高等級(jí)公路瀝青路面級(jí)配碎石柔性基層設(shè)計(jì)與施工技術(shù)探討

摘要：本文分析論述了高等級(jí)公路半剛性基層瀝青混凝土路面存在的如反射裂縫、青泥等實(shí)際問(wèn)題，針對(duì)性地提出了解決上述問(wèn)題的唧泥瀝青面層和半剛性基層之間采用柔性基層的路面結(jié)構(gòu)：并結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)瀝青路面級(jí)配碎石柔性基層的配比設(shè)計(jì)與施工技術(shù)工藝進(jìn)行了詳細(xì)闡述和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：高等級(jí)公路；瀝青混凝土路面；半剛性基層；柔性基層；反射裂縫

中圖分類號(hào)：U416.217

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編垮：1008-0422(2009)05-0239-02

1 引言

目前，具有良好強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的半剛性基層在我國(guó)高等級(jí)公路中廣泛采用，它可以有效減少瀝青面層底部的拉應(yīng)力且具有較好的經(jīng)濟(jì)性。但是，由于半剛性基層材料的干縮和溫縮特性會(huì)導(dǎo)致板體達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生裂縫，在瀝青路面中，這種縮裂直接反射到其上鋪筑的瀝青面層，產(chǎn)生規(guī)則的橫向反射裂縫：同時(shí)，由于密實(shí)的半剛性基層使通過(guò)瀝青面層空隙和裂縫滲入的雨水滯留于基層頂面，無(wú)法排出的水在車輛荷載反復(fù)作用下形成的動(dòng)水壓力，造成基層沖刷、青泥，這些病害在南方多雨地區(qū)表現(xiàn)得尤為突出，如何有效解決上述問(wèn)題是公路建設(shè)者不斷探索研究的問(wèn)題。

2 工程概況

湖南某城市高等級(jí)公路地處多雨、年度溫差大的丘陵地區(qū)，長(zhǎng)10km，路面寬度為24m。在對(duì)路面結(jié)構(gòu)使用性能深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，參考、借鑒交通部《高速公路早期病害預(yù)防措施的研究》課題成果，結(jié)合高等級(jí)公路項(xiàng)目具體情況，特別是工程所在地多雨潮濕的氣候特點(diǎn)，提出了組合式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。

該結(jié)構(gòu)是在瀝青面層與半剛性底基層之間采用一層柔性基層-級(jí)配碎石中間層以減輕反射裂縫等病害。此結(jié)構(gòu)由于在回彈模量較大的瀝青面層與半剛性底基層之間夾了一層較為柔軟的回彈模量較小的級(jí)配碎石層，故稱為倒裝結(jié)構(gòu)或夾層結(jié)構(gòu)。

3 組合式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

組合式瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)理論上具有合理性：首先，級(jí)配碎石屬于散粒體，密實(shí)的碎石基層具有較高的抗壓特性卻不能承受拉力，故其不能傳遞半剛性基層裂縫的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，且級(jí)配碎石本身收縮系數(shù)極小，幾乎為零，因而消除了裂縫擴(kuò)展的可能性；其次，級(jí)配碎石中間層的隔離作用降低了下臥半剛性基層遭受溫度、濕度的影響，使半剛性基層進(jìn)一步收縮的可能性大為減??；同時(shí)級(jí)配碎石由于空隙較大，還能起到排水層的作用。但是級(jí)配碎石還存在模量低，如果需要減少瀝青面層底部的拉應(yīng)力則需加厚瀝青層，從而增加路面的永久變形：以及級(jí)配碎石工程質(zhì)量變異性較大的不良影響。相關(guān)資料表明，嚴(yán)格的材料選擇、合理的級(jí)配、嚴(yán)格的施工工藝控制是提高級(jí)配碎石強(qiáng)度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

4 級(jí)配碎石基層配合比設(shè)計(jì)組成

4.1 原材料的選擇

級(jí)配碎石宜用幾種粒徑不同的碎石和石屑摻配拌制而成，而原材料的技術(shù)性能對(duì)級(jí)配碎石強(qiáng)度、穩(wěn)定性能影響較大，為了使級(jí)配碎石基層具有較高的強(qiáng)度和剛度，工程原材料采用石灰?guī)r碎石，并按照技術(shù)要求嚴(yán)格對(duì)所采用的原材料碎石的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)要求。同時(shí)確保集料干凈，并按規(guī)格分別堆放。

4.2 碎石級(jí)配選擇

控制級(jí)配碎石基層材料的級(jí)配組成是級(jí)配碎石取得良好嵌擠力、達(dá)到高密實(shí)度、高強(qiáng)度和具有良好透水性的關(guān)鍵因素，一般來(lái)說(shuō)較密實(shí)的連續(xù)級(jí)配容易得到高密度，從而使級(jí)配碎石獲得較高的CBR、回彈模量和抗永久變形能力。國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究資料表明，影響集料級(jí)配的主要因素為公稱最大粒徑、4.75mm及0.075mm的通過(guò)率。公稱最大粒徑?jīng)Q定了級(jí)配的骨架，越大則CBR值越高，但粒徑太大又容易離析、不均勻，會(huì)使混合料強(qiáng)度、密實(shí)度下降，一般采用31.5mm的混合料，它的抗離析效果和強(qiáng)度都較好；4.75mm及0.075mm的含量與級(jí)配碎石的干密度、CBR、三軸抗剪切強(qiáng)度都息息相關(guān)，相關(guān)試驗(yàn)表明4.75mm的通過(guò)率在38％左右、0.075mm的通過(guò)率在5％左右，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最佳狀態(tài)，但考慮到本地區(qū)多雨潮濕，0.075的通過(guò)率不宜太大。

本工程中采用連續(xù)級(jí)配碎石，我們用不同類型碎石做試驗(yàn)，得到不同集料的配比組成見表3。在參考規(guī)范級(jí)配曲線的基礎(chǔ)上，根據(jù)集料篩分結(jié)果，確定上線、中線、下線三條級(jí)配曲線；三種不同類型的級(jí)配碎石的配比設(shè)計(jì)的級(jí)配組成。對(duì)三種類型的級(jí)配碎石進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)得出最大干密度和最佳含水量，在最佳含水量條件下進(jìn)行承載比(CB R]試驗(yàn)。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，選取CBR值最大的且固體體積率在85％～90％的2#級(jí)配曲線為設(shè)計(jì)級(jí)配。級(jí)配碎石為非線性材料，它的模量與厚度、下層的強(qiáng)度有關(guān)，一般說(shuō)來(lái)，下層強(qiáng)度高的模量取值也高，反之取低值，厚度大則取低值，反之取高值。

5 瀝青路面級(jí)配碎石基層施工技術(shù)

散體的強(qiáng)度特性取決于組成結(jié)構(gòu)，一定組成下的結(jié)構(gòu)形式又與成型工藝密切相關(guān)，對(duì)采用級(jí)配碎石柔性基層的半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，級(jí)配碎石混合料的路用性能還可以通過(guò)施工工藝的調(diào)整來(lái)提高。目前壓實(shí)工藝已發(fā)展到以調(diào)頻調(diào)幅式的振動(dòng)壓路機(jī)為主，輪胎壓路機(jī)的噸位也不斷增大，壓實(shí)法已落后于生產(chǎn)實(shí)際。在混合料的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量考慮材料與碾壓工藝的相互作用，以便形成最佳的組成結(jié)構(gòu)。

5.1 級(jí)配碎石混合料的拌合

為了使混合料級(jí)配更易控制，拌和得更加均勻，工程采用中心站集中拌和，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制其級(jí)配組成的變異性。施工采用1臺(tái)WDB500拌和樓拌和，拌和機(jī)應(yīng)保持良好的工作狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)碎石材料的最大粒徑適當(dāng)調(diào)整葉片，使其具有適當(dāng)?shù)某叨群蛢艨眨狭吓渲屏?臺(tái)ZLSOC裝載機(jī)，要求拌和出來(lái)的混合料符合級(jí)配要求。拌和過(guò)程中注意根據(jù)當(dāng)?shù)卦?、中晚溫度及濕度的不同加入適量的水，以控制碾壓時(shí)的級(jí)配碎石能達(dá)到最佳含水量。

5.2 級(jí)配碎石混合料的攤鋪

5.2.1 確定松鋪系數(shù)

通過(guò)試驗(yàn)段試驗(yàn)，確定大面積鋪筑的松鋪系數(shù)為1.30，松鋪厚度為23.4cm。

5.2.2 攤鋪

采用兩臺(tái)MT11200A雙機(jī)聯(lián)合梯隊(duì)攤鋪，在攤鋪前視現(xiàn)場(chǎng)情況，在下基層上灑水，使下基層頂面保持適宜的濕度，兩機(jī)間距控制在10～20cm，前后兩臺(tái)攤鋪機(jī)軌道重疊30～60mm，兩臺(tái)攤鋪機(jī)拼裝寬度分別為7.5m、9.0m，攤鋪總寬度為16.28m。攤鋪速度為1.5m/min，基本與拌和樓的生產(chǎn)能力匹配。攤鋪時(shí)安排專門人員對(duì)攤鋪機(jī)后的局部離析進(jìn)行處理，以確保攤鋪后表面平整，無(wú)離析現(xiàn)象。

5.3 級(jí)配碎石基層的碾壓

碾壓是級(jí)配碎石成型的最后一道工序，同時(shí)也是最重要的工序。級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度主要通過(guò)碾壓而獲得粗顆粒的嵌擠、鎖結(jié)以及細(xì)集料的填充形成聯(lián)結(jié)強(qiáng)度。因此，提高碾壓工作的質(zhì)量，確保級(jí)配碎石基層的壓實(shí)度是提高級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要手段。經(jīng)檢測(cè)，在K9+120～K9+390試驗(yàn)段壓實(shí)度達(dá)到100％，滿足規(guī)范要求。采用碾壓方案II壓實(shí)效果良好，表面平整密實(shí)，無(wú)輪跡。

5.4 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制

采用《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JT－GF80/1～2004)規(guī)定的檢測(cè)方法對(duì)縱段高程、平整度、寬度、橫坡度、壓實(shí)度、厚度各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)頻率和檢測(cè)結(jié)果都略高于評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高等級(jí)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)中，強(qiáng)度較高的半剛性基層作為級(jí)配碎石的下臥層是必須的，這樣才能使通過(guò)合理設(shè)計(jì)的級(jí)配碎石的非線性得以充分發(fā)揮，表現(xiàn)出足夠的抵抗力及減小變形的能力；合理的施工工藝是保證形成均勻、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層的關(guān)鍵，其中攤鋪、碾壓是關(guān)鍵，攤鋪要避免離析，碾壓要以靜壓與振動(dòng)交叉進(jìn)行，以保證滿足壓實(shí)度的要求同時(shí)控制壓碎值，以確保強(qiáng)度的均勻性，從而提高級(jí)配碎石的路用性能。對(duì)于高等級(jí)公路采用級(jí)配碎石來(lái)減少瀝青路面的反射裂縫時(shí)，應(yīng)注意抓好材料規(guī)格、級(jí)配碎石混合料的配制及施工質(zhì)量的過(guò)程控制，以保證公路質(zhì)量和使用壽命。

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