路面墊層施工技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

項(xiàng)陽(yáng) 宋文凱

摘要 為全面提高公路路面墊層的施工整體質(zhì)量，文章結(jié)合工程實(shí)例，介紹了公路路面墊層材料的路用性能及路面墊層施工主要的工藝流程，包括施工準(zhǔn)備、混合料的拌合攤鋪、碾壓，并用回彈模量來(lái)分析評(píng)價(jià)主要施工技術(shù)效果。研究結(jié)果表明，進(jìn)行公路墊層施工時(shí)應(yīng)注意原材料質(zhì)量控制，選擇合適的路面墊層施工工藝技術(shù)，并進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，保證路面結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞 路面墊層;公路工程;路用性能;質(zhì)量檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào) U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）07-0106-03

0 引言

路面墊層作為路基結(jié)構(gòu)處理方式中的一種技術(shù)手段，一般分為以下四類(lèi)：排水墊層、隔水墊層、防凍墊層和承托墊層。在地下水位接近地表的地段可以發(fā)揮隔水、排水的作用，在冰凍寒冷地區(qū)的中濕、潮濕路段則具有抵抗凍融循環(huán)的防凍作用。墊層作為路面與路基之間的結(jié)構(gòu)層，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，并將由路面?zhèn)鞒龅呢Q向荷載均勻地分布，具有傳遞荷載和保護(hù)基層穩(wěn)定的作用。隨著我國(guó)公路建設(shè)理念的不斷發(fā)展和設(shè)計(jì)觀念的不斷更新，施工維護(hù)技術(shù)方法也需要不斷修改完善，良好適用的路面墊層技術(shù)可以有效地促進(jìn)公路修建。在公路實(shí)際建設(shè)施工養(yǎng)護(hù)中應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)和施工技術(shù)條件來(lái)選擇合理的墊層材料[1]。該文依托某公路工程項(xiàng)目，重點(diǎn)對(duì)路面墊層材料路用性能進(jìn)行研究，介紹墊層施工技術(shù)要點(diǎn)，并進(jìn)行質(zhì)量控制。

1 工程概況

以某公路工程為例，項(xiàng)目全線長(zhǎng)24.45 km，按雙向四車(chē)道的車(chē)道形式設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，面層采用三層式瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)方案，結(jié)構(gòu)層樣式如表1所示。該公路工程處于季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕路段，根據(jù)施工規(guī)范要求設(shè)計(jì)防凍墊層不僅可以減少道路發(fā)生凍脹等病害，還具有承重和擴(kuò)散荷載的作用。設(shè)計(jì)采用石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石作為路面墊層材料，墊層厚度設(shè)計(jì)為18 cm。集料結(jié)構(gòu)形式采用骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的石灰粉煤灰碎石混合料擁有最好的力學(xué)性能和抗收縮性能，能夠滿足工程項(xiàng)目要求。試驗(yàn)研究將選用當(dāng)?shù)厥覐S生產(chǎn)的石灰和粉煤灰，石料來(lái)自當(dāng)?shù)夭墒瘓?chǎng)，并按規(guī)定進(jìn)行了無(wú)害化回收處理，材料配比及技術(shù)制作上均盡量采用廠拌法，并設(shè)計(jì)一套合理可行且安全有效的路面墊層施工試驗(yàn)方案[2]。

2 工程實(shí)踐

2.1 原材料

（1）該文已通過(guò)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）的試驗(yàn)并確定其級(jí)配，混合料中的粗集料形成骨架，足夠多的細(xì)集料填充骨架形成內(nèi)摩阻力，提高粉煤灰穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度。同時(shí)參考《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTGT F20—2015）的相應(yīng)規(guī)定，石灰粉煤灰密度為1.638 g/cm3，粗細(xì)集料體積為0.572 g/cm3，選取的石灰與集料配比為20∶80。石灰粉煤灰碎石墊層需具備足夠強(qiáng)度來(lái)承受施工車(chē)輛荷載的反復(fù)作用，需要石灰粉煤灰混合料具有良好結(jié)構(gòu)特性。根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果分析表明：石灰與粉煤灰的比例對(duì)混合料的結(jié)構(gòu)特性有很大影響，最佳配比為1∶2.5，集料級(jí)配組成表如表2所示。石灰粉煤灰碎石混合料的設(shè)計(jì)最大干密度及最佳含水量如表3所示。

（2）工程項(xiàng)目采用集料為該項(xiàng)目所在地采石場(chǎng)生產(chǎn)的石料，采用石灰片巖作為粗集料，利用破碎機(jī)進(jìn)行破碎，粗集料的強(qiáng)度是由壓碎值和磨耗值作為主要指標(biāo)來(lái)表示，壓碎值控制在26%以下，磨耗值控制在35%以下。把石灰片巖碎石進(jìn)行第二次破碎成石屑作為細(xì)集料，亞甲藍(lán)值控制在2.5 g/kg以下，砂當(dāng)量控制在67%以上。試驗(yàn)條件使用該規(guī)范前應(yīng)認(rèn)真參考《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42—2005）進(jìn)行測(cè)試，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)與檢測(cè)方法結(jié)果如表4所示。

（3）路用性能?？箟簭?qiáng)度和劈裂強(qiáng)度均用于分析評(píng)價(jià)石灰粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)碎石路用性能的重要參考指標(biāo)。在《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTGT F20—2015）的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下，7 d齡期的無(wú)側(cè)限飽水抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度作為石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石類(lèi)混合料路用性能的主要指標(biāo)，而《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）規(guī)定在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，用180 d齡期的性能指標(biāo)作為石灰粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)的設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5和圖1。

路面墊層結(jié)構(gòu)的另一重要功能是隔斷地下水流動(dòng)對(duì)碎石路基沉降的直接影響，減少土壤在負(fù)溫度下水分徑流向碎石路面結(jié)構(gòu)層。墊層材料具有良好的水穩(wěn)定性，在瀝青路面材料性能分析評(píng)價(jià)與研究工作領(lǐng)域過(guò)程中，采用直接計(jì)算軟化系數(shù)近似表示出該材料的水穩(wěn)性能。在進(jìn)行水穩(wěn)性能研究試驗(yàn)時(shí)，對(duì)不同齡期對(duì)應(yīng)的石灰粉煤灰碎石碾壓成型的二組平行試件進(jìn)行處理，一組需要24 h的浸水處理，一組則進(jìn)行不浸水處理，再測(cè)出兩組對(duì)應(yīng)的無(wú)側(cè)限飽水抗壓強(qiáng)度并計(jì)算出軟化系數(shù)，試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6和圖2。

2.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 墊層厚度的確定

結(jié)合該次工程項(xiàng)目的計(jì)算得出設(shè)計(jì)彎沉為L(zhǎng)d=18.74（0.1 mm），通過(guò)路表彎沉等效原則簡(jiǎn)化路面結(jié)構(gòu)如表7所示：

試驗(yàn)結(jié)果表明，石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石墊層模量為200 MPa，增設(shè)墊層厚度計(jì)算表如表8所示：

2.2.2 施工準(zhǔn)備

路面鋪裝墊層正式進(jìn)入施工前，對(duì)下承層進(jìn)行檢查驗(yàn)收，保證路面的清潔和平整，在路基頂面灑水，保持路面的濕潤(rùn)。之后進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，計(jì)算出標(biāo)高，算出內(nèi)外邊樁的高程作為基準(zhǔn)線。

2.2.3 運(yùn)輸與攤鋪

石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石的拌合應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室配合比進(jìn)行，項(xiàng)目選用WBZ600穩(wěn)定粒料拌合設(shè)備，配備包含5個(gè)配料斗，并由兩臺(tái)小型裝載機(jī)同時(shí)工作進(jìn)行上料。拌料期間保證混合料的含水量穩(wěn)定在最佳含水量左右。運(yùn)輸混合料時(shí)，提前在運(yùn)輸車(chē)內(nèi)壁涂一層隔離油，在混合料的表面鋪蓋一層厚帆布用來(lái)阻止混合料的溫度和水分在攪拌和運(yùn)輸過(guò)程中快速消散?；旌狭习踩竭_(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行清潔，避免粉塵污染。攤鋪采用2臺(tái)SP95穩(wěn)定土攤鋪機(jī)（最大攤鋪厚度為360 mm，最大攤鋪寬度為9.5 m），在攤鋪前期采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)進(jìn)行同步攤鋪，組成梯隊(duì)，前后輪跡重疊80 cm，根據(jù)路面松鋪系數(shù)反復(fù)均勻攤鋪，速度保持在1.5 m/min。每次進(jìn)行混合料攤鋪時(shí)，嚴(yán)格按要求進(jìn)行混合料的含水量控制，避免在攤鋪過(guò)程中出現(xiàn)水分損失而造成嚴(yán)重影響。

2.2.4 碾壓

施工配備2臺(tái)YZ18J振動(dòng)壓路機(jī)、1臺(tái)20 t膠輪壓路機(jī)，碾壓從兩側(cè)路肩向路中心，碾壓時(shí)速控制在1.5～

2.0 km/h范圍之內(nèi)，后輪輪跡重疊約為1/2輪寬。在碾壓過(guò)程中需要隨時(shí)灑水以保持水分，確?；炷梁繚M足設(shè)計(jì)要求。施工安全技術(shù)人員及時(shí)處理施工碾壓工程中存在的起包現(xiàn)象。碾壓行駛速度應(yīng)保持勻速穩(wěn)定。碾壓施工完畢后必須及時(shí)取樣檢測(cè)平整度、高程、壓實(shí)度系數(shù)等主要指標(biāo)[3]。碾壓行車(chē)時(shí)壓路機(jī)也不得出現(xiàn)突然停車(chē)和急轉(zhuǎn)彎，以免直接破壞路面結(jié)構(gòu)。

2.2.5 接縫處理

拌料鋪裝地面施工停止時(shí)，還需設(shè)置合理的水平縫，將其整齊地放置在拌料末端，并結(jié)合壓實(shí)程度及時(shí)調(diào)整土方施工。接縫施工處理應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案設(shè)計(jì)進(jìn)行，確保質(zhì)量。

2.3 質(zhì)量檢測(cè)

在墊層施工完成之后，檢測(cè)方對(duì)墊層的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收，利用標(biāo)準(zhǔn)灌砂法來(lái)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度，每100 m車(chē)道取樣一次。利用3 m直尺法等距離連續(xù)測(cè)試，算出標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示平整度，每100 m測(cè)一處。利用水準(zhǔn)儀測(cè)試縱斷高程與路拱橫坡，每200 m測(cè)4個(gè)斷面。測(cè)量數(shù)據(jù)及規(guī)定指標(biāo)見(jiàn)表9。

在該工程項(xiàng)目路段上選取了K500+180～K500+300作為試驗(yàn)檢測(cè)路段，采用路面墊層法施工試驗(yàn)技術(shù)來(lái)進(jìn)行道路施工的檢測(cè)，施工驗(yàn)收完畢通過(guò)后，通過(guò)回彈模量值檢測(cè)來(lái)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)線路施工質(zhì)量。試驗(yàn)各路段的檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果分析如表10所示，根據(jù)上述檢測(cè)的結(jié)果，路面墊層的回彈模量值約為150 MPa，公路工程的設(shè)計(jì)中土基回彈模量約為40 MPa，表明路基結(jié)構(gòu)的相對(duì)強(qiáng)度可以得到較為顯著提高，墊層材料通過(guò)選擇石灰粉煤灰混凝土穩(wěn)定碎石層及路面墊層等施工養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)一步提高增強(qiáng)了施工路面材料強(qiáng)度的可靠性與穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

路面墊層作為路面和路基之間的復(fù)合結(jié)構(gòu)層，不僅具有排水、防凍等功能，還要具備足夠高的強(qiáng)度以承受施工車(chē)輛的荷載，為底基層的施工提供良好的基礎(chǔ)。該文結(jié)合某公路工程項(xiàng)目，介紹了石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石這一特殊墊層材料，確定石灰與粉煤灰與集料的比例，并得出混合最佳配合比，使其擁有較好的抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度的同時(shí)具有防水抗凍的穩(wěn)定性。按照當(dāng)?shù)貙?shí)際地質(zhì)情況選擇合適的路面墊層結(jié)構(gòu)，分析路面墊層結(jié)構(gòu)施工方法技術(shù)要求，總結(jié)了施工技術(shù)要點(diǎn)，并提出路面墊層施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)提升永久性路面的穩(wěn)定性有著顯著作用。

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