李振立

（山西交通建设监理咨询集团有限公司,山西 太原 030000）

0 引言

近年来，随着交通行业的不断发展，公路工程建设取得显著进步，对砂石料等材料需求量显著增大，导致石料资源较为匮乏[1]。硬质砂岩作为一种强度低、吸水率大、孔隙率高的岩石，在各地区分布较广，为有效解决石料资源短缺问题，实现对硬质砂岩的科学应用，该文从晶体结构、物理性质、力学特性、耐久性等不同方面分析了硬质砂岩路用性能，并以此为基础总结了路面基层及底基层施工中运用硬质砂岩的施工工艺要点，旨在为同行提供参考和借鉴[2-3]。

1 工程概况

某公路项目设计总里程148.67 km，路基宽度为28 m，设计速度120 km/h。道路沿线环境复杂，降雨充沛，为有效提升路基抗水损能力，该工程基层、底基层采用水稳碎石半刚性基层结构。该公路项目局部路段分布大量硬质砂岩层，由于施工现场周边石料资源匮乏，经研究决定对硬质砂岩工程特性实施分析，将其用于水稳碎石混合料制备的集料，以实现就地取材、节约资源的目的，提升项目建设的综合效益。

2 路面基层及底基层施工中硬质砂岩工程技术指标

2.1 晶体结构

该项目施工区域内硬质砂岩主要由砂粒胶结形成，其粒径介于0.05~2 mm 之间，含量高达50%以上。通过X 射线检测法对硬质砂岩组成成分实施检测，结果显示：石英、长石、绿泥石、方解石、云母石含量依次为46%、31%、11%、9%、5%。

2.2 物理性质

（1）外观特点：该项目采用的硬质砂岩色泽呈青色，质地纯正，表面无风化，粒径组成细小，胶结性良好，结构较为完整。

（2）吸水率：硬质砂岩吸水率直接决定其抗冻、抗风化能力[4]。通常状况下，砂岩吸水率越大，水稳碎石混合料抗冻、抗水损能力越低，且会产生温缩开裂，影响基层、底基层施工质量。该项目选用的硬质砂岩相关技术指标如下：吸水率2.09%、含水率1.0%、天然密度2.584 g/cm3，饱水密度2.612 g/cm3，干密度2.558 g/cm3，孔隙率5.5%。根据水稳碎石基层施工规范要求，硬质砂岩用作基层、底基层材料时，其吸水率应小于3.3%，由此可知该项目选用的硬质砂岩材料满足标准要求。

2.3 力学强度

岩石单轴抗压强度主要表征岩体强度及岩性，利用压力试验设备分别对自然状态、烘干状态、饱水状态下岩石特性实施检测，得出各种条件下单轴抗压强度及软化系数[5]。结果显示：自然、烘干、饱水三种状态下岩石单轴抗压强度依次为95 MPa、114.8 MPa、80.2 MPa，软化系数0.70；根据相关规范规定，硬质砂岩用作基层、底基层施工时，其单轴抗压强度依次不得低于65 MPa、50 MPa，因此，该项目选用的硬质砂岩满足要求。

2.4 耐久性能

（1）抗冻性：采用冻融试验对硬质砂岩抗冻性实施检测，结果显示：硬质砂岩质量损失率为0%，冻融系数为0.87。

（2）坚固性：坚固性检测结果显示硬质砂岩质量损失率为2.3%，饱水强度比0.64。结合水稳碎石适用性能可知，该项目选用的硬质砂岩强度、耐久性均符合要求，可用于基层、底基层施工。

3 路面基层及底基层施工中硬质砂岩的施工工艺要点

采用硬质砂岩进行基层、底基层施工时，其施工工艺基本一致，仅混合料配比方面存在少许不同，其施工技术要点如下：

3.1 施工准备

（1）根据工程实际情况，合理配置施工机械，主要包括拌和设备、运输车、摊铺机、压路机、洒水车等，并对各设备性能实施检测，确保运行状况良好。

（2）基底清理，并对表面坑洼、凸起实施整平处理。处理完成后，采用洒水车进行洒水湿润，并采用压路机碾压密实，确保承载力满足要求，压实成型后再次进行洒水作业，保证表面始终处于湿润状态。

（3）基层混凝土摊铺时，应在基底表面均匀洒布一层水泥浆液，以有效增强黏结效果；施工中若遭遇大风、降雨等极端天气条件，造成基层产生松散、脱粒、弹软等现象，应结合基层实际情况，确定是否采取重修措施。

（4）基层正式摊铺施工前，需先进行试验段施工，以获得最佳施工参数，为后续正式施工提供技术支持。

3.2 配合比设计

该项目施工时，应根据相关标准要求，科学选择施工材料，并实施试验检测，然后确定碎石级配及水泥用量，并对配合比实施检测，最后报请监理单位审批配合比方案[6]。

（1）水泥：水泥选用强度为32.5 普通硅酸盐水泥，80 μm 筛余率为7.1%，初、终凝时间分别为171 min、203 min，抗压、抗折强度分别为27.1 MPa 和5.7 MPa。按照设计配合比，水泥用量控制在3.0%~5.5%范围内。

（2）碎石：选用施工现场硬质砂岩，颗粒级配为0~4.75 mm、4.75~9.5 mm、9.5~19 mm、19~26.5 mm，相应的表观密度依次为对应的表观密度分别为2.703 g/cm3、2.702 g/cm3、2.701 g/cm3、2.704 g/cm3，压碎值20.7%，吸水率2.09%，针片状含量5.8%；磨损率28.2%，坚固性损失率12%。

（3）水：选用饮用水，水质满足要求。

（4）无侧限抗压强度：分别按照3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%水泥用量制作标准试件，并科学掌控加水时机，保证所有试件除水泥用量外，其余条件完全相同，根据检测结果求出试验抗压强度，并绘制各水泥用量下强度曲线。按照强度曲线得到基层抗压强度为3.5~4.5 MPa 或底基层强度大于2.5 MPa 时对应的最小水泥用量。

（5）生产配合比检验：对设计配合比条件下水稳碎石混合料级配实施检测，判定水泥用量、含水量是否满足要求。该项目采用的细集料粒径小于4.75 mm，标准筛孔为31.5 mm、26.5 mm、19 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm，0.6 mm，0.075 mm 时筛率依次为100%、95%、80.5%、58%、40%、27%、16%、4%。

3.3 测量放样

（1）平面控制：严格按照施工图纸要求准确定位道路边线和高程，设置控制线时，根据设计高程合理调节水稳碎石层高程。水稳碎石摊铺时，摊铺机应严格按照道路边线行驶，确保摊铺宽度满足要求。

（2）高程控制：在水稳碎石摊铺区域内悬挂钢丝绳基准线，并在摊铺机上安装传感器，以此获得高程信息，从而实时调节混合料摊铺厚度、道路坡度及平整度；基准线由规格为φ2~3 mm 铁丝、钢钎、张紧器等组成，按照道路标高、水稳碎石铺设厚度布设基准桩，以10 m 间距为标准布设钢钎，并将钢丝挂设于钢钎上方，采用张紧器张紧钢丝，确保其拉力控制在800~1 000 N 范围内；摊铺过程中，摊铺机熨平板应紧靠基准线，并采用自动找平装置对高程实施控制，保证摊铺厚度和平整度满足要求。

（3）横坡控制：通过摊铺机前端纵坡感应器获取相关信息，并根据横坡设计指标对坡度实施控制。摊铺施工时对熨平板两侧挠度实施检测，看是否出现变形。

3.4 拌和

（1）该项目水稳碎石混合料由拌和站统一拌制，拌和前应根据实际需求准备足够的原材料，并经试验检测各项性能指标满足要求，然后按照预先确定的配合比进行投料拌和。

（2）水稳碎石混合料拌和时，应严格控制拌和时间、速率及投料时机，保证拌和均匀性。拌和用水量应高于最佳含水量0.7%，以降低水分散失对混合料拌和质量的影响。拌和过程中，严格按照温度、集料含水量变化情况，科学调整最佳含水率[7]。

（3）混合料拌和时应适当增加水泥用量，以超出试验室确定水泥用量的0.5%为宜，以有效提升混合料性能。

（4）混合料拌和完成后2 h 内必须压实成型，因此，应根据现场实际摊铺及运输能力，科学掌控拌和速率。

3.5 运输

混合料运输选用载重量较大的自卸式运输车，根据实际情况，配置满足需求的运输车，并合理规划运输路线，确保混合料供应及时性，提高施工效率；混合料装车时，应往复移动运输车，防止混合料离析。

装车完成后，应采用专用篷布进行覆盖，防止水分散失过快，影响混合料性能[8]。运料车抵达施工现场后，应安排专人负责指挥卸料。卸料时，运料车应在摊铺机前方0.3 m 处挂空挡等候，严禁碰撞摊铺机，由摊铺机顶推前进，逐步完成摊铺作业。

3.6 摊铺

（1）摊铺前对摊铺设备进行全面检查，确保性能良好。主要检测项目如下：①对布料器、送料器进行检查，清除表面黏附物，确保布料均匀；②对熨平板进行检查，看其表面是否洁净和完好，当出现变形、破损时，应予以更换；③检查行走装置、厚度控制装置、拱度控制装置、自动调平装置能否正常运转[9]。

（2）正式摊铺前，准备三块长方体枕木，其长度与熨平板等长，宽度为5~10 cm，高度为虚铺厚度，以此为摊铺基准；设置熨平板，并合理调节摊铺角度，抬升熨平板前端，并实施摊铺作业。

（3）摊铺作业应连续进行，禁止中断。摊铺时现场等待卸料车辆不得少于3 辆；为保证摊铺均匀性、平整度，应严格控制摊铺机运行速率，以2~4 m/min 为宜。该工程水稳碎石基层摊铺选用2 台相同型号的摊铺进行联合施工，前后错开至少10 m。

3.7 碾压

水稳碎石混合料碾压要点如下：

（1）初压：初压选用胶轮压路机碾压2~3 遍，严禁采用钢轮压路机，防止出现拥包、粘轮等问题。初压完成后对平整度、拱度进行检查，确保符合设计要求，并对产生开裂部位进行修复处理。

（2）复压：复压选用规格为25 t 重型压路机碾压4~5遍，紧跟初压完成复压，确保密实度，并严禁产生轮迹。

（3）终压：终压选用光面钢轮压路机碾压2~3 遍，确保表面平整和光滑。

（4）碾压作业时，压路机应缓慢起步，压实过程中应匀速行驶，严格控制碾压速率，禁止在碾压成型的路面上掉头、刹车，避免破坏基层和底基层；同时，碾压前，应在压路机滚轮表面涂刷隔离剂，防止产生粘轮现象。

（5）碾压过程中若出现基层、底基层松散、拥包等状况，应将该区域混合料清除，采用新混合料填补平整，并碾压密实，以有效确保施工质量；在对施工缝实施处理时，应提前在接缝位置设置胶垫，起缓冲作用，以有效降低对铺设成型基层、底基层的破坏。

（6）采用振动压路机进行碾压时，应严格控制运行速率，以1.0 km/h 为宜，沿平行道路中心线方向匀速碾压，当出现异常状况时，应及时暂停碾压，异常排除后再继续进行碾压。两台摊铺机同时碾压时，接缝位置应预留30~50 cm 暂不碾压，待对侧混合料摊铺完成后集中实施碾压[10]。

（7）路基边缘部位混合料碾压时，应在边缘外侧设置长度为4~6 m 的木方，并采用钢筋固定牢固。碾压时，压路机应从距边缘30 cm 位置处开始碾压，并按照10 cm/次的距离向外推移，直至碾压至边缘部位，然后拆除木方用于后续碾压施工。

3.8 养生

（1）混合料碾压成型后，对平整度、压实度、弯沉值等相关指标实施检测，检测合格后开始进行洒水养护，确保基层和底基层表面始终保持湿润，防止混合料内部水化反应引发表面裂缝。

（2）洒水后，采用薄膜、毛毡等进行覆盖，避免水分散失过快；基层、底基层养护时间至少为7 d。

（3）该项目混合料摊铺时采取分层摊铺方式，下层混合料摊铺完成后无须进行养护，待上层混合料摊铺完成后集中进行洒水养护。

4 结论

综上所述，该工程公路项目建设中，为实现对沿线石料资源的有效利用，降低工程建设成本，在基层和底基层施工时，选用各项性能指标符合标准要求的硬质砂岩作为施工材料，科学进行配合比设计，并加强施工准备、测量放样、混合料拌和、运输、摊铺、碾压、养生等各环节质量控制工作，全面提升基层、底基层施工质量。通过该工程实际应用，充分验证了硬质砂岩用于基层、底基层施工完全可行，取得了显著的经济和社会效益，值得积极推广应用。