瀝青穩(wěn)定碎石排水基層設(shè)計(jì)及技術(shù)應(yīng)用探析

摘要：作為公路工程路面早期損害的主要因素，水損害對(duì)路面質(zhì)量、使用年限影響巨大。如何提升瀝青路面質(zhì)量，必須重視瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工。文章在分析瀝青穩(wěn)定碎石排水基層路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)工程案例，對(duì)瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工材料準(zhǔn)備與施工工藝進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：瀝青穩(wěn)定碎石排水基層；公路工程；公路路面；水損害；路面質(zhì)量；使用年限 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U416 文章編號(hào)：1009-2374（2016）02-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.051

因“強(qiáng)基薄面”的制約，現(xiàn)階段，我國(guó)公路建設(shè)仍選取半剛性基層，此類基層具有高強(qiáng)度，能夠?yàn)槁访嫣峁┯行е巫饔?。但在裂縫與行車荷載的重復(fù)影響下，瀝青面層麻面、松散、網(wǎng)裂等現(xiàn)象較為嚴(yán)重。這些病害問(wèn)題的長(zhǎng)期存在不僅降低了公路工程施工年限，更會(huì)對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)與應(yīng)用技術(shù)推廣造成嚴(yán)重阻礙。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前水穩(wěn)性是瀝青路面早期破壞的主要原因，其中70%～80%的路面損壞與水有關(guān)。為此，將排水基層設(shè)置到路面內(nèi)部，可有效解決以上問(wèn)題，并達(dá)到延長(zhǎng)柔性路面使用年限的目的。

1 瀝青穩(wěn)定碎石排水基層路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將排水基層設(shè)置到瀝青路面結(jié)構(gòu)，可快速排出通過(guò)面層裂縫、孔隙與松散位置向路面結(jié)構(gòu)滲入的自由水，以降低因侵入水分而出現(xiàn)的路面結(jié)構(gòu)早期損壞現(xiàn)象。一般選取瀝青穩(wěn)定碎石進(jìn)行瀝青路面排水基層的修筑，在柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)中，基層模量通常在排水層模量以下，將排水層加入路面結(jié)構(gòu)后，由上到下剛度將不斷降低，但其屬于正序結(jié)構(gòu)，該情況下路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化較小。半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，基層模量將比排水層模量大出許多，此時(shí)其屬于“軟”夾層結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將對(duì)原有瀝青路面結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行改變，尤其是面層底部應(yīng)力情況?；诖?，在瀝青碎石排水基層設(shè)計(jì)中，必須確保拉應(yīng)力不出現(xiàn)在排水基層內(nèi)部，才能提升排水基層的質(zhì)量。在半剛性基層瀝青路面各項(xiàng)參數(shù)（路表彎沉、拉應(yīng)力）計(jì)算中，應(yīng)嚴(yán)格遵循SHELL的BISAR程序進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。同時(shí)，根據(jù)我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范、路表彎沉等進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命的計(jì)算。其公式如下：

式中：路面設(shè)計(jì)彎沉值為ld；竣工驗(yàn)收彎沉值為l0；容許彎沉為lR；相對(duì)彎沉變化系數(shù)為AT；公路等級(jí)系數(shù)為Ac；面層類型系數(shù)為As；基層類型系數(shù)為Ab。

因理論彎沉值和實(shí)測(cè)彎沉值存有相應(yīng)誤差，可進(jìn)行綜合修正系數(shù)F分析：

式中：實(shí)際彎沉值為ls；理論彎沉值為l；標(biāo)準(zhǔn)車型輪胎接地壓強(qiáng)P；標(biāo)準(zhǔn)車型當(dāng)量圓半徑δ；土基回彈模量為E0。由以上公式可得出，半剛性基層路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命計(jì)算公式為：

柔性基層路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命計(jì)算公式如下：

2 工程案例

某高速公路總長(zhǎng)度為35.326千米，其處于低山丘陵地區(qū)，地形具有較大起伏，切割嚴(yán)重，河溝交錯(cuò)縱橫。其道路情況為雙向四車道，路面為瀝青混凝土材料，每小時(shí)100米為其設(shè)計(jì)時(shí)速，24米為其路基寬度。其試驗(yàn)段瀝青路面與水泥穩(wěn)定碎石基層之間需求瀝青穩(wěn)定碎石基層（15厘米）ATPB-25。通過(guò)分析瀝青穩(wěn)定碎石排水基層設(shè)計(jì)，可對(duì)其施工材料、施工工藝進(jìn)行探究，以此對(duì)瀝青碎石排水基層應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析。

3 瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工材料準(zhǔn)備

3.1 瀝青

高黏度改性瀝青為瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工所需瀝青材料，工地實(shí)驗(yàn)室應(yīng)對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，如針入度、延度、軟化點(diǎn)等。

3.2 集料

根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行集料粒徑規(guī)格分檔，90%～100%為各檔規(guī)格料上限百分通過(guò)量的范圍，0%～10%之間為其下限百分通過(guò)量。干燥、堅(jiān)硬、清潔、無(wú)風(fēng)化等為細(xì)集料選擇的要求，一般選取機(jī)制砂作為瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工的細(xì)集料。根據(jù)工程建設(shè)規(guī)定，施工單位必須嚴(yán)格控制檢測(cè)頻率，如自檢為每500T一次，抽檢為2500T一次。

3.3 填料

根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定填料質(zhì)量技術(shù)要求，一般選取硅酸鹽水泥（32.5級(jí)）與生石灰粉（磨細(xì)）作為瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工的填料。在生石灰粉（磨細(xì)）選擇時(shí)，必須對(duì)其生石灰粉細(xì)度進(jìn)行有效控制。

4 瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工流程

4.1 拌和

根據(jù)批準(zhǔn)生產(chǎn)配合比規(guī)定對(duì)拌和所需各種材料，如瀝青、集料等進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，在允許范圍內(nèi)有效控制其計(jì)量誤差。在該過(guò)程中，必須對(duì)瀝青、集料加熱溫度等進(jìn)行掌握，一般情況下，瀝青溫度都會(huì)低于集料溫度20℃，在儲(chǔ)料倉(cāng)熱拌混合料成品存儲(chǔ)后，其溫度降低幅度在10℃以內(nèi)，存儲(chǔ)時(shí)間則控制在24小時(shí)以內(nèi)。因?yàn)r青穩(wěn)定碎石混合料為骨架空隙類材料，其施工溫度選擇應(yīng)盡可能與下限相近，在確保壓實(shí)度符合施工規(guī)定的基礎(chǔ)上，提升其耐久性。

4.2 運(yùn)輸

混合料拌和后，通過(guò)自卸車直接向施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)輸。選用整潔、有金屬底板的自卸汽車作為瀝青混合料的運(yùn)輸車輛，應(yīng)清理干凈車槽內(nèi)部、車輛底部及兩邊。分3次進(jìn)行車輛裝料施工：車廂前部為第一次裝料；車廂后部為第二次裝料；車廂中部為第三次裝料。與拌和能力、攤鋪能力相比，車輛運(yùn)輸能力應(yīng)高出一點(diǎn)，以此確保攤鋪施工的連續(xù)性。運(yùn)輸施工中，可將篷布蓋在車輛混合料上，以降低水分嚴(yán)重流失。

4.3 攤鋪

根據(jù)試鋪現(xiàn)狀在合理配置攤鋪機(jī)的情況下進(jìn)行松鋪系數(shù)（1.15）的確定。材料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，根據(jù)放樣標(biāo)高在設(shè)計(jì)寬度范圍用攤鋪機(jī)均勻攤鋪混合料，要求具備平整的表面應(yīng)力，并與橫坡規(guī)定相符。根據(jù)攤鋪機(jī)械類型確定攤鋪寬度，其縱向施工縫必須與車道邊緣偏離15厘米以上的距離。排水基層施工中，可選取2臺(tái)以上攤鋪機(jī)進(jìn)行同時(shí)作業(yè)，其形式為梯形，其攤鋪重疊長(zhǎng)度控制在5～10厘米。前后2臺(tái)攤鋪機(jī)距離則控制在10～30米，以此避免前面攤鋪混合料冷卻。要求混合料供給量必須與攤鋪需求量相符，在不出現(xiàn)離析現(xiàn)象的情況下，確保拌合料的均勻性。緩慢、均勻、連續(xù)為瀝青混合料攤鋪施工的要求，在整個(gè)攤鋪施工中，必須出現(xiàn)速度隨意轉(zhuǎn)換與停止的現(xiàn)象。并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)松鋪厚度進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，確保其符合施工規(guī)定。

4.4 碾壓

相比普通瀝青混合料，瀝青穩(wěn)定碎石混合料具有較厚的攤鋪厚度，為確保嵌擠結(jié)構(gòu)的形成及避免損壞粗集料，施工企業(yè)必須重視碾壓施工。與本工程相結(jié)合，需選取2臺(tái)雙輪雙振壓路機(jī)（11～13噸）、2臺(tái)膠輪壓路機(jī)（20～30噸）、1臺(tái)鋼輪壓路機(jī)（7～11噸）進(jìn)行施工。

4.4.1 初壓。在混合料溫度較高情況進(jìn)行初壓施工，穩(wěn)定及提升鋪設(shè)層承載力為其施工作用。通過(guò)雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行初壓施工，碾壓速度控制在每小時(shí)1.5～2千米，2遍為初壓碾壓最高次數(shù)。

4.4.2 復(fù)壓。鋪層強(qiáng)度符合施工規(guī)定后，可進(jìn)行復(fù)壓施工。為提升路面密實(shí)度，必須選用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓施工，揉搓壓實(shí)時(shí)可選用輪胎壓路機(jī)施工。根據(jù)工程需求選用雙驅(qū)雙振雙鋼輪壓路機(jī)作為振動(dòng)壓路機(jī)施工，其重量為12t。根據(jù)鋪層厚度，薄層、次薄層路面（3～10厘米）應(yīng)選用0.3～0.55毫米的振動(dòng)壓實(shí)振幅。

4.4.3 終壓。輪跡消除及路面平整度提升為瀝青混凝土路面終壓施工的作用。雙鋼輪靜作用壓路機(jī)作為終壓的施工機(jī)械，其行駛速度可控制在每小時(shí)2～4千米，最高碾壓次數(shù)為3遍以此達(dá)到輪跡消除的作用。

4.5 施工接縫

熱接縫作為攤鋪梯隊(duì)作業(yè)縱縫的處理方式。施工中預(yù)留部分完成攤鋪的混合料，寬度為10～20厘米之間，該部分不進(jìn)行碾壓作業(yè)，并將其作為后攤鋪部分的高程基準(zhǔn)面，隨后進(jìn)行跨縫碾壓施工，以此將縫跡徹底消除。熱接縫一般不用于半幅施工，如進(jìn)行半幅施工時(shí)，可進(jìn)行擋板加設(shè)與切刀切齊。另半幅攤鋪前必須清理干凈縫邊緣，并進(jìn)行黏層瀝青的一定量鋪撒。通過(guò)人工的方式在攤鋪施工后鏟除前半幅上層混合料。為確保排水基層具有良好滲透性，可選取平接縫進(jìn)行橫向接縫作業(yè)。接縫鋪筑時(shí)，可將部分熱混合料攤鋪在已壓實(shí)位置，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱軟化，以此對(duì)新舊混合料黏結(jié)力進(jìn)行有效提升。

4.6 交通開放及養(yǎng)護(hù)

完成排水基層攤鋪工作后，必須及時(shí)將交通封閉并指派專人進(jìn)行看護(hù)，禁止排水基層受到行人、車輛的損壞。因?yàn)r青穩(wěn)定碎石具有較大孔隙率，其表面粗糙，表面在車輛荷載下極易產(chǎn)生松散現(xiàn)象，為此在完成施工后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行瀝青下面層的鋪筑。下面層施工前，必須做好瀝青穩(wěn)定碎石排水基層養(yǎng)護(hù)作業(yè)，防止任何雜物，如沙土、石屑等進(jìn)入施工路面，對(duì)孔隙造成堵塞，降低排水能力。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為公路路面結(jié)構(gòu)的重要組成部分，路面基層也是公路建設(shè)極易產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的結(jié)構(gòu)層，其在路基和路面之間起著承上啟下的作用。瀝青穩(wěn)定碎石排水基層技術(shù)作為公路路面施工的主要技術(shù)之一，因其具有施工便捷、成本低、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，在公路路面施工中得到了廣泛的應(yīng)用與推廣。為此，施工企業(yè)必須嚴(yán)格遵循現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，做好瀝青穩(wěn)定碎石排水基層設(shè)計(jì)工作，合理選擇施工材料，規(guī)范施工工藝，只有這樣才能有效控制公路工程路面基層施工的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]孫文婷.瀝青穩(wěn)定碎石排水基層在浙江麗龍高速公路上的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2009.

[2]梁亮.瀝青穩(wěn)定排水基層抑制反射裂縫的研究[D].北京交通大學(xué)，2008.

[3]劉曉斌.瀝青穩(wěn)定碎石排水基層混合料組成設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2008.

[4]杜順成.瀝青穩(wěn)定碎石排水基層性能研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2003.

[5]楊鷹.多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層設(shè)計(jì)及研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2012.

[6]孔令偉.瀝青穩(wěn)定碎石排水基層瀝青路面結(jié)構(gòu)行為及施工技術(shù)研究[D].武漢工程大學(xué)，2012.

作者簡(jiǎn)介：李雪想（1981-），女，河南濮陽(yáng)人，供職于河南海威路橋工程咨詢有限公司，研究方向：公路工程與管理。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）