浅谈骨架密实型水稳基层特性及配合比设计

第37卷第24期2011年8月

文章编号：1009-6825（2011）24-0137-03

SHANXI

山西

ARCHITECTURE

建筑

Vol．37No．24Aug．2011

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浅谈骨架密实型水稳基层特性及配合比设计

李

摘

井

要：通过从材料本身抗裂性能评价研究入手，阐述了骨架密实结构配合比设计方法，以具体配合比在工程实践中的应用为基础，提出工艺过程控制以减少裂缝的发生，以期促进骨架密实型水稳基层的推广应用。关键词：水稳基层，骨架密实，配合比中图分类号：U416．1

文献标识码：A

可以判定是属于非荷载型裂缝。这种非荷裂缝的比较规则现象，

载型裂缝，潜在着向路面反射会致使面层开裂之隐性危害，在路面结构中，称为基层反射裂缝。概括的说，基层反射裂缝是指半

随后在荷载应力和温度应力的共同刚性基层先于沥青面层开裂，

作用下，在基层开裂处相对应的面层底部，即产生应力集中而导

致面层底部开裂，尔后逐渐向上扩张而使裂缝贯穿。面层呈现的裂缝宽度约在0．1mm ～2mm 之间，若是裂缝暴露时间过长，宽度达到3mm ～4mm 的也有。

1水泥稳定碎石的材料特性及裂缝成因

半刚性基层主要是水泥处治的复合材料，即如水泥稳定碎石、水泥石灰二灰碎石等。其基本特征是结构强度高，抗变形能力较弱且不确定性。对半刚性材料特性起决定性作用主要包括

。集料颗粒形状，表面结构和颗粒级配等可靠的“集料认同特性”因此集料总体要求是：应采用抗冲刷性能好，干缩系数与温缩系

同二灰碎石一样，最大数小和抗拉强度高。水泥稳定碎石基层，

的通病就是收缩开裂。

水稳基层的温缩、干缩开裂，是引起路面反射裂缝的主要原在扩展至道路表面之前是不可见的。一般表现过因。基层开裂，

程是：起初大多出现于结构两侧，逐渐发展而呈现出近于垂直道有时也有少量支缝。裂缝宽路中线且贯穿路幅宽度的横向裂缝，度肉眼可见，约1mm ～2mm 。根据裂缝均有上宽下窄的共同特点和裂缝间距大小不尽等同，但一般每隔一定距离，便产生一道式、功能、造价、景观效果、实施难易程度等。进行挡土墙优化设计与风险决策的步骤：1）确定方案比选的统一标准；2）确定优化设计的风险决策方法；3）选取比较能反映方案特性的随机变量可能值；4）搜索各类挡土墙的规范状态并按数学期望准则和优势比较准则分别考核各个待选方案。

2骨架密实水泥稳定碎石的结构及适用条件

划分基层主要根据集料级配和混合料的结构形态，以筛孔尺寸4．75mm 为粗、细集料的分界粒径，按4．75mm 以上的粗集料颗粒间空隙与压实后起填充作用的小于4．75mm 的细经压实后，

集料体积之间关系来确定。骨架密实型混合料中，细集料的压实“临界”度体积应于粗集料形成的空隙体积，粗集料在压实混合料论导出土压力计算公式，但由于忽略了填土与墙背之间的摩擦影

使计算的主动土压力偏大，而被动土压力偏小。响，

2）库仑土压力理论的适用条件是墙后填土为无黏性土，根据墙后滑动土楔的静力平衡条件导出土压力计算公式，并且假定墙后填土的破裂面为一平面，但事实上只有在填土与墙背之间的外摩擦角δ较小时，破裂面才接近平面，因此计算结果与按曲线滑这种偏差在计算主动土压力时动面计算的有出入。通常情况下，较小，为2%～10%，可以认为满足工程精度要求，而在计算被动土压力时，计算结果误差较大。

3）广义库仑土压力理论的适用性最广，墙后填土可为黏性“等粘聚力c ＞0。在计算黏性土的土压力时，工程上经常采用土，

，值内摩擦角法”将粘聚力c 折算成内摩擦角，再用库仑土压力理论计算。

参考文献：

［1］陆健．挡土墙的设计优化［J ］．中国市政工程，2006（5）：31-32．

［2］曾莉．挡土结构的优化设计探讨［J ］．基建优化，2006（6）：

94-95．

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅

5挡土墙优化设计中土压力计算的影响因素

一般挡土墙设计的必要内容是以挡土墙所受的土压力的计算结果为依据进行抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性验算的。工程中普遍采用朗肯和库仑两种土压力理论，通过一定的简化和假定，计算挡土墙后土体达到极限平衡状态时挡土墙的主动土压力。土压力是作用于支护工程的主要荷载，因此土压力的计算是否准确是挡土墙设计成败的重要因素。影响土压力的因素是多根据工程特点和工程地质条件的不同，考虑选择合适的方面的，

是非常必要的。土压力计算方法，

应用不同土压力理论对土压力计算的影响：朗肯土压力理

论、库仑土压力理论及广义土压力理论的表达形式是相同的，不同的是主动土压力系数K a 的计算问题。

1）朗肯土压力理论中，应用半空间的应力状态和极限平衡理

The design and optimization of highway retaining wall

AN Jin-long

SHANG Yan

Abstract ：Through the accident cause analysis of the retaining wall ，it further compares the retaining wall design and calculation method and structure type selection ，and studies the factors influencing earth pressure calculation in retaining wall design ，and achieves some significant con-clusions．

Key words ：retaining wall ，structure type selection ，design and optimization

收稿日期：2011-05-06作者简介：李

井（1977-），男，工程师，广西阳鹿高速公路有限公司，广西南宁530022

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第37卷第24期2011年8月

山西建筑

“骨架作用”。这种混合料因为断去（或缺少）了中间一中有一定

所得到的级配曲线是近似S 状态的弯折曲个或两个档次粒径，

线，具有间断级配性质。在级配上，骨架密实型4．75mm 通过量

仅占集料总量的1/4～1/3，不像悬浮密实型4．75mm 通过量占集料总量的1/3～1/2。显然骨架密实型的粗集料相对较多，细集料相对较少，则既有较多数量的粗集料可形成骨架，又有相当数量的细集料可填充骨架的空隙，但非非常饱满致密程度。根据相关

养生条件相同时，骨架密实型的抗压强研究表明：在水泥剂量、

度、抗压回弹模量、劈裂强度、抗折强度及抗折回弹模量在三种水

稳类型中综合表现评价是最好的，且骨架密实型的平均温缩系平均干缩系数小于悬浮密实型，骨架空隙的两种收缩系数最数、

小。骨架密实型水泥稳定基层主要使用在一级公路以上的基层或上基层宜适用骨架密实型混合料。

确定骨架密实状态的基本方法，是在确定级配试验时，应先

通过表面振动压实的方法，逐级填充，将粗集料分成2档～3档，

并计算振动密实度和空隙率，直到找到振实密度最大的粗集料组

成，在此基础上用体积法计算确定细集料与结合料的压实体积和重量，从而确定细集料的组成和结合料的比例。

实际设计混合料组成的基本步骤：集料最大粒径为31．5mm ，2号4．75mm ～16mm ，3号0mm ～分为1号16mm ～31．5mm ，

4．75mm 三种规格，根据各号料的筛孔通过百分率，按照合成级配规范要求，得出每种规格比例通过百分率，绘制级配图。完成集料合成计算；再根据设计水泥剂量，如水泥剂量为5．5%的基

4．5%，5%，5．55%，6%水泥剂量进行击实试验，层，可按照4%，确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度；按照设计规定的压

分别计算不同的水泥剂量的试件干密度，但试件不应按击实度，

实试验所得的最大干密度制作，而是应按与规定的现场压实度相应的干密度制作。

施工过程中，不宜一个配合比用到底，使用过程中，应对集料级配和混合料配合比进行校核检验，因粗细集料这类散粒材料的离散性、不均匀性因素，将直接影响到压实度。压实度的大小取决于实测的压实度，同样也与标准密实度的大小有关，如果标准密度值发生变化，则检测的压实度百分率就不准确，甚至误判合格。

3）必须严格控制集料中小于0．075mm 颗粒的含量。级配标准要求通过0．075mm 的含量不大于3%。小于0．075mm 颗粒来源于颗粒上粘土涂覆和石料破碎作业形成的过分粉尘。试验中，用湿筛法清除通过0．075mm 的颗粒—粘土与脆弱颗粒或絮凝粘土、粉尘，均被归类为含泥量。含泥量过大，使混合料的水稳性不足，集料之间粘性差，若以团块形式存在，其危害性更大：a．团块在碾压作用下，位于或临近表面，易发生槽坑式损坏；b．团块存在于混合料中，最终因干、湿作用被破碎而引起剥落、松散。含泥量过大，对骨架密实型混合料来说，是一种扰乱因子：a．因小于0．075mm 的颗粒，具有亲水保水性，而额外耗用了水分其耗用量难定，使混合料最佳含水量遭受干扰；b．由于上述原因使

“料湿”，“反弹”，含水量多时碾压易含水混合料含水量控制较难，

“料干”，量少时甚至有离析，压实困难。0．075mm 以下颗粒成分

矿料和粉尘，规范规定集料中不宜含有有塑性主要是絮凝粘土、

指数的土。含有塑性指数的土时，其收缩性大，反之，收缩性小。

塑性指数（PI ）是量度通过0．075mm 筛孔材料的塑性程度，一般都有严格限制。对含泥量的有效控制，最好从石料场生产碎石集料源头抓起。

骨架密实型水泥稳定碎石基层，自2000年起在河南、河北、山东等北方地区开始实施，近些年已陆续推广到湖南、广西、上海等南方省市。实践证明，在路面工程施工中，按照骨架密实型集

并努力控制好含水量等系列减少干燥收缩和温度收料级配要求，

缩的措施，使得路面的收缩开裂的反射裂缝有了明显的减少，间

距有了明显的拉长。有些沥青面层较厚的高速公路甚至几乎很少发现反射裂缝。参考文献：

［1］JTJ 014-97，S ］．公路沥青路面设计规范［

［2］JTJ 057-94，S ］．公路无机结合料稳定材料试验规程［［3］张登良，D ］．西安：长安郑南翔．半刚性材料抗裂性能研究［

1988：30-40．大学，［4］张红春．骨架密实路面理论及配套施工技术［M ］．北京：人

2010．民交通出版社，

3骨架密实型水泥稳定碎石集料的最大粒径及级配范围

JTG D50-2006公路沥青路面设计规范中骨架密实型水泥稳

定类级配见表1，不同类型水泥稳定碎石的集料级配见表2。

表1

层位类型骨架密实型基层

31．5100

1968～86

骨架密实型水泥稳定类级配

注

0．075

底基层最大粒径不大于37．5mm

9．538～58

4．75

1．36

0．6

通过下列方孔（mm ）质量百分率/%

22～3216～288～150～3

表2不同类型水泥稳定碎石的集料级配

筛孔直

31．516．519．016．013．29．54．752．361．180．60．30．150．075

径/mm

骨架密

10090．473．665．258．046．026．825．818．09．14．41．6

实型GM

0．5

4骨架密实型水泥稳定碎石基层的实施运用

水泥稳定碎石基层的集料级配，基本上都是按最大密实原理设计的连续级配，也是最为传统的连续密实级配，但是级配曲线并非非常致密的所谓曲线指数n =0．3～0．5的，在最大粒径为D

n

的集料中，其筛孔d 的通过率ρ（%）=（d /D）的幂式级配曲线，或者其他类似接近椭圆形、抛物线形等连续密实级配的理想级配曲线。到后来，对2．36mm 以下的细集料含量，尤其是0．075mm 以下的细料含量的限制提高，连续级配相应得到改良，但均属于悬浮密实型基层材料。

早期施工的水泥稳定碎石基层，由于细颗粒部分较多，粗集料已经很难形成嵌挤，基层的强度主要依靠无机结合料的剂量。有人认为水泥越多越好（只控制最低剂量，不控制最高剂量，甚至水泥剂量超过5．5%～6%），强度越高越好，这使半刚性基层强度相应提高，但脆性也相应增大，结果产生收缩开裂及引起反射性裂缝。并通过裂缝反射到路面，成为沥青面层的水害破坏的重要原因。

2．36mm 和0．075mm 工程实践证明，随着混合料中4．75mm ，的通过量减少，尤其是0．075mm 的通过量减少，增加粗粒料用量，对抗裂和抗冲刷性能明显提高。

5必须注重集料级配和混合料配合比控制

骨架密实状态是否形成是混合料组成的关键。必须根据具体级配和混合料配合比进行检验。

1）集料级配必须符合“骨架密实型”级配范围。在混合料级配合成中须把握好粗、细集料合成曲线上的9．5mm ，4．75mm ，2．36mm 和0．075mm 等几个起控制作用的关则拉动着整个级配键点通过率。若当其中任何一个点波动变化，的波动变化。集料最大粒径以31．5mm 为佳。

2）骨架密实型混合料组成设计。

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文章编号：1009-6825（2011）24-0139-02

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沥青混凝土路面设计施工技术及早期破坏研究

郑惠文

要：简单介绍了沥青路面的路用性能和质量影响因素，从设计、施工、养管三方面入手，探讨了沥青路面质量控制要点及早期破坏的原因，并提出相应的预防措施，以期指导实践。摘

关键词：沥青路面，路基，路面，摊铺方法中图分类号：U416．217

文献标识码：B

1概述33．1

施工方面路基及基层

沥青路面的路用性能要求路面具有一定的强度、刚度、平整度，具有足够的承载能力。同时具有较好的高温稳定性和低温抗裂性，表面具有良好的抗滑性能和耐磨性。沥青路面具有表面平整、密实、无接缝、行车舒适、耐磨、低噪声、施工期短、养护、维修且宜于分期修建等优点，因此得到了广泛的应用。方便，

沥青路面的质量取决于很多环节和因素，如路基质量、路面基层质量、原材料质量、沥青混合料质量以及施工机械性能、施工工艺、供料的连续性、均匀性和机械手操作水平等等。但就大的主要由设计、施工、养管三方面决定于沥青路面的好坏。方面来说，

首先路基，特别是软土路基的技术措施之一，压实的目的在

彼此挤紧、孔隙缩小，土的密度提高，形成于使土颗粒重新组合，

若密实度不够，会导致公路出现纵横向裂缝。其次是密度整体，

路面基层，现在多为半刚性基层，其施工相当严格，必须有良好的级配、摊铺、碾压等，更必须有合理的龄期，但有时为了抢工期、赶

原材料供应紧张，其质量难以保证，养护期也无理缩短，而时间，

进行下道工序，致使基层质量得不到保证甚至低劣，造成基层网反射到面层，面层也出现网裂。裂破坏，

2设计方面3．2路面面层

从设计上讲主要是：结构设计不合理，如厚度不够，分层及材

料配合的设计不当；路面、基层、底基层排水设计考虑不周，路面所处地段土质和水文情况与实际出入大，使得路面设计参数不符

使得地基沉降未达到允许的工后合实际；地基处理设计不合理，

沉降。当然这些因素不是孤立的，而是相互关联的，就沥青配型

来说，有Ⅰ型（空隙率3%～6%），Ⅱ型之分（空隙率4%～10%），据研究表明：当空隙率在7%以下时即Ⅰ型，水在荷载作用下一般

不易造成水损害；当空隙率在7%～15%之间不会产生动水压力，

时，水容易混入混合料，且不易排出，在饱水状态下，石料与沥青

的粘附力降低，易发生剥落指数，降低路面的抗剪强度，在汽车荷载作用下易产生较大的毛细压力或动水压力，就会加速路面的破坏。而在冬季，混合料内的水结冰，体积会增大（约9%），在路面内部会产生冻胀压力，在冬、春季交接时由于温度忽高忽低，在冻融循环的作用下，沥青料易散松，从而产生坑洞。而当空隙率在15%～25%之间时，水能够在空隙中自由流动，不易产生水损害，这种结构称为多空隙沥青路面，一般厚重为2cm ～2．5cm 作为罩

其采用沥青粒径小、构造深度大、表面纹理多，据研究，这种面层，

特别对于频率在50Hz ～1000Hz 的中结构降噪效果特别明显，频声。

1）原材料。原材料、沥青混合料生产、沥青质量的优、劣势与

直接影响到沥青路面的使用性沥青路面的好坏有密切的关系，

能。在实践中出现，沥青由于某一个指标不符合要求，拌出的混

合料的马歇尔实验技术指标，也有相应的缺陷。碎石：应具有足根据路面类型和使用条件选定石料等级。应够强度和耐磨性能，是均质、纯净、坚硬、无风化，含泥量小于2%，含水量小于3%，压颗粒形状接近立方体，并多棱角，扁平状碎值不大于20%～30%，

含量应小于15%。应先选用与沥青有良好粘附性的碱性石子（用水煮法确定，应大于3级）。砂：本地区多用天然砂（山砂、河砂）。矿粉：多采用石灰石和白云石磨细的石粉，也可采用消石灰、水泥、粘煤灰、页石粉、滑石粉。消石灰对防止亲水性石料与沥青膜剥离颇为有效，应是疏松干燥，含水量应小于1%，亲水系数小于1%。矿料质量的好坏直接影响到沥青混合料的强度，是沥青早期破坏的主要原因。碎石的压碎值、磨耗值不符合要求，将造成

引起早期的剥落，矿料对沥青的粘附性大混合料的稳定度偏低，

小，对沥青混合料的强度和耐久性有着很大的影响。

2）料温。沥青混合料的生产要认真操作、严格控制。特别要控制生产温度。沥青的加热温度一般在140℃～160℃之间（个别沥青在加热到155℃～160℃就出现老化），否则易出现老化，

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅

Initial discussion on skeleton dense cement

stabilized soil basement property and mix proportion design

LI Jing

Abstract ：Starting from evaluation research on the material crack resistance property ，it describes the mix proportion design method of skeleton dense structure．Taking specific application of mix proportion as the base ，it proposes technology process control ，so as to reduce the crack oc-curring and to promote the application of skeleton dense cement stabilized soil basement．Key words ：cement stabilized soil basement ，skeleton dense ，mix proportion

27收稿日期：2011-04-女，工程师，山东省枣庄市公路勘察设计院，山东枣庄作者简介：郑惠文（1975-），

277101