11.碎砾石路面

第十一章石料路面石料路面：碎（砾）石路面、块料路面碎（砾）石路面通常是指水结碎石路面、泥结碎石路面以及密级配的碎（砾）石路面等数种，这类路面通常只能适用于中低等交通量的公路。§11-1级配砾（碎）石路面级配碎(砾)石路面，是由各种集料和土，按最佳级配原理修筑而成的路面层或基层。一、级配砾（碎）石路面与基（垫）层的厚度和材料级配砾（碎）石路面厚度，一般为8～16cm，当厚度大于16cm时分两层铺筑，下层厚度为总厚度的0.6倍，上层为总厚度的0.4倍。如基层和面层为同样类型的结构，其总厚度在16cm以下时，可分两层摊铺，一次碾压。级配砾（碎）石路面所用材料，主要为天然砾石或较软的碎石。其形状以接近立方体或圆球形为佳。编通过下列筛孔(mm)的重量百分率(%)小于0.6mm细料性质适用条件号37.5~6331.519169.54.752.360.60.075液限塑性指数1—100—60～8040～6030～5020～3515～257～12不大于358～14潮湿或有粘性土地区2—100—70～9050～7040～6025～4020～328～15不大于358～12干旱半干旱或缺乏粘性土地区3100—55～85—35～7025～6015～4510～205～10不大于25不大于4潮湿路段4——90～100—60～7540～6020～5012～255～12不大于25不大于6中湿或干燥路段5100—50—30251583不大于25不大于46——65—453525155不大于25不大于6二、级配碎(砾)石路面与基（垫）层的施工级配碎(砾)石路面与基（垫）层的施工一般按下列工序进行：(1)开挖路槽；(2)备料运料；(3)铺料；(4)拌和与整型；(5)碾压；(6)铺封层。若施工方法采用拌和机集中拌制，则第(3)(4)两工序分别改为拌和与摊铺整型两工序。除上述以外，也可采用天然砂砾修筑基(垫)层，它可以就地取材，施工简易，造价低廉。天然砂砾含土少，水稳定好，宜作为路面的底基层或垫层。三、优质级配碎石基层无结合料处治粒料在国外是一种极为普遍的筑路材料，广泛用于柔性路面的基层和底基层，用于基层的常为较优质的碎石层。我国也在多项大型工程中用了这类材料和结构，取得了良好效果。优质级配碎石基层强度主要来源于碎石本身强度及颗粒间的嵌挤力。因此，对于碎石基层应保证高质量的碎石，获得高密度的良好级配和良好的施工压实手段。研究表明集料中小于0.5mm含量及其塑性指数对级配碎石的力学性质有明显影响。因此，从结构强度和结构层排水综合考虑，建议液限小于25％，同时规定小于0.5mm的细料应无塑性，如特殊情况下难以做到，则塑性指数应小于4％级配是影响级配碎石强度与刚度的重要因素。一般来说，密实的级配易于获得高密度，从而使级配碎石获得高的CBR值和回弹模量。采用重型击实和振动成型方法对级配碎石的试验表明，振动成型可使级配碎石获得更高的CBR值和回弹模量。§11-2碎石路面碎石路面是用加工轧制的碎石按嵌挤原理铺压而成的路面。按施工方法及所用充充料的不同分为水结碎石、级配碎石和干压碎石等。特点：碎石路面通常用砂砾石天然砂石或块石为基层，有时亦直接铺在路基上。其优点为投资不高，缺点是平整度差，易扬尘，雨天易泥泞。碎石路面的强度主要依靠石料的嵌挤作用和填充结合料的粘结作用。嵌挤力的大小取决于石料的内摩阻角。粘结作用的大小取决于填充结合料本身的内聚力及其与矿料间的粘附力大小。一、水结碎石路面是用大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑，经洒水碾压后而成的一种结构层。其厚度一般为10～16cm。水结碎石路面对材料的基本要求：碎石具有较高的强度、韧性和抗磨耗能力；碎石应近似于立方体；碎石应干净，无泥土杂物。碎石层最大尺寸通过石料品质及碎石层厚度来确定，坚硬石料不得超过碎石层压实厚度的0.8倍。水结碎石路面的施工，一般按下列工序进行：(1)准备工作；(2)撒铺石料并摊平，可分为一次或二次撒铺；(3)预碾碎石；(4)碾压碎石并洒水；(5)撒铺嵌缝料并碾压与洒水碾压；(6)撒铺石屑并洒水碾压成型；(7)初期养护。二、泥结碎石路面泥结碎石路面是以碎石作为骨料、泥土作为填充和粘结料，经压实修筑而成的一种结构。泥结碎石路面的力学强度和稳定性不仅有赖于碎石的相互嵌挤作用，同时有赖于土的粘结作用。路面厚度一般为8～20cm；当总厚度等于或超过15cm时，一般分为两层铺筑，上层厚度6～10cm，下层厚度9～14cm。三、泥灰结碎石路面泥灰结石路面是以碎石为骨料，用一定数量的石灰和土作粘结填缝料的碎石路面。因为掺入石灰，泥灰结碎石路面的水稳定性比泥结碎石好。四、填隙干压碎石基层碎石基层可采用干压方法，要求填缝紧密，碾压坚实。如土基软弱，应先铺筑低剂量石灰土或砂砾垫层，以防止软土上挤和碎石下陷。为了减轻碾压工作量，有时在碾压碎石的过程中，也适当洒些水。§11-3碎、砾石路面的力学性能一、碎砾石路面的强度组成碎砾石路面通常是指水结碎石路面、泥结碎石路面以及密级配的碎（砾）石路面等数种，这类路面通常只能适用于中低等交通量的公路。其特点为：颗粒间联结强度较之本身强度小的多；在外力作用下，材料颗粒间产生滑动和位移，失去承载能力而发生破坏。对于这种松散材料组成的路面结构强度，起决定作用的是颗粒间联结强度而非材料本身强度。（一）纯碎石材料纯碎石材料是按嵌挤原则产生强度，它的抗剪强度主要取决于剪切面上的法向应力和材料内摩阻角。有下列三因素构成：（1）粒料表面的相互滑动摩擦；（2）因剪切时体积膨胀而克服的阻力；（3）因粒料重新排列而受到的阻力。（二）土—碎（砾）石混合料这类材料含土少时，按嵌挤原则形成强度；当含土量较多时，则按密实原则形成强度。其强度与稳定性取决于内摩阻力和粘结力的大小。内摩阻力在很大程度上取决于密实度、颗粒形状和颗粒大小的分配，其中以集料大小的分配，特别是粗细成分比例为最重要。土—碎石混合料的三种物理状态：第一种：不含或含很少细料（指0.074mm以下的颗粒）的混合料，它的强度与稳定性依靠颗粒间摩阻力获得。其压实度低，但透水性好，施工压实困难。第二种：含有足够的细料来填充颗粒间的空隙的混合料，它能够颗粒接触获得强度，其抗剪强度、密实度有所提高，透水性低，施工时较第一种情况易压实。第三种：含有大量细料而没有粗颗粒与粗颗粒的接触。这类混合料施工时易压实，但密实度较低，易冰冻，难于透水，强度和稳定性受含水量影响很大。室内试验和工地实践都表明，集料为碎石时，由于颗粒嵌挤作用的增强，其强度和稳定性较圆滑砾石集料为好，渗透系数亦高，更易排水。细粒土的物理性质对混合料的强度和稳定性也有很大影响，特别是集料颗粒间的接触破坏时的影响更大。当小于0.42mm的细粒土少时，其塑性指数对强度的影响很小；而当细粒土的含量增加时，其塑性指数的影响便越来越大。因此，对于细料含量多的混合料，必须限制细料的塑性指数。二、碎、砾石材料的应力—应变特性碎砾石材料的显著特点之一是应力—应变的非线性性质，回弹模量在很大程度上受竖向和侧向应力大小的影响。根据试验研究结果，回弹模量Er值可用下式表示：Er=K1θk2K1、K2—与材料有关的试验参数；θ—主应力之和三、碎、砾石材料的形变积累对良好级配碎石来说，当应力作用很多次时，形变基本上不发展；但当应力较大时，超过材料的耐久疲劳应力，达到一定次数后，形变随应力作用次数而迅速发展，最终导致破坏。级配组成差的粒料，即使应力作用了很多次，仍继续有塑性形变的增长，但欲获得低的塑性变形，级配料中的细料含量必须小于获得最大密实度的含量。§11-4碎（砾）石路面的养护碎（砾）石路面养护的主要任务是：在各种交通组成和交通量的负荷下，使路面保持应有的强度与平整度；对路面在车辆荷载与自然因素影响下产生的病害进行事前预防及事后急时维修。为提高碎（砾）石路面的平整度，抵抗行车和自然因素的磨损和破坏作用，应在面层上加铺磨耗层和保护层。一、磨耗层和保护层1、磨耗层磨耗层是路面的表面部分，用以抵抗由车轮水平力和轮后吸力所引起的磨损与松散，以及大气温度、温度变化等因素的破坏作用，并提高路面平整度。磨耗层应具有足够的坚实性和稳定性。磨耗层的厚度视所用材料和交通量大小决定，不宜过薄，也不宜过厚。采用坚硬小砾石或石屑时宜厚2～3cm,用砂土时时宜厚1～2cm为，采用软质材料时，以3～4cm为宜。北方半干旱地区1～210～1235～5060～8090～1007北方半干旱地区2～310～1435～5060～8080～951006南方潮湿地区1～210～1420～4545～7575～1001005西北干旱地区3～4大于830～4544～5555～7070～851004北方半干旱地区2～310～1425～4038～5650～7575～901003南方潮湿地区2～310～1418～3538～5650～7075～901002南方潮湿地区3～410～1418～3025～5040～6055～7580～10010010.5025102025号适用地区厚度cm小于0.5mm颗粒的塑性指数通过下列筛孔（mm）的重量编磨耗层矿料的级配2、保护层保护层在磨耗层上面，用来保护磨耗层，减少车轮对磨耗层的磨损。保护厚度一般大于1cm。保护层分为稳定保护层和松散保护层两种。前者采用含有粘土的混合料，借行车碾压，形成稳固的硬壳，粘结在磨耗层上；后者是只用粗砂或小砾石而不用粘土，在磨耗层上呈松散状态。二、碎（砾）石路面养护维修与改善碎（砾）石路面在行车作用下产生的病害和破坏现象有磨耗层破损、路面出现坑槽、车辙、松散以及搓板等。1、磨耗层的修理在行车作用下，如磨耗层发生坎坷不平，可铲去凸出部分，并用相同级配混合料补平压实。磨耗层经行车磨损而厚度逐渐减薄时，可用同样材料加铺一层。2、坑槽、车辙的修补对较小较浅的坑槽和车辙，可先将坑槽和车辙内的尘土杂物清除，洒水润湿，再用与原路面相同的材料拌和填补，并夯密压实。对较大较深的坑槽和车辙，应划定较整齐的范围，按矩形开挖。挖槽后，清除杂物并整平槽底，对泥结碎石或级配路面，一般用干拌，浆拌或灌浆法来填补；对水结碎石路面，可将筛出的石料铺于槽底，再添加新石料，耙平夯实。3、路面松散和波浪（搓板）的防治路面呈现松散多在干燥季节，主要是由于所用材料结合力不够，拌和不匀，碾压不实或保养不善等造成。为了防止路面松散，平时要使路面保持一定湿润程度，以增强其稳定性。碎（砾）石路面当其表层材料稳定性不足时，经行车作用，表层粒料发生有规则的水平位移堆积形成波浪。路面面层产生波浪后，程度轻微的可以刮平，并用相同材料修补；如波浪严重或波谷大于5cm时则应进行局部彻底翻修。§11-5块料路面用块状石料或混凝土预制块铺筑的路面称为块料路面，可分为条石，小方石，拳石，粗琢石及混凝土块料路面。特点：坚固耐久，清洁少尘，养护修理方便；由于是手工铺筑，难以实现机械化施工，块料之间易出现松动，铺筑进度慢，建筑费用高。构造特点：必须设置整平层，块料之间还需要填缝料嵌填，使块料满足强度和稳定性的要求。整平层是用来垫平基础表面及块石底面，以保持块石顶面平整及车辆行驶时的冲击，振动作用。整平层的厚度，一般路面为2～3cm。一、天然块料路面由石料经修琢成块状材料而铺筑的路面称天然块料面。天然块料路面的施工方法如下：1.拳石和粗琢块石路面(1)摊铺整平层。(2)排砌块石。(3)嵌缝压实。2.条石及小方石路面条石及小方石路面施工过程大体与拳石相似，但排砌与填缝工作有所不同。条石的铺砌方法有横向排列，纵向排列及斜向排列三种。二、机制块料路面由预制的混凝土小块铺筑的路面称机制块料路面。预制块料路面的厚度可用820cm，块料可用(15～30cm)×(12～15cm)的矩形块，也可用15～30cm大角形块。机制块料路面的受力机理，施工与天然块料基本一致，但其能实现工厂化制块，路面平整度较易保证。