石慶江

摘 要：因高速公路施工地質(zhì)條件復(fù)雜，軟巖地層時(shí)有出現(xiàn)，高速公路路床加固是一項(xiàng)道路工程必答題，而利用石屑作為材料加固路床是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保而又能夠滿足加固要求的新型施工技術(shù)，本文重點(diǎn)介紹了高速公路石屑加固路床施工技術(shù)要求和技術(shù)特點(diǎn)，以及施工注意事項(xiàng)，希望對(duì)石屑加固技術(shù)的推廣提供理論參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；石屑；路床加固

引 言

傳統(tǒng)高速公路道路建設(shè)因加固路床，需要消耗大量的不可再生天然砂石料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年用于道路結(jié)構(gòu)所消耗的天然砂石料量高達(dá)數(shù)十億噸，不僅耗費(fèi)大量的資金和物流費(fèi)用，而且過(guò)度挖沙等行為也造成了環(huán)境的破壞。同時(shí)，在中國(guó)石料開(kāi)采過(guò)程中，石屑多半是作為一種工業(yè)垃圾而存在，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)10方碎石，就會(huì)產(chǎn)生20～30方石屑，它不僅占用土地，還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染。如果將這些石屑合理利用起來(lái)，使其變廢為寶，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)效應(yīng)是不可估量的。石屑可加入混凝土中制作商品混凝土，也可以用來(lái)填充路基，加固路床，但使用石屑加固路床是否可行，其強(qiáng)度是否能夠達(dá)標(biāo)，如何正確使用石屑使其能夠最大限度的滿足施工需求等等，解決這些問(wèn)題就能夠真正達(dá)到變廢為寶，使道路工程技術(shù)問(wèn)題和道路建設(shè)生態(tài)問(wèn)題迎刃而解。

1 石屑的技術(shù)特性和應(yīng)用特點(diǎn)

石屑采石場(chǎng)破碎山石生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)品，直徑小于5mm，其外形特點(diǎn)是針片狀顆粒含量較大，含有一定量石粉，壓碎指標(biāo)一般在20%以上，含泥量和泥塊含量較小。然而，值得注意的是，石屑的質(zhì)量和性質(zhì)取決于采石場(chǎng)的母巖材質(zhì)和采石場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境，由于各大采石場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境和母巖材質(zhì)的差異，造成了不同采石場(chǎng)石屑性質(zhì)上的變異性較大，如粒徑組成、含石量、含泥量和含水狀態(tài)等參數(shù)可能出現(xiàn)較大差異，直接作為路面機(jī)構(gòu)層或代替河砂使用時(shí)，因其粉料含量大造成異常粘稠，和易性較差使其流動(dòng)性較差且容易產(chǎn)生開(kāi)裂，澆筑后失水收縮，因此必須經(jīng)過(guò)篩分和沖洗后使用，直接使用可行性不大。本文研究其直接作為路床加固填筑材料的可行性。

因不同采石場(chǎng)石屑性能差異過(guò)大，不便于籠統(tǒng)的進(jìn)行分析研究，本文以廣州榮興石場(chǎng)石屑為例進(jìn)行分析。榮興石場(chǎng)石屑母巖為花崗巖，但其中含有較多的山皮土、風(fēng)化巖石屑等，另外，這些石屑因堆積范圍大（約60萬(wàn)方），堆積時(shí)間長(zhǎng)（約10年）經(jīng)雨水沖刷、灰塵落入等等環(huán)境因素影響，其粒徑大小、含石量、含泥量及含水狀態(tài)也會(huì)隨堆積位置變化有一定差異。故對(duì)其進(jìn)行取樣分析，隨機(jī)取樣4個(gè)點(diǎn)，化驗(yàn)后其物理性質(zhì)如下表：

再進(jìn)行方篩孔篩分試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該樣品粒度基本小于5mm，但仍具有一定的波動(dòng)性。其級(jí)配范圍試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出為：4.75mm篩孔平均通過(guò)率為78.92%，偏差系數(shù)6.8；2.36mm篩孔平均通過(guò)率為57.29%，偏差系數(shù)11.6；0.075mm篩孔平均通過(guò)率為14.01%，偏差系數(shù)20.0。

經(jīng)過(guò)以上試驗(yàn)我們可以得出的結(jié)論是：該石場(chǎng)石屑材料離散型大，0.075mm通過(guò)率偏差系數(shù)達(dá)到20.0，不同的4組式樣，塑性指數(shù)波動(dòng)巨大（2.1～9.5），分析主要原因是由石屑中黏土量差異造成。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)論，試想如果要將石屑作為路床加固填筑材料，可經(jīng)過(guò)篩分后可得到適宜作為墊層、基層、面層不同層面的填筑材料，但實(shí)際情況是，石屑篩分難度大，耗費(fèi)巨大，不能以此方法來(lái)獲得各層最適宜的石屑材質(zhì)。

2 石屑應(yīng)用于路床加固效果分析

前文所述，榮興石場(chǎng)石屑因性能差異大，必須尋求更為經(jīng)濟(jì)合理的利用方式來(lái)實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，擬采用這些石屑取代填土進(jìn)行路床加固，先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。

通過(guò)測(cè)試土基回彈模量值來(lái)檢測(cè)其實(shí)用性能，經(jīng)過(guò)多組不同區(qū)域采樣進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得土基其回彈模量值分別為98.2MPa、103.1MPa、117.8MPa、85.9MPa、99.4MPa，結(jié)合公路等級(jí)、環(huán)境差異、路基類(lèi)型、試驗(yàn)器具修正系數(shù)和相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行折算，得出榮興石場(chǎng)石屑回彈模量平均設(shè)計(jì)值可取為51.9MPa，能夠滿足實(shí)際要求。但室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)多次修正后，其準(zhǔn)確度固然是不高的，因此必須對(duì)其實(shí)際施工過(guò)程結(jié)果進(jìn)行論證。

將石屑應(yīng)用于實(shí)際施工過(guò)程中，以廣東增城至從化高速公路K15+220-38096區(qū)作為試驗(yàn)段，在其右幅分三層進(jìn)行路床加固鋪筑，第一層30cm，第二層25cm，第三層25cn，攤鋪壓實(shí)后，總厚度為80cm。于施工后采用承載板法進(jìn)行土基頂面回彈模量測(cè)試，在不同裝號(hào)間其回彈模量平均值為79.7MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為5.0MPa。

根據(jù)回彈模量設(shè)計(jì)值計(jì)算公式：EOD=（X-ZaS）/K1（Za為保證系數(shù)，K1不利季節(jié)影響因素，X為實(shí)測(cè)回彈模量平均值，S為標(biāo)準(zhǔn)差）

同時(shí)，值得注意的是，本次試驗(yàn)在路床壓實(shí)后連續(xù)出現(xiàn)了多天陰雨天氣，是在最不利的天氣因素影響下進(jìn)行的測(cè)量，即使按保證率系數(shù)Za=2進(jìn)行取值，其回彈模量計(jì)算為EOD=X-ZaS=69.7MPa，可見(jiàn)，其回彈模量仍然比一般的土基頂面回彈模量提高約70%，能夠起到很好的路床加固作用，同時(shí)能夠有效減少面層底部拉應(yīng)力并減小路面總彎沉，提高路面疲勞壽命。

3 施工注意事項(xiàng)

前文以述采用石屑填筑路基雖在理論上可提高路床強(qiáng)度，但施工過(guò)程中應(yīng)充分考慮施工水平、不利氣候條件、交通條件的影響。

首先，因其強(qiáng)度的增加，可適當(dāng)對(duì)路面厚度進(jìn)行削減設(shè)計(jì)。在使用了石屑進(jìn)行路床加固后，可對(duì)路面半剛性基層厚度進(jìn)行削減，理論上路基回彈模量提高10MPa，水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層厚度可減少4cm，但純理論計(jì)算沒(méi)有考慮施工水平、氣候的影響，因此不能為了降低路面造價(jià)而按照理論最低值進(jìn)行盲目削減，應(yīng)結(jié)合其他不利因素影響進(jìn)行綜合考量，同時(shí)為了保險(xiǎn)起見(jiàn)也應(yīng)將減薄量降低。

在利用石屑填筑之前，應(yīng)弄清石屑種類(lèi)，檢測(cè)石屑的質(zhì)量，例如榮興石場(chǎng)的石屑屬于花崗巖石屑，質(zhì)量較穩(wěn)定，但是因堆放時(shí)間太長(zhǎng)，石屑內(nèi)夾雜有垃圾、草根、塑料等雜物，使用前應(yīng)予以清理；同時(shí)，在填筑前還應(yīng)清理路基周?chē)s物、腐質(zhì)土和積水，均勻填筑，每層填筑厚度應(yīng)在200mm左右，采取較高的壓實(shí)系數(shù)，用壓路機(jī)先靜壓一遍，然后每振動(dòng)碾壓一定遍數(shù)后，測(cè)量壓實(shí)度確保壓實(shí)，尤其對(duì)于含泥量高的石屑，更應(yīng)當(dāng)注意壓實(shí)，盡量控制石屑中含泥量小于3%。

在施工過(guò)程中還應(yīng)注意氣候的影響，盡量不在在陰雨天氣進(jìn)行施工，晴好天氣施工也應(yīng)注意保持石屑的最佳含水量，可控制在5%左右，如增從高速最佳含水量為6.4%，最佳含水量可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)評(píng)估來(lái)進(jìn)行選取，總的來(lái)說(shuō)就是要達(dá)到快速壓實(shí)的要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

利用石屑加固路床不僅解決了石屑對(duì)土地的占用、對(duì)環(huán)境的污染以及降低河流采砂壓力，同時(shí)能夠節(jié)約大量的施工成本，在一定程度上提高路基的強(qiáng)度，是科學(xué)的高速公路施工技術(shù)的發(fā)展方向。

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