广东省建筑工程机械施工有限公司
摘要：汶川地震是我国自建国以来影响最大的一次地震，地震波及大半个中国，其中陕、甘、川三省震情最严重。在四川映秀灾后重建中，灾区道路工程常用的路基填筑材料匮乏。如果将灾区储量丰富的砂砾石用作填筑路基基层填料，既可降低工程造价又可发挥砂砾石良好的工程性能。通过对砂砾石作为路基基层的工程实践经验，从材料的特性和环境出发，分别就砂砾石材料的级配、砂砾石颗粒压碎值、摊铺及压实工艺、路基压实指标及现场测定得出施工技术进行了探讨。
关键词：地震；灾后重建；路基填筑；砂砾石
1工程概述
1.1工程背景
汶川县映秀镇地处四川汶川县城东南部，平均海拔900m，幅员面115.12km²。映秀镇行政隶属四川省汶川县，距离汶川县城威州镇55km，距离都江堰45km，地处国道213线和省道303线交汇处，是通往世界自然遗产保护地九寨沟和卧龙四姑娘山的交通枢纽，也是阿坝州的门户重镇。
1.2工程简介
映秀镇灾后恢复重建市政项目施工总承包，建设地点在四川省汶川县映秀镇。建设规模：中滩堡水厂一座；市政道路19条，总长约7197米；桥梁5座，总长度约515米。总投资约1.2亿元。质量要求达到国家或行业质量检验评定的一次性验收工程质量达到合格标准。其中市政道路工程的工期要求：2009年8月5日至2010年1月5日（总工期：154日历天）
1.3地层结构
拟建道路区内覆盖层分布有第四系填筑土层（Q4me），残坡积亚粘土层、砾砂土层（Q4dl+el），冲积层卵石和漂石（Q4al），下伏基岩为三迭系下统砂岩、炭质页岩，场地内东北侧见震旦系花岗岩。
2砂砾石路基填筑施工
如何控制灾后重建建设成本，修建使用性能满足要求的低造价公路就成了灾后重建交通建设中所研究的一个重要课题。砂砾石是一种颗粒状、无粘性材料，在映秀灾区分布广泛，储存量丰富，随处可取，具有压实性好，抗剪强度高，沉降变形小，透水性强，承载能力大等工程特性。将灾区储量丰富的天然砂砾石用作路面的底基层填料，将掺有水泥、石灰的级配砂砾石用作基层填料，有效降低工程造价，因此砂砾石在灾后道路建设中应用得到专家、设计和业主一直认可和支持。
2.1材料性能要求
砂砾石材料级配要求，砂砾石属于无粘性颗粒材料，强度的形成主要依靠颗粒之间的嵌挤、密实原理，因此砂砾石的级配要满足规范要求。砂砾石作基层时，砾石最大粒径不应超过37.5mm，底基层，砾石最大粒径不应超过53mm。砂砾石颗粒粒径过大时，存在难以压密实问题，混合料中有较大的孔隙率，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。在行车动荷载的作用下，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。另外，在有较大粒径的砾石，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。因此超粒径部分的颗粒，应筛除。在砂砾石中小于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。在其他粒径组大致相同的情况下，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。砂砾石级配最好的组成是：按密实原理，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。
2.2砂砾石颗粒压碎值要求
《公路路面路基施工技术规范》JTG F10-2006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。从材料的成分分析来看，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，或者控制长扁型颗粒所占百分率在一定的范围。
2 摊铺及压实工艺
路基砂砾石施工的工艺流程图如图1的顺序进行。
该工艺中，在运输和摊铺集料之前考虑增加一个工序——修整路肩。这是因为砂砾石属松散颗粒材料，压实时易松散，难以成形。若在有边界约束的情况下，压实时颗粒就不容易向外松散，压实也较容易，也能产生更大的密实度。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。因此我们在施工中及时有效地处理好下面几个问题：
（1）对于下基层，不论是路堤还是路堑，必须用压路机进行碾压。在压实过程中发现土过干、表层松散，适当洒水；土过湿时，发生“弹簧”现象，开挖晾晒或掺加适量水泥、生石灰等措施进行处理，增加粘结性，并辅以人工将大颗粒进行分拣。
（2）砂砾石混合料在倒在下基层之前，在下承层上洒一点水，其主要使砂砾石混合料与下基层之间能较好地结合在一起。
（3）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。也就是，在倾倒时，应将一车的混合料倒在下基层的中间部分；用铧犁拌合时，第一遍由路两边开始，将混合料向中间翻，同时机械慢速前进。第二遍从两边开始，将混合料向外翻，拌合遍数以双数为主。
（4）砂砾石混合料倾倒在下基层后，应尽快摊铺、碾压成型。防止放置时间长了会引起混合料的离析。
（5）压实时采用吨位较大的振动压路机。因为振动压实时，振动产生的快速连续冲击力作用于土体表面，每冲击一次对土体产生一个压力波，使土体颗粒间的摩擦力减小，小颗粒易处于运动状态，彼此相互填充。在加上振动碾静压力的作用，进一步促使颗粒的填充，压实效果较好。实际上振动碾的压实是静重产生的静力和振动产生的压力波的动力联合作用，在土体内产生了压应力和剪应力的结果。
（6）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。
（7）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，每隔5m做一道泄水槽。
（8）急弯、陡坡地段，不铺砂砾石基层。在急弯地段（一般指曲线半径小于25m），在行车作用下。砂砾颗粒容易发生粗细离析现象；陡坡地段（一般指纵坡坡度大6），上坡车辆产生与牵引力方向相反的水平作用力（摩擦力与汽车重力分力等），坡度越大，水平力也越大。砂砾石基层不能承受汽车的水平力作用。如汽车刹车，面上颗粒就会发生扩散移动。特别是农用四轮车和手扶拖拉机行车速度慢。水平力作用时间长，车开过之后，新铺的砂砾石基层象翻“泥鳅”式的遭到破坏。针对急弯、陡坡地段，采用水泥稳定级配砂砾石，以增强基层混合料颗粒的抗离析作用。
（9）前后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。
3 路基压实指标及现场测定方法
路基压实度的评定是路基施工过程中的重要工作，评定方法的选择关系到评定成果的可靠性。由于室内试验设备的局限性，施工现场填土的颗粒粒径大于标准试验所用的土样的颗粒粒径可能有很大，填土中含有超粒径的颗粒是很正常的。在这种情况下，如何以室内的压实度和最佳含水量来评价现场压实情况就显得很重要了。
施工现场出现超粒径颗粒是经常的事，对于砂砾石混合料这种大颗粒的超粒径土的现场质量控制，目前仍采用干密度和孔隙率，而孔隙率是由干密度计算得到的，归根到底是干密度这一项主要指标。
（1）用现场压实参数作为质量控制标准。依据经验，按照不同道路等级要求，选取外观上无明显轮迹，在规定的压实机械（规格、型号、碾重、振动频率和行车速度等）条件下，用一定的填铺层厚、碾压遍数等压实参数进行质量控制压实的密实程度。
（2）表面沉降量控制。当填筑料铺平后，在表面设置10～20个测点，涂上油漆做有色标志，用水准仪测定各点高程，经碾压后，再测定碾压后各点高程，计算沉降量的平均值，与松铺厚度之比求得沉降率，根据沉降量或沉降率判断压实后的密实程度。
4 养护及面层施工
底基层及基层铺筑好后，应将其养护一段时间再铺筑面层。用洒水车经常洒水养生，每天洒水的次数视气候而定。由于砂砾石容易松散，养护时禁止任何车辆在基层表面行驶。
5 结论
（1）砂砾石新型技术材料用于路基基层，是一项结合前期理论研究成果和工程实践经验，分析了多个影响因子，得出了较为完善的施工技术体系。这对西部地区建设使用性能满足要求的低造价公路有重要的作用。
（2）砂砾石的级配情况直接影响到其强度性能。用级配砂砾石作基层时，砾石最大粒径不应超过37.5mm，同时小于0.075mm部分的细小颗粒含量对于混合料的膨胀性和冰冻破坏有较大影响，要严格控制0.075mm部分的含量。
（3）在砂砾石施工工艺流程图中考虑增加一道新的工序—— 修整培路肩。从而保证有边界约束的条件下使得砂砾石这种无粘性颗粒材料压实时不易向外松散，确保基层具有较大的密实度。
在映秀镇灾后重建建设中，充分地利用现场充足的砂砾石资源，既节省了造价，经核算共节省30%的路基填筑工程的造价，还节约了20%的路基施工工期。在砂砾石丰富的地区可借鉴本工程的路基施工工艺，使施工成本、工期和质量得到了充分的保障。
论文作者:刘勇华
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
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