粒徑級配碎石的應用研究較少。本文依托路網(wǎng)干線公路大修工程,深入研究了大粒徑級配碎石基層的應用技術(shù),為大粒徑級配碎石材料在路網(wǎng)干線公路提質(zhì)改造工程中的大規(guī)模推廣應用提供參考。

        1 大粒徑級配碎石基層設計

        依托工程為廣西省道S217線龍門段大修項目。該路段過往交通量增長極快,且交通量中以超重車居多,導致舊水泥路面出現(xiàn)了唧泥、錯臺、沉陷、翻漿、破碎板、板角斷裂等病害,路面損壞狀況指數(shù)(PCI)低于40,公路技術(shù)狀況等級評定為差。主線大修結(jié)構(gòu)方案為:舊水泥路面碎石化+22 cm厚大粒徑級配碎石+1.5 cm厚同步碎石封層+5 cm厚AC-16瀝青混凝土+4 cm厚AC-13瀝青混凝土。

        1.1 原材料質(zhì)量控制與級配設計

        碎石級配應滿足《公路路面基層施工技術(shù)細則》(JTGTF20-2015)表3.6.2級配的規(guī)定,碎石中不應有黏土塊、植物等有害物質(zhì),軟弱和針片狀顆粒含量≤20%,石屑可以使用一般碎石場的篩余料或?qū)iT軋制的細碎石集料[4]。

        根據(jù)施工規(guī)范及集料配合比要求,大粒徑級配碎石基層采用4檔集料:20~40 mm、10~30 mm、5~10 mm、0~5 mm(石屑)。對進場4檔集料進行篩分(干篩法),篩分結(jié)果見表1。

        表1 集料篩分結(jié)果表

        大粒徑級配碎石顆粒組成較傳統(tǒng)級配碎石粗,接近填隙碎石,而規(guī)范《公路路面基層施工技術(shù)細則》(JTG/T F20-2015)中對填隙碎石的級配未作規(guī)定。在工程試驗段施工時借鑒以往經(jīng)驗和試配結(jié)果,擬定各檔原材料的摻配比例及合成級配,見表2。

        表2 大粒徑級配碎石級配設計表

        注:材料比例為20~40 mm∶10~30 mm∶5~10 mm∶0~5 mm=46∶38∶7∶9

        1.2 施工質(zhì)量控制

        大粒徑級配碎石施工中,由于其級配設計中粗料含量多粉料較少,且不含水泥石灰等粘結(jié)材料,因此在施工過程中容易產(chǎn)生局部離析,施工離析是大粒徑級配碎石施工中的一個難點。離析使得不同部位的級配各不相同,導致基層結(jié)構(gòu)的不均勻性,降低了基層承載力和耐久性。因此在施工過程中對于離析的控制尤為關鍵。

        (1)拌合運輸過程中控制離析

        基層大粒徑級配碎石采用拌合機集中生產(chǎn),拌合時間控制在28~38 s內(nèi),含水量控制應根據(jù)氣候情況在1.0%~1.5%之間進行調(diào)節(jié),確保拌合質(zhì)量。為防止混合料在裝車的過程中出現(xiàn)離析,運料車輛的車斗離出料口的間距不能太大,控制下料的高度。裝料過程中不能向運料車車槽的中間部位連續(xù)卸料,應先向車槽前部卸料,再向后部卸料,最后向中間卸料。同時,在運輸過程中控制車速,以防止顛簸產(chǎn)生的離析。

        (2)攤鋪和碾壓過程中控制離析

        大粒徑級配碎石不含石灰、水泥等膠結(jié)料,其結(jié)構(gòu)主要靠碎石之間的嵌擠以及粉料的粘結(jié)形成。因此為了確保碾壓效果,大粒徑級配碎石的碾壓需要在最佳含水率時進行,并且在碾壓的過程中應及時嚴格控制含水率。如果含水量偏低,則會導致粉料無粘結(jié)作用,結(jié)構(gòu)失穩(wěn),需要對混合料適當灑水后再碾壓;如果含水量偏高,則會導致粉料嘰漿,失去粘結(jié)效果,需要并開挖翻曬,待其接近最佳含水量時,再進行碾壓[5-6]。

        碾壓達到壓實遍數(shù)后,在大粒徑級配碎石表面均勻撒布一層約0.5~1 cm的機制砂,在因攤鋪離析造成大顆粒集中的部位要適當增加撒布量,然后再用壓路機靜壓一遍整平,即可開放交通。

        2 質(zhì)量檢測

        對于大粒徑級配碎石基層而言,其檢測指標主要包括:固體體積率、平整度、彎沉等。

        (1)虹吸筒排水法檢測試樣的固體體積率

        檢測大粒徑級配碎石墊層固體體積率,檢測結(jié)果見表3。

        (2)施工過程中,對碾壓后的平整度檢查記錄見表4。

        表3 大粒徑級配碎石基層固體體積率檢測表

        表4 平整度檢測結(jié)果表

        (3)彎沉檢測

        對于大粒徑級配碎石基層而言,彎沉控制是一個重要指標,對施工完成后路段采用貝克曼梁進行完成檢測。檢測結(jié)果見表5,從檢測結(jié)果來看,大粒徑級配碎石基層的彎沉值在30~40(0.01 mm),較好地提高了碎石化后路面的強度。

        表5 碎石化后底基層、大粒徑級配碎石層彎沉代表值對比表

        根據(jù)設計級配摻配后攤鋪施工,在施工中控制級配設計、運輸攤鋪離析等,通過施工過程和檢測結(jié)果的驗證,可以發(fā)現(xiàn):觀察檢測固體體積率挖開的試坑,整個結(jié)構(gòu)層比較密實,檢測的固體體積率滿足設計要求的85%,代表值達到85%~87%,后期由于車輛碾壓后部分路段固體體積率會有所提高,開放交通后結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定,沒有明顯的變形和車轍;檢測的彎沉值,完全滿足了設計彎沉要求。從表5看,不僅達到了設計彎沉52.3(0.01 mm),絕大部分在30~40(0.01 mm)之間??傮w而言,大粒徑級配碎石施工和使用狀況良好。

        3 結(jié)語

        大修路段交通量大,重載交通多,基層需要具有較高的結(jié)構(gòu)強度保證受力。大粒徑級配碎石基層和普通碎石基層相比,其粗骨料含量增大,骨架結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)受力更強,但是在施工過程中需要注意大粒徑級配碎石級配設計與控制、施工離析控制、施工質(zhì)量控制等。

        現(xiàn)場控制主要根據(jù)三個要點:減輕混合料離析、確保路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無變形、控制基層固體體積率。在大粒徑級配碎石基層施工中,應從三個方面控制離析:(1)從級配組成方面降低離析,在施工配比時,盡量減少粉料的用量,增多粗骨料的用量,在攤鋪成型后,采用人工補粉填隙;(2)為了降低在裝料過程中產(chǎn)生的離析,在混合料儲料倉出口設置隔板,減少堆積離析;(3)攤鋪完成后,人工修補離析位置。

        從國內(nèi)級配碎石材料工程應用的情況來看,傳統(tǒng)級配碎石材料剛度較低、塑性變形大,路面建成通車后,特別是重載交通情況下,易因結(jié)構(gòu)強度不足而出現(xiàn)剪切破壞,造成局部位置隆起或者軟彈,或出現(xiàn)車轍損壞。而大粒徑級配碎石可有效提高基層的整體剛度,降低塑性變形,既繼承了傳統(tǒng)級配碎石材料的優(yōu)點,又彌補了其不足之處,對于改善道路的使用性能、延長使用壽命具有重要意義,其應用前景廣闊。

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