瀝青路面剛性排水基層施工關(guān)鍵技術(shù)分析

魯寒

（石家莊市交建高速公路建設管理有限公司石衡分公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

在長期使用過程中，瀝青路面受到溫度變化和雨水滲透的作用，易產(chǎn)生裂縫、沉陷、坑洞等病害，縮短路面使用壽命。為減輕瀝青路面水損壞程度，可以采用剛性排水基層替代傳統(tǒng)的水泥碎石穩(wěn)定基層，借助多孔混凝土的骨架空隙結(jié)構(gòu)，達到快速排出滲水的目的，使?jié)B水從底基層與基層之間的封層順利流出，從而提高基層的排水能力，減輕路面積水對面層結(jié)構(gòu)的破壞，延長公路路面使用壽命。

1 工程概況

某二級公路工程位于高溫多雨地區(qū)，原路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土路面+水泥穩(wěn)定基層，路面寬7.0m，土路肩寬1.0～2.5m。公路投入使用多年，隨著交通量的增大，路面產(chǎn)生了網(wǎng)裂、沉陷、龜裂、翻漿、橫縱裂縫等不同嚴重程度的病害。在公路養(yǎng)護工程中，本工程選取K104-K105路段作為瀝青路面剛性排水基層施工試驗路段，制定全寬式排水基層施工方案，進行多孔混凝土排水基層施工。

2 瀝青路面剛性排水基層施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 多孔混凝土配合比設計

在試驗路段剛性排水基層施工中，多孔混凝土性能是影響基層施工質(zhì)量的關(guān)鍵要素，為此需在施工前合理確定多孔混凝土配合比，保證基層施工材料質(zhì)量。配合比設計流程為：選擇原材料→確定級配→確定水灰比、目標空隙率、集料用量、單位水泥用量、水用量→試制多孔混凝土→評定拌和物稠度→振動成型→測定抗壓強度、空隙率→確定配合比[1]。

2.1.1 選擇原材料

（1）水泥。試驗路段基層施工采用42.5級普通硅酸鹽水泥，試驗檢測水泥各項技術(shù)指標，檢測結(jié)果如下：水泥初凝時間為250min，終凝時間為340min，細度為338m2/kg，3d抗折強度為6.4MPa，3d抗壓強度為28.5MPa，28d抗折強度為9.3MPa，28d抗壓強度為46.7MPa。

（2）粗集料。多孔混凝土材料要具備較強的黏結(jié)力，形成穩(wěn)定的骨架空隙結(jié)構(gòu)，所以在選擇粗集料時不允許材料中含有風化物、有機質(zhì)等質(zhì)地軟弱的雜質(zhì)。試驗路段基層施工選取的粗集料性能檢測結(jié)果如下：堆積密度為1.6g/cm3，含泥量為4%，針片狀含量為6%，壓碎值為99%。

（3）細集料。多孔混凝土材料中的水泥用量小，對細集料的性能指標要求較高，以保證混合料具備良好的和易性。試驗路段基層施工選用機制砂作為細集料，在細集料中摻入少量粉煤灰，改善集料級配[2]。

（4）水。多孔混凝土拌和中需用大量的水，以滿足混合料壓實質(zhì)量的要求。試驗路段將飲用水作為多孔混凝土拌和用水。

2.1.2 確定級配

對試驗路段集料進行試驗篩分，確定采用的多孔混凝土集料級配為9.5～19mm碎石、4.75～13.2mm碎石和砂，當篩孔尺寸分別為26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm時，集料通過率的實測值分別為100%、98.9%、94.9%、86.6%、35.8%、4.2%、3.0%，符合設計要求。

2.1.3 確定性能指標

（1）目標空隙率取23%，集料緊密堆積密度為1 673kg/m3，表觀密度為2 695kg/m3，水密度為1 000kg/m3，水泥表觀密度為3 008kg/m3；根據(jù)集料緊密堆積密度和折減系數(shù)，計算出單位體積多孔混凝土集料用量，計算結(jié)果為1 640kg/m3。

（2）當水灰比分別取為0.33、0.36、0.39、0.42、0.45時，對應的單位體積多孔混凝土中水泥用量分別為243.78kg/m3、 233.2kg/m3、 223.5kg/m3、 215.9kg/m3、205.7kg/m3，水 的 用 量 分 別 為79.8kg/m3、82.7kg/m3、86.7kg/m3、90.1kg/m3、92.9kg/m3。

2.1.4 評定拌和物稠度

不同水灰比條件下，試拌多孔混凝土，對五個試件的稠度進行評價，具體如下：當水灰比取0.33時，混凝土拌和物呈分散狀，干澀；當水灰比取0.36、0.39時，混凝土拌和物的整體性較好，有光澤；當水灰比取0.42時，混凝土拌和物的漿體較多，有明顯光澤；當水灰比取0.45時，混凝土拌和物崩塌。

2.1.5 確定配合比

根據(jù)拌和物稠度評價結(jié)果，確定水灰比為0.36、0.39時的拌和物質(zhì)量符合施工要求。在此基礎上，取水灰比0.36、0.37、0.38、0.39，再次評價拌和物狀態(tài)，根據(jù)評價結(jié)果可知，當水灰比取0.38時的拌和物整體性最好，7d抗壓強度為4.5MPa，空隙率為24%。

2.2 施工關(guān)鍵技術(shù)

多孔混凝土排水基層施工工藝流程為：施工準備→施工放樣→瀝青封層施工→混合料拌和→混合料運輸→混合料攤鋪→混合料整平→混合料碾壓→養(yǎng)生→切縫[3]。

2.2.1 施工準備

（2）在施工前準備齊全施工機械設備，做好機械設備調(diào)試、保養(yǎng)工作，確保施工機械設備處于良好的技術(shù)狀態(tài)；檢查高精度檢測儀器的技術(shù)性能狀況，提前配備必要的易損部件，以備在檢測儀器部件發(fā)生損壞時更換使用。

（1）配置1套混合料拌和樓，要求拌和樓的生產(chǎn)能力與攤鋪施工進度相匹配；配置1臺多功能攤鋪機，1臺14t振動壓路機，1臺18t壓路機，1臺切縫機，5輛自卸汽車，1輛灑水車。

2.2.2 施工放樣

根據(jù)施工圖紙放樣確定基層鋪筑范圍，在路段邊緣處打入中樁、邊樁，做好標記；測量基層鋪筑高程，布設高程控制樁。

2.2.3 瀝青封層施工

（1）本工程在底基層與排水基層之間鋪設隔水層，隔水層材料為熱瀝青稀漿，將隔水層作為多孔混凝土基層滲入水的排水面封層，避免滲水繼續(xù)下滲到底基層中[4]。

（2）試驗路段的瀝青封層施工采用瀝青灑布車噴灑熱瀝青，噴灑前打掃干凈基層表面，保證基層表面無雜物；待熱瀝青噴灑后撒鋪石屑，撒鋪厚度為5mm，用掃帚掃平石屑表面。

2.2.4 混合料拌和

（1）根據(jù)確定的水灰比試拌多孔混凝土，試料的整體性較好，表面有光澤，在粗集料表層形成穩(wěn)定的膠結(jié)層，符合剛性排水基層施工對多孔混凝土的質(zhì)量要求。

（2）試驗路段混合料拌和采用集中拌和法，控制水泥用量、集料用量和水灰比；拌和時長為90s，比普通混合料拌和時間長1.5倍左右；利用拌和樓的自動化控制系統(tǒng)，精確控制水泥、集料、水的用量和投放時間，保證混合料質(zhì)量。

（3）多孔混凝土排水基層與普通基層結(jié)構(gòu)相比，其水分散失較快、空隙率較大，所以混合料拌和中適當提高實際用水量，比設計值高出2%左右。

（4）當白天氣溫高達30℃以上時，為保證混合料的拌和質(zhì)量，減少水分蒸發(fā)量，要將白天的混合料拌和任務改為溫度較低的夜間拌和[5]。

2.2.5 混合料運輸

（1）混合料拌和后卸入自卸汽車的車廂內(nèi)進行運輸，合理規(guī)劃運輸路線，運距控制在10km范圍內(nèi)，保證混合料自出廠到碾壓成型的用時不超過2h。

（2）在自卸汽車車廂上嚴密覆蓋土工布，減少混合料的水分散失；當運輸時間較長時，可以在混合料拌和時加入適量緩凝劑；自卸車輛要勻速平穩(wěn)行駛，路途中不能停留過長時間。

2.2.6 混合料攤鋪整平

（1）在攤鋪前灑水潤濕底基層，將混合料均勻攤鋪到指定位置，松鋪系數(shù)為1.2；攤鋪過程中檢查基層平整度，攤鋪后按照米字形整平基層[6]。在攤鋪過程中，派專人現(xiàn)場指揮運料車卸料。

（2）攤鋪作業(yè)后在基層上覆蓋塑料薄膜，防止因氣溫、風速等環(huán)境因素造成水分蒸發(fā)過快。覆蓋薄膜后，當需要碾壓此作業(yè)段時，再將薄膜掀開碾壓，碾壓后繼續(xù)覆蓋薄膜。

2.2.7 混合料碾壓

（1）使用噸位偏小的壓路機，采用小幅振動方式壓實混合料，具體施工方案為：采用18t光輪壓路機碾壓1遍，再用振動壓路機靜壓1遍，消除碾壓輪跡；碾壓作業(yè)順序為由邊側(cè)向中心碾壓。

（2）碾壓施工中，不允許壓路機在基層上急剎車、調(diào)頭操作，以免破壞基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2.8 養(yǎng)生

（1）在碾壓施工后，檢驗基層標高、厚度、壓實度、平整度是否達到質(zhì)量驗收要求，質(zhì)量驗收合格后覆蓋塑料薄膜，進入養(yǎng)生階段；在養(yǎng)生期間定時灑水，每間隔4h灑水1次，養(yǎng)生7d以上。

（2）在路面塑料薄膜上方撒上細土，以避免薄膜被風吹走；養(yǎng)生期間跟蹤檢查薄膜完好情況，及時修補破裂的薄膜；養(yǎng)生期間，禁止一切車輛通行，避免雜物堵塞排水空隙[7]。

2.2.9 切縫

養(yǎng)生后，在多孔混凝土排水基層每間隔15m處設置1道切縫，切縫時不能損壞邊角，控制切縫深度，并用土工布處理切縫處。

2.3 層間處治技術(shù)

2.3.1 基層與底基層之間的處治技術(shù)

（1）試驗路段的底基層采用密級配水泥穩(wěn)定集料底基層，采用透水性好、抗沖刷能力強的集料；密級配水泥穩(wěn)定集料底基層能夠使?jié)B下來的水沿著底基層表面向道路兩側(cè)排出，保證公路基層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不會受到破壞。

（2）在底基層上鋪設封層，試驗路段封層采用熱瀝青稀釋封層材料，增強底基層的抗?jié)B性，保證基層順利排水。

（3）除采用封層處治技術(shù)之外，還可以采用復合土工織物作為底基層與基層之間的防水隔離層，要求復合土工織物具備足夠的強度，屬于非降解型材料，不宜在施工中遭到破壞。

2.3.2 基層與面層之間的處治技術(shù)

（1）試驗路段的剛性排水基層施工在基層上灑布一層透層油，增加多孔混凝土基層與瀝青面層之間的黏結(jié)力。透層油材料采用乳化瀝青，用量控制在0.3～0.4kg/m2[8]。

（2）在灑布乳化瀝青后，當瀝青破乳時要立即鋪筑瀝青混合料。由于多孔混凝土排水基層的表面比普通半剛性基層的表面更加粗糙，有利于增加基層與面層的黏結(jié)力，所以可適當減少乳化瀝青的灑布量。

2.4 施工質(zhì)量檢測

2.4.1 平整度檢測

路基施工中采用3m直尺法檢測路面平整度，每間隔200m設置2個檢測點，本工程試驗路段全部檢測點的平整度平均值為4.6mm，滿足二級公路基層平整度要求。

2.4.2 彎沉檢測

在試驗路段施工完畢7d后，采用貝克曼梁法測量彎沉值，平均彎沉值為14.6（0.01mm），代表彎沉值為20.41（0.01mm），符合二級公路基層施工技術(shù)規(guī)范要求。

2.4.3 空隙率檢測

在試驗路段施工完畢7d后，采用鉆芯取樣方法檢測基層空隙率、劈裂強度、抗壓強度。檢測結(jié)果顯示，試驗路段空隙率平均值為21.2%，劈裂強度平均值為1.67MPa，抗壓強度平均值為4.45MPa，三項指標均符合設計要求。

2.4.4 排水能力檢測

根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定，剛性多孔混凝土基層滲流路徑長度不得超過45m，滲透時間不得超過2h。試驗路段的剛性排水基層厚度為20cm，路面縱坡為0.01，橫坡為0.02，表面滲水量為1.05m3/（d·m），計算得出滲流路徑長度為3.91m，自由水在排水層的滲流時間為0.93h，符合技術(shù)規(guī)范要求。

3 結(jié)語

在瀝青路面施工中，采用剛性排水基層施工技術(shù)能夠有效提高基層排水能力，減輕路面水損壞程度，減少公路養(yǎng)護成本支出。在剛性排水基層施工中，要合理確定多孔混凝土配合比設計，嚴格把控原材料選取關(guān)，規(guī)范實施基層施工工藝流程，并且在基層與底基層之間設置封層，在基層與面層之間鋪設透層油，進而保證多孔混凝土排水性能達到空隙率和滲透系數(shù)指標要求，確保基層順利排水。