路網級配碎石基層的碾壓工藝參數分析

曹毅 黃金城 劉湘玲

摘要：級配碎石層的承載力依賴于混合料礦料間的嵌擠穩定及其密實性，而這又與級配碎石層的礦料組成及壓實工藝密切相關。文章分析了振動壓路機的碾壓遍數與級配碎石的施工壓實度、級配碎石混合料的礦料組成、級配碎石層的設計厚度的關聯性，評價結果可供路網級配碎石混合料層的設計與施工參考。

關鍵詞：道路工程;級配碎石;壓實度;碾壓遍數;礦料組成;厚度

中圖分類號：U416.214A260943

0 引言

考慮到粗顆粒級配碎石混合料在重交通荷載作用下的抗變形特性及其在結構力學響應中的非線性特性、透水性、抗裂性等特性，廣西路網大修工程舊路面加鋪結構設計中常采用級配碎石層。級配碎石層的承載力依賴于混合料礦料間的嵌擠穩定及其密實性，而這與級配碎石層的礦料組成及壓實工藝密切相關，本文分析了振動壓路機的碾壓遍數與級配碎石的施工壓實度、級配碎石混合料的礦料組成、級配碎石層的設計厚度的關聯性，評價結果可供路網級配碎石混合料層的設計與施工參考。

1 級配碎石層的碾壓遍數與壓實度

為減少離析、提高工效，級配碎石混合料層施工采用機拌攤鋪的工藝。級配碎石混合料是一種散體材料，若過度碾壓，級配碎石易被壓碎，若碾壓遍數少，級配碎石層嵌擠不密實，在重載交通二次壓實作用下級配碎石層易出現車轍等變形。本文采用灌砂法測試某路網舊混凝土碎石化后加鋪級配碎石層的壓實度，其中，室內石灰巖質級配碎石混合料試樣最大干密度為2.31 g/cm3，同一個樁號以第一遍壓實度測點為中心，在該測點四周測試碾壓后第二遍、第四遍、第六遍的壓實度，級配碎石層9個測點檢測結果如表1及圖1所示。

從表1與圖1可以看出，在前四遍的測試碾壓中，級配碎石層的施工壓實度隨著碾壓遍數的增加而增大，松散的級配碎石混合料成型厚度趨于穩定，到第六遍時，級配碎石層的壓實厚度不再減少甚至有所反彈增加，試樣的干密度有所降低，即若再增加碾壓遍數，已成型穩定的級配碎石層在振動擊實功的作用下，反而會破壞級配碎石混合料間的嵌擠結構，級配碎石混合料礦料組成也會發生變化。考慮到施工現場壓路機的鋼輪振動及輪胎碾壓的擊實功不同于室內的重型擊實功，級配碎石層施工壓實度存在超百的現象。

2 級配碎石層碾壓遍數與混合料的礦料組成 級配碎石作為一種松散材料，若嵌擠不密實、細集料多，在重載交通作用下則易產生形變，而級配碎石的壓實度與混合料的礦料組成也密切相關。為評價振動壓路機碾壓過程級配碎石混合料的礦料組成變化，取灌砂法挖取試坑的級配碎石混合料試樣，測試該測點級配碎石混合料的礦料組成，其檢測結果如表2及圖2所示。

從表2和圖2的結果可以看出，隨著碾壓遍數的增加，由于振動壓路機的鋼輪與碎石的直接接觸及其對碎石的振動作用，級配碎石混合料在擠密過程中，碎石集料的棱角或者軟弱部分會出現壓裂破碎，檢測結果表明，混合料中19 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm粒徑的通過率增加。碾壓一遍，礦料中粒徑為19 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm篩孔的通過率平均值分別為75%、49.6%、30%、18.1%;碾壓第六遍后粒徑19 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm 0.075 mm篩孔的通過率平均值分別為83.9%、63.4%、37.9%、22.7%。

從礦料級配組成來看，級配碎石層在碾壓六遍后，該結構層已經穩定，粗集料間已嵌擠密實，邊養生邊開放交通后，重載交通下級配碎石層沒有出現車轍變形。為避免過度碾壓造成集料嵌擠擠壓破碎，確保級配碎石層的承載力，攤鋪碾壓過程振動壓路機的碾壓遍數不宜超過六遍。

3 級配碎石層的碾壓遍數與層厚

級配碎石層的壓實度與攤鋪厚度也密切相關，級配碎石層的松鋪設計厚度分別24 cm、18 cm，對應壓實后設計厚度為20 cm、15 cm，級配碎石厚度與碾壓遍數的關系如圖3～5所示。

由圖3～5可知，松鋪設計厚度分別為18 cm、24 cm的級配碎石層，隨著碾壓遍數的增加，松鋪的級配碎石層相應接近設計厚度15 cm、20 cm，相對而言，考慮級配碎石混合料的最大粒徑多為37.5 mm，基層的厚度與最大粒徑呈四倍關系，級配碎石混合料中>2.36 mm粗集料用量約為73%，多骨料的級配碎石層相對設計越厚，越容易壓實。

4 結語

（1）振動壓路機在碾壓的前四遍，級配碎石混合料的施工壓實度隨碾壓遍數對的增加而增加，碾壓遍數不宜超過六遍。

（2）級配碎石混合料在碾壓過程中，受壓路機振動及嵌擠擠壓的影響，混合料的礦料組成會變細，在混合料的礦料組成設計中應考慮碾壓前后的這種變化，確保級配碎石層的嵌擠密實穩定性及抗重載能力。

（3）最大粒徑≥37.5 mm的級配碎石層設計厚度宜≥15 cm，適宜厚度為18～20 cm。

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收稿日期：2020-04-09