级配碎石基层材料级配优化与碾压工艺参数分析

摘要：社会经济的快速发展加快了我国城市化的步伐，道路工程项目数量呈日益增多态势，且道路安全性与耐久性成为了焦点问题。级配碎石基层属于道路工程的关键结构层，其材料级配与碾压工艺直接影响着基层的力学性能与使用寿命。本文主要采用文献研究法、案例分析法等，对级配碎石基层施工要点展开分析，基于具体的道路工程案例，提出级配碎石基层材料级配优化与碾压工艺参数细化要点，以期为相关企业开展工作提供有益参考。

关键词：级配碎石；基层材料；级配优化；碾压工艺

前言：在道路工程中，级配碎石基层优势显著，抗裂性、适应性强且排水性能好，可保障道路长期稳定使用。然而，就部分工程实践情况来看，因材料级配把控不精准导致级配碎石基层无法形成理想的密实嵌挤结构、因碾压工艺参数选择不当而引发压实缺陷等问题时有出现，一定程度上降低了道路的使用寿命与使用稳定性。基于此，深入研究级配碎石基层材料级配优化与碾压工艺参数具有积极的现实意义。

1 级配碎石基层施工分析

级配碎石基层是道路结构体系中的关键承重层，其施工流程主要包括材料准备、摊铺、碾压、质量控制等环节，具体如下。

材料准备：这是级配碎石基层施工的基础环节。施工前，应将碎石精确筛分成37.5mm、19mm、4.75mm等不同的粒径组，且碎石应满足质地紧韧、耐磨要求，不能含有有害物质，主要目的是保证道路基层具备足够的强度，同时，采用试验法，将不同比例的碎石组合起来进行强度、压实性、透水性等性能测试，以此得出最佳级配曲线，保障混合料的均匀性，确保基层在各个部位均发挥良好的性能。

摊铺：采用分层摊铺法，虚铺厚度通常控制在设计厚度的1.2-1.3倍，以避免在后续碾压过程中因混合料被压缩而出现压实厚度不达标的问题；松铺系数应通过试验段进行验证，即模拟实际的施工条件，对不同松铺厚度的混合料进行“摊铺-碾压”处理，测得不同情况下压实的厚度，以此精准推测松铺系数，保证施工质量。此外，摊铺作业时，施工人员应尽可能避免粗细集料离析，将平整度误差控制在±8mm范围内，保证路面行驶的舒适性和受力均匀度。

碾压：碾压作业时，遵循“先轻后重、先慢后快”原则，初压、复压和终压分别使用轻型压路机、12t以上振动压路机、胶轮压路机，旨在达到稳定结构、增强道路基层密实度以及消除轮迹的目的，碾压参数通常由试验段结果而确定。

质量控制：压实度是衡量基层质量的关键指标，直接关系着基层的承载能力和稳定性，一般应达到98%及以上，且表面无松散表现，轮迹深度＜5mm，主要目的是保证碎石之间紧密嵌挤，最大化抵抗车辆负载与自然因素作用[1]。

2 级配碎石基层材料级配优化与碾压工艺参数

2.1 案例概况

某道路工程起点位于沥青路Bongor Moundou的中心线上，在Djoumane收费站之后，距Logone桥入口103.50m，终点在LAI区，全长83㎞，路面宽度为9m（双向单车道），LAI交叉口拓宽至22m（双车道段1261m+连接线400m）；全线海拔340-360m，最大高差20m，地势平缓上升，地表覆盖砂性黑土，底层为冲积砂砾层，渗透性较强，易受雨季地表径流侵蚀。该工程结构层设计详见下表1。

在实际施工过程中，级配碎石基层的初始级配设计问题较为显著，具体表现为“集料分布不均”“结构稳定性不足”。施工人员通过开展现场筛分试验发现，原始级配中细集料（粒径＜4.75mm）占比仅为12%，而粗集料（粒径介于19-31.5mm）占比却高达42%，将直接影响基层孔隙率，从而为负荷变形埋下隐患；混合料内摩擦角为32°，远低于设计方案中的38°，基层抗剪切能力不足。此外，该项目采用的碎石材料母岩为花岗岩，压碎值为18%，但片状颗粒含量达25%（规范要求≤15%），进一步加剧了级配的不均匀性。

2.2 级配碎石基层材料级配优化

对于道路工程而言，优化级配碎石基层材料级配是提升道路结构强度、提高水稳定性的有效途径。施工人员可依据道路工程的实际情况，综合选用理论计算法、试验法、计算机模拟法等优化级配设计。其中，理论计算法主要依据颗粒级配理论、最大密度曲线理论等，计算出理想的级配范围；试验法强调以重型击实试验、加州承载比试验等大量试验为主，评估不同级配组合下材料的性能指标，并依据试验结果优化碎石粒径组成和比例，得出最佳的级配方案；近年来，信息技术的快速发展为级配碎石基层材料级配优化提供了新的思路，即利用EICAD、MIDAS等专业的软件，输入集料参数，可模拟出不同级配碎石组合在不同的受力状态下产生的颗粒运动和相互作用，从而为级配优化提供参考[2]。上述工程推进过程中，施工人员基于法国规范（NF P 98-130），结合现场试验，制定并细化了连续密实型级配优化方案，要点如下。

调整级配曲线：以构建混合料“骨架-密实”结构为基本目标，采用过筛分试验设计目标级配范围，优化前后集料占比如下表2所示。

补充材料：选取细度模数为2.6、含泥量≤3%的天然砂按1∶1比例与碎石细料混合，将细料塑性指数（PI）控制在≤6的范围内，避免遇水软化。

控制片状颗粒：增加反击式破碎工序，把片状颗粒含量由25%降至12%，提升颗粒棱角性。

2.3 碾压工艺参数

在道路工程推进过程中，施工人员应着力细化碾压工艺参数，对于提高道路基层的密实度和耐久性至关重要[3]。施工人员可采用“初压稳形+复压密实+终压整平”三段式碾压工艺，施工参数详见下表3。

此外，施工人员还需动态监测含水量，即摊铺前定时检测混合料的含水量（规范要求±1%），过干时喷雾补水（0.5L/m²），过湿则翻晒或掺干料；复压时每碾压2遍检测一次含水率，将波动控制在±0.5%，以此进一步提高碾压效果，增加道路基层强度。

3 结束语

级配碎石基层是道路结构的关键层，其施工质量直接关系着道路的使用性能、安全性和耐久性。从材料级配角度来看，施工企业应积极采用科学的方法揭示不同组合方案对级配碎石基层强度、刚度、抗裂性能的影响机制，通过优化级配曲线，有效提高基层材料的内摩阻力和嵌锁作用，同时细化不同碾压阶段的碾压速度、碾压遍数、振幅与频率等作业参数，以此有效增强道路基层的稳定性和承载力。

参考文献：

[1]丁少宁.级配碎石基层沥青路面材料优化研究[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2024，26（2）：24-28.

[2]梁胜超.基于离散元的级配碎石基层沥青路面层间粘结行为模拟及优化设计[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2023，（2）：24-28.

[3]李杰.道路水泥稳定级配碎石基层施工技术的应用[J].四川水泥，2024，（03）：186-187+232.