高速公路石屑加固路床施工技術

石慶江

摘 要：因高速公路施工地質條件復雜，軟巖地層時有出現，高速公路路床加固是一項道路工程必答題，而利用石屑作為材料加固路床是一項節能環保而又能夠滿足加固要求的新型施工技術，本文重點介紹了高速公路石屑加固路床施工技術要求和技術特點，以及施工注意事項，希望對石屑加固技術的推廣提供理論參考。

關鍵詞：高速公路；石屑；路床加固

引 言

傳統高速公路道路建設因加固路床，需要消耗大量的不可再生天然砂石料，據統計，中國每年用于道路結構所消耗的天然砂石料量高達數十億噸，不僅耗費大量的資金和物流費用，而且過度挖沙等行為也造成了環境的破壞。同時，在中國石料開采過程中，石屑多半是作為一種工業垃圾而存在，據統計，每生產10方碎石，就會產生20～30方石屑，它不僅占用土地，還會帶來嚴重的環境污染。如果將這些石屑合理利用起來，使其變廢為寶，帶來的經濟效益和環境保護效應是不可估量的。石屑可加入混凝土中制作商品混凝土，也可以用來填充路基，加固路床，但使用石屑加固路床是否可行，其強度是否能夠達標，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，解決這些問題就能夠真正達到變廢為寶，使道路工程技術問題和道路建設生態問題迎刃而解。

1 石屑的技術特性和應用特點

石屑采石場破碎山石生產過程的副產品，直徑小于5mm，其外形特點是針片狀顆粒含量較大，含有一定量石粉，壓碎指標一般在20%以上，含泥量和泥塊含量較小。然而，值得注意的是，石屑的質量和性質取決于采石場的母巖材質和采石場地質環境，由于各大采石場的地質環境和母巖材質的差異，造成了不同采石場石屑性質上的變異性較大，如粒徑組成、含石量、含泥量和含水狀態等參數可能出現較大差異，直接作為路面機構層或代替河砂使用時，因其粉料含量大造成異常粘稠，和易性較差使其流動性較差且容易產生開裂，澆筑后失水收縮，因此必須經過篩分和沖洗后使用，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。

因不同采石場石屑性能差異過大，不便于籠統的進行分析研究，本文以廣州榮興石場石屑為例進行分析。榮興石場石屑母巖為花崗巖，但其中含有較多的山皮土、風化巖石屑等，另外，這些石屑因堆積范圍大（約60萬方），堆積時間長（約10年）經雨水沖刷、灰塵落入等等環境因素影響，其粒徑大小、含石量、含泥量及含水狀態也會隨堆積位置變化有一定差異。故對其進行取樣分析，隨機取樣4個點，化驗后其物理性質如下表：

再進行方篩孔篩分試驗發現，該樣品粒度基本小于5mm，但仍具有一定的波動性。其級配范圍試驗結果經統計得出為：4.75mm篩孔平均通過率為78.92%，偏差系數6.8；2.36mm篩孔平均通過率為57.29%，偏差系數11.6；0.075mm篩孔平均通過率為14.01%，偏差系數20.0。

經過以上試驗我們可以得出的結論是：該石場石屑材料離散型大，0.075mm通過率偏差系數達到20.0，不同的4組式樣，塑性指數波動巨大（2.1～9.5），分析主要原因是由石屑中黏土量差異造成。

根據試驗結論，試想如果要將石屑作為路床加固填筑材料，可經過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，但實際情況是，石屑篩分難度大，耗費巨大，不能以此方法來獲得各層最適宜的石屑材質。

2 石屑應用于路床加固效果分析

前文所述，榮興石場石屑因性能差異大，必須尋求更為經濟合理的利用方式來實現其價值，擬采用這些石屑取代填土進行路床加固，先進行實驗室分析。

通過測試土基回彈模量值來檢測其實用性能，經過多組不同區域采樣進行試驗，測得土基其回彈模量值分別為98.2MPa、103.1MPa、117.8MPa、85.9MPa、99.4MPa，結合公路等級、環境差異、路基類型、試驗器具修正系數和相關國家標準進行折算，得出榮興石場石屑回彈模量平均設計值可取為51.9MPa，能夠滿足實際要求。但室內試驗結果經多次修正后，其準確度固然是不高的，因此必須對其實際施工過程結果進行論證。

將石屑應用于實際施工過程中，以廣東增城至從化高速公路K15+220-38096區作為試驗段，在其右幅分三層進行路床加固鋪筑，第一層30cm，第二層25cm，第三層25cn，攤鋪壓實后，總厚度為80cm。于施工后采用承載板法進行土基頂面回彈模量測試，在不同裝號間其回彈模量平均值為79.7MPa，標準差為5.0MPa。

根據回彈模量設計值計算公式：EOD=（X-ZaS）/K1（Za為保證系數，K1不利季節影響因素，X為實測回彈模量平均值，S為標準差）

同時，值得注意的是，本次試驗在路床壓實后連續出現了多天陰雨天氣，是在最不利的天氣因素影響下進行的測量，即使按保證率系數Za=2進行取值，其回彈模量計算為EOD=X-ZaS=69.7MPa，可見，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，同時能夠有效減少面層底部拉應力并減小路面總彎沉，提高路面疲勞壽命。

3 施工注意事項

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

首先，因其強度的增加，可適當對路面厚度進行削減設計。在使用了石屑進行路床加固后，可對路面半剛性基層厚度進行削減，理論上路基回彈模量提高10MPa，水泥穩定級配碎石基層厚度可減少4cm，但純理論計算沒有考慮施工水平、氣候的影響，因此不能為了降低路面造價而按照理論最低值進行盲目削減，應結合其他不利因素影響進行綜合考量，同時為了保險起見也應將減薄量降低。

在利用石屑填筑之前，應弄清石屑種類，檢測石屑的質量，例如榮興石場的石屑屬于花崗巖石屑，質量較穩定，但是因堆放時間太長，石屑內夾雜有垃圾、草根、塑料等雜物，使用前應予以清理；同時，在填筑前還應清理路基周圍雜物、腐質土和積水，均勻填筑，每層填筑厚度應在200mm左右，采取較高的壓實系數，用壓路機先靜壓一遍，然后每振動碾壓一定遍數后，測量壓實度確保壓實，尤其對于含泥量高的石屑，更應當注意壓實，盡量控制石屑中含泥量小于3%。

在施工過程中還應注意氣候的影響，盡量不在在陰雨天氣進行施工，晴好天氣施工也應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%，最佳含水量可通過標準擊實試驗評估來進行選取，總的來說就是要達到快速壓實的要求。

4 結 語

利用石屑加固路床不僅解決了石屑對土地的占用、對環境的污染以及降低河流采砂壓力，同時能夠節約大量的施工成本，在一定程度上提高路基的強度，是科學的高速公路施工技術的發展方向。

參考文獻

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