刘志宏, 张艳林, 沈达佳

(1.中交二航局第一工程有限公司，湖北 武汉 430012；2.中交第二航务工程局有限公司第五工程分公司，湖北 武汉 430012;3.武汉理工大学，湖北 武汉 430063)

良好的级配碎石基层强度主要体现在集料自身强度及集料颗粒之间的嵌挤密实咬合力。因此，对于级配碎石基层，高质量的集料原材料，优化的配合比设计，合理的碾压施工工艺，是施工生产质量控制的有力保证，也是工程实践中的主要控制点。

1 项目概况

某码头堆场位于前沿胸墙和后方轨道梁之间，面积为45 000 m2。根据设计，联锁块铺面形式堆场结构层自上而下依次为：联锁块100 mm、中粗砂30 mm、级配碎石层1 000 mm、碎石垫层150 mm，如图1所示。

图1 堆场结构层示意图

2 检测指标控制要求

2.1 混合料级配

混合料级配是影响级配碎石承载力及基层稳定性最主要的技术指标。通过对拌和站拌和级配碎石干样筛分试验，可以确定拌和站各计量系统是否精确，保证级配碎石成品级配及其稳定性。同时，经现场压实后对混合料级配检测，分析施工后的级配碎石基层质量是否满足要求。级配技术规格要求详见表1。

表1 混合料筛分控制范围

2.2 压实度和含水量

堆场级配碎石基层压实度不小于98%，含水量不超过最佳含水量的±0.5%。压实度是结构层密实程度的直观反应，是施工中质量控制的必要指标。

2.3 现场CBR值

CBR值反映了级配碎石基层在特定变形条件下的承载能力，是材料的强度是否符合要求、碾压施工工序是否合理的反射，是黏结整体在点荷载作用下的变形特征显示。提高级配碎石CBR值的途径在于保持级配的均匀性，碾压的合理性，以期结构层在施工后形成稳定的整体骨架。现场CBR值大于80%。

3 级配碎石原材料及性能

品质优良的集料原材料是级配碎石配合比设计和施工质量保证的先决条件。原材料质量主要体现在强度、粒径、级配及含泥和有害物质含量等方面，因此要择优选择合格料源，破碎生产工艺先进，产品质量可控的石场。级配碎石原材料性能影响一般有如下的几个因素：

(1)集料强度：级配碎石集料压碎值应不大于26%，且洛杉矶磨耗率不大于30%。

(2)集料粒径、级配：集料应饱满且破碎面较多，级配合理。控制光圆颗粒砾石含量，且针片状含量不应大于20%，避免在施工碾压过程中发生二次破碎，改变原材料的级配，影响压实度和CBR值。

(3)液限、塑性指数：试验表明，当小于0.5 mm粒料的含量较大时，其液限、塑性指数会发生较大变化，影响级配碎石性能。小于0.5 mm含量越大，级配碎石混合料的CBR值越小，其稳定性越差。

(4)含泥量、泥块含量：含泥量和泥块含量过大会对级配碎石强度、稳定性和耐久性产生较大负面影响，故在集料生产过程中应严格控制。

(5)含水量：含水量是保证级配碎石摊铺层碾压施工后达到密实和提高承载力的重要因素。含水量较低时，碾压施工中级配碎石颗粒之间的摩擦力较大，达不到预期的密实效果和承载力要求；含水量过高则会造成级配碎石经碾压一定时间内出现“反弹”的现象。

3.1 原材料规格选定

本级配碎石料源为当地调研料场，选用五种不同规格集料，各规格见表2。

表2 级配碎石规格明细表

3.2 原材料各项指标结果

原材料物理力学性能检测如下：

(1)粗集料：详见表3。

表3 粗集料各项指标值

(2)细集料：详见表4。

表4 细集料各项指标值

(3) 拌合用水:水使用地下水,其各项检测指标见表5。

表5 水检测结果

4 配合比设计

4.1 室内试配

取上述五种规格材料，进行筛分试验，其筛分结果详见表6。

表6 各规格材料筛分结果

针对各规格集料筛分结果，计算出粒径级配满足要求的配比方案，进行试配，并通过混合料筛分结果来验证。选定级配比例及筛分结果详见表7、表8及图3。

表7 选定级配比例

表8 混合料筛分结果

4.2 室内击实试验

根据上述选定级配使用重型击实进行击实试验，确定室内最大干密度、最佳含水量。本次试验所有的试模体积为2177cm3,击实锤为4.5kg，试验结果详见表9及图3。

图2 混合料筛分曲线图

图3 击实试验曲线图

表9 室内击实试验结果

由试验数据得出，最佳含水量为6.0%，最大干密度为2.211g/cm3。

4.3 配合比的确定

根据室内击实试验结果，确定级配碎石配合比详见表10。

表10 配碎石配合比

5 堆场试验段验证

目标配合比设计完成，需要在实际施工中应用才能验证其强度和稳定性是否满足现场要求。级配碎石基层质量的好坏，压实度、含水量和CBR值是最重要的内在指标，通过一定的频率来检测验收，并用于指导后续施工。在级配碎石的级配和分层厚度一定的情况下，压实度大小和CBR值与碾压机具性能、碾压工艺(压路机组合方式、碾压顺序和碾压遍数)以及级配碎石含水量有关。

为了较好的验证室内试验配合比、材料各性能指标，在大面积堆场基层施工前，选取面积约为500m2的试验段，进行不同的摊铺压实工艺比较，以确定合理的松铺厚度、压实工艺及遍数、施工控制含水量及接缝处理，用于指导大面积施工。

在堆场试验段施工后，组织了现场压实度和CBR值检测。根据现场检测情况反映，压实度检测结果值在98%～103%，CBR值均超过105%。由此可见，在合理的施工组织下，此级配碎石配合比符合现场施工要求。

6 结 论

通过对级配碎石原材料性能检测和室内试验，以及现场施工验证，堆场基层的级配碎石最佳配合比为：1#∶2#∶3#∶4#∶5#=35%∶20%∶10%∶25%∶10%。经现场实施，本配合比符合设计及施工技术规范要求，经济性良好，可供今后公路或市政道路级配碎石配合比设计时参考。