第十章 碎、砾石路面

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碎、砾石路面
第二节 碎石路面与基层 1、碎石路面的强度主要依靠石料的嵌挤作用以及填充结 合料的粘结作用。 2、碎石路面分为水结碎石、泥结碎石、级配碎石和干压 碎石。 3、碎石路面常用砂、砾石、天然砂石或块石为基层，或 直接铺于路基上。 一、水结碎石路面 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，经洒水碾压后形成的一种结构层。其强度由碎石之 间的嵌挤作用以及碾压时所产生的石粉与水形成的石粉 浆的粘结作用形成的。厚度一般为10~16cm。
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二、级配砾（碎）石路面与基（垫）层的施工 级配砾（碎）石路面与基（垫）层的施工，一般按下列 工序进行： 开挖路槽 — 备料运输 — 铺料 — 拌和与整型 — 碾压 — 铺封 层 开挖路槽完毕后用重型压路机碾压达到规定压实度；备 料运料按施工路段长度分段运备材料，砾（碎）石可直 接堆放在路槽内，砂及粘土堆放在路肩上；铺料时，先 铺砾石，再铺粘土，最后铺砂；碾压时，先用轻型压路 机压2-3遍，继而用中型压路机碾压成型，碾压时注意在 最佳含水率下进行。
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第三节 级配砾（碎）石路面 级配砾（碎）石路面，是由各种集料（碎石或砾石）和 土，按最佳级配原理修筑而成的路面层或基层。级配砾 碎石路面的强度是由摩阻力和粘结力构成，具有一定的 水稳性和力学强度。 一、级配砾（碎）石路面与基（垫）层的厚度和材料 面层厚度一般为8~16cm，当厚度大于16CM时应分两层铺 筑，下层厚度为总厚度的 0.6倍。如果基层和面层为同样 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。
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第一阶段：稳定期，用60~80KN的轻型压路机先干压2~3 遍，再随压随洒水，洒水目的是使碎石在压路机作用下 就位压实； 第二阶段：压实期，宜采用80~120KN中型压路机进行洒 水碾压，应洒水以便进一步增加石料间的嵌挤程度，此 阶段直至碎石不再松动，表面无轮迹为止。 第三阶段：成型期，撒铺嵌缝料，洒水，并以 120KN 的 重型压路机碾压。 二、泥结石路面 以碎石作为骨料，粘土作为填充料和粘结料，经压实修 筑而成的一种结构。它的力学强度和稳定性不仅取决于 碎石的相互嵌挤作用，同时也受到土的粘结作用的影响。
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第一节 碎、砾石路面的力学特性 一、 碎、砾石路面的力学特性 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 用于中低等交通量的公路。 1、纯碎石材料 按嵌挤原则产生强度，它的抗剪强度主要决定于剪切面 上的法向应力和材料内摩阻角，由下列三项因素构成： A、粒料表面的相互滑动摩擦； B、因剪切时体积膨胀而需克服的阻力； C、因粒料重新排列而受到的阻力。
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第五节 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，使路面保持应用的强度和平整度；对 路面在车辆荷载与自然因素影响下产生的病害，进行事 前预防及事后及时维修，使其经常保持良好的状态，以 便利行车，并延长使用寿命。 为提高碎（砾）石路面的平整度，抵抗行车和自然因素 的破坏，应在面层上加铺磨耗层和保护层。 一、磨耗层与保护层 1、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，以及大气温度、湿度变化等因素的破坏 作用，并能提高路面平整度，应具有足够的坚实性和稳 定性，多采用级配粒料铺筑。
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第四节 优质级配碎石基层 优质级配碎石基层强度主要来源于碎石本身强度及碎石 颗粒之间的嵌挤力。影响碎石强度与刚度的重要因素是 级配，一般来说，密实的级配易于获得高密度，从而使 级配碎石获得较高的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： 振动成型可以使级配碎石获得更高的CBR值和回弹模量。 级配碎石的回弹模量随应力状态而变呈非线性关系，这 表明处于路面结构半刚性基层上的级配碎石上基层和处 于地基上的级配碎石底基层，由于所处的应力状态不同， 它们的弹性模量取值也不同。
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2、坑槽、车辙的修补
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修补时应尽量采用与原路面相同的材料。夯实工作按先 轻后重、先边后中的做法进行，夯实后的补坑应略高于 原路面，以便行车继续压实。 3、路面松散和波浪的防治 松散多出现在干燥季节，主要是由于所用材料结合不够， 拌和不匀，碾压不实或保养不善所造成。 当松散厚度不大于 3CM 时，可将松散材料扫集起来，整 平路面表层，扫除泥土，洒水润湿，把扫集起来的砂石 进行筛分，并添加新料和粘土，洒水重拌，重铺压实； 当松散厚度大于3CM时，可按前述补坑方法进行。 平时要使路面保持一定的湿润程度，以增强稳定性。
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它的水稳定性差，只适用于干燥路段。 能用于低等级道路的路面。厚度一般为 8~20 厘米，厚度 超过15厘米时，分两层铺筑。 施工方法有灌浆法、拌和法、层铺法三种。 灌浆法施工工艺：准备工作，摊铺碎石，初压，灌浆， 撒嵌缝料，碾压。 三、泥灰结碎石基层 是以碎石为骨料，用一定数量的石灰和土做粘结填缝料 的结构层。由于掺入了石灰，泥灰结碎石的水稳定性优 于泥结碎石。可作为中级路面的面层。施工工序与泥结 碎石相同。
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水结碎石路面对材料的基本要求： 碎石应具有较高的强度、韧性和抗磨耗能力；碎石应具 有棱角且近于立方体，长条扁平的石料不超过10%；碎石 应干净，不含泥土杂物；碎石最大粒径不应超过压实厚 度的0.8倍。 水结碎石路面施工工序： 准备工作 — 撒铺石料并摊平，可分一、二次撒铺 — 预碾 碎石 — 碾压碎石并洒水 — 撒铺嵌缝料并碾压与洒水碾 压—撒铺石屑并洒水碾压成型—初期养护。 一般情况下应全幅路施工，如半幅施工，接缝处应处理 仔细。 水结碎石路面的碾压分三阶段：
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稳定保护层的做法是在润湿的磨耗层上撒布一层粘土， 用扫帚扫匀，或先铺粘土，洒水扫浆，接着撒铺粗砂或 石屑，扫匀后控制行车碾压。 松散保护层是在磨耗层上均匀铺撒粗砂或砂粒，在行车 荷载作用下，砂粒常被移动、带走，因此需要经常补充、 回砂、扫砂，保持砂粒的均匀充足。松散保护层施工简 易，而且水平位移可减少车辆水平力对磨耗层的损坏作 用，一般适用于南方潮湿地区。 二、碎（砾）石路面养护维修与改善 1、磨耗层的修理 如果发生坎坷不平，可铲去凸出部分，并用同样的级配 混合料补平压实，如损坏过大，应先划出整齐的修补范 围，清除残余部分，整平底层，洒水润湿，然后按新磨 耗层的施工方法进行操作。
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磨耗层的厚度视所用材料和交通量大小而定，采用坚硬 小砾石或石屑时，宜厚2～3CM，用砂土时宜厚1～2CM， 采用软质材料时，以3～4CM厚为宜。磨耗层的松铺厚度 一般为1.3～1.4倍，用轻型压路机碾压3～4遍即可。 2、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。加铺保护层是一项经常性措施，保护层厚度一般 不大于1CM。 保护层分为稳定保护层和松散保护层两类，前者使用含 有粘土的混合料，借行车碾压，形成稳固的硬壳；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。
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浮在细料之中，这类混合料施工时易压实，但其密实度 较低，强度和稳定性受含水率影响很大。 二、碎、砾石材料的应力—应变特性 是一种典型的非线性性质，在设计路面结构时，材料模 量值取用较为复杂。根据试验研究结果，回弹模量计算 公式采用（10-1）。 颗粒材料的模量取决于材料的级配、形状、表面构造、 密实度和含水率等。一般密实度越高，模量值越大；棱 角多、表面粗糙者有较高模量；当细料含量不多时，含 水率影响甚小。 三、碎、砾石材料的形变积累 良好级配砾石在保证良好排水条件下，在应力作用次数
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2、土—碎（砾）石混合料
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强度和稳定性取决于内摩阻力和粘结力的大小。当混合 料中含土较少时，按嵌挤原则形成强度；反之，则按级 配密实原则形成强度。 土—碎（砾）石混合料三种物理状态： A、不含或含很少细料的混合料，它的强度和稳定性依靠 颗粒之间摩阻力获得，这种材料没有粘结力，施工时压 实困难； B、含有足够的细料来填充颗粒之间空隙的混合料，它仍 然能够通过颗粒接触而获得强度，施工时较第一种情况 易压实； C、含有大量细料，而粗颗粒之间的接触很少，集料仅仅
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四、填隙干压碎石基层 是用尺寸均匀的碎（砾）石作为基本材料，以石屑、粘 土或石灰土作为填充结合料，经压实而成的结构层。其 强度主要靠碎石颗粒间的嵌挤作用以及填充结合料的粘 结作用。 用单一尺寸的粗碎石做主骨料，形成嵌锁作用，并用石 屑填满碎石间的孔隙，经碾压形成密实和稳定的结构层。 适用于各等级公路的底基层和二级以下公路的基层，每 层厚度为10~20厘米。
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达到10000次时，形变已基本上不发展；当应力较大，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，仍继续有塑性变形的增长， 但欲获得低的塑性变形，级配料中的细料含量必须小于 获得最大密实度的细料含量。