大厚度半剛性基層施工技術(shù)在公路路面施工中的運(yùn)用

張雄

摘要 文章基于探究大厚度半剛性施工技術(shù)在某城鎮(zhèn)公路中的應(yīng)用，介紹了工程情況和施工流程，并從確定物料配合比、混合料的拌和與運(yùn)輸，以及現(xiàn)場(chǎng)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)和碾壓施工等方面，分析了大厚度半剛性基層施工工藝的技術(shù)要點(diǎn)，并結(jié)合工程實(shí)例，于養(yǎng)護(hù)28 d后分別開展了壓實(shí)度和抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)測(cè)定。結(jié)果表明：壓實(shí)度在98.4%～99.3%之間，達(dá)到了規(guī)范中壓實(shí)度不低于98%的要求；平均抗壓強(qiáng)度為8.35 MPa，高于規(guī)范中不低于4.0 MPa的要求，因此，該工程中大厚度半剛性基層施工技術(shù)的應(yīng)用效果達(dá)到了預(yù)期。

關(guān)鍵詞 半剛性基層；公路工程；配合比；壓實(shí)度；抗壓強(qiáng)度

中圖分類號(hào) U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）13-0069-03

0 引言

大厚度半干剛性基層的厚度通常在30 cm以上，通過(guò)適當(dāng)增加半剛性基層厚度，有利于提升公路瀝青路面的強(qiáng)度，對(duì)預(yù)防路面開裂、沉陷等質(zhì)量病害有顯著作用。在以往的施工中，受到施工設(shè)備、施工技術(shù)等因素的限制，大厚度半剛性基層施工需分層進(jìn)行，導(dǎo)致基層之間的黏結(jié)力不足，容易產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)、裂縫等質(zhì)量問(wèn)題。近年來(lái)，隨著施工技術(shù)的創(chuàng)新，施工設(shè)備的升級(jí)，可以做到30 cm以上大厚度半剛性基層的一次性施工，保證了基層的完整性，提升了基坑的抗壓強(qiáng)度和抗裂能力。

1 工程概況

某城鎮(zhèn)公路原路面結(jié)構(gòu)為“水泥混凝土剛性基層+瀝青面層”，道路等級(jí)為一級(jí)。隨著當(dāng)?shù)匚锪鳂I(yè)的快速發(fā)展，車流量不斷增加，路面出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的裂縫、沉陷等病害，存在一定的行車隱患。為保證行車安全，方便物流運(yùn)輸，需要對(duì)該公路進(jìn)行改造。改造路段的起止里程為K110+000～K118+000，改造后的公路結(jié)構(gòu)為“半剛性基層（35 cm）+AC-20（6 cm）+AC-13（4 cm）”。公路改造選用大厚度半剛性基層施工技術(shù)，整體流程如圖1所示。

2 大厚度半剛性基層施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 確定配合比

基層混凝土的配合比是決定大厚度半剛性基層荷載強(qiáng)度的決定性因素。該工程經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，確定各物料配合比為水泥∶水∶砂∶碎石∶減水劑=1∶0.34∶1.56∶2.77∶0.013。確定最佳配合比后，嚴(yán)格檢查各物料的質(zhì)量。水泥采用硅酸鹽水泥P.O42.5，要求水泥本身無(wú)受潮板結(jié)等質(zhì)量問(wèn)題，初凝時(shí)間不低于45 min、終凝時(shí)間不超過(guò)10 h；碎石粒徑在10～30 mm之間，表觀相對(duì)密度為2.5 g/cm3，吸水率2.53%，壓碎值不超過(guò)28.4%。各物料經(jīng)質(zhì)量檢查符合施工要求后，按照配合比制作混凝土試件，養(yǎng)護(hù)7 d后對(duì)該試件進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)[1]。結(jié)果顯示，試件的抗壓強(qiáng)度為4.94 MPa，大于《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)GBJ107》中規(guī)定的4.0 MPa，滿足該公路大厚度半剛性基層的施工要求。

2.2 混合料拌和與運(yùn)輸

在試件各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)標(biāo)的情況下，批量化生產(chǎn)混凝土。考慮到該公路改造工程現(xiàn)場(chǎng)施工空間有限，為保證混合料的制備質(zhì)量和穩(wěn)定供應(yīng)，在改造路段北側(cè)2.5 km處建立攪拌站。該工程中，創(chuàng)新性地采取了兩級(jí)拌合工藝，第一級(jí)攪拌是將粗細(xì)集料與水泥進(jìn)行攪拌，保證兩者混合均勻；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第二級(jí)攪拌，按照配合比向混合料中加入水和減水劑，攪拌至充分混合。經(jīng)過(guò)兩級(jí)拌和處理后，所得混合料粒度均勻，性能良好。攪拌站制備的混合料，必須進(jìn)行出站檢驗(yàn)，對(duì)混合料的溫度、和易性、流動(dòng)性等質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢查，對(duì)于不符合要求的不允許出站。經(jīng)檢查達(dá)標(biāo)后，用自卸車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，從出站到攤鋪的間隔時(shí)間需要控制在4 h以內(nèi)，防止擱置時(shí)間太長(zhǎng)混凝土出現(xiàn)離析情況。運(yùn)輸過(guò)程中，用密封性較好的篷布遮蓋車斗，避免運(yùn)輸途中或是排隊(duì)等待時(shí)混凝土嚴(yán)重失水。

2.3 攤鋪?zhàn)鳂I(yè)

自卸汽車到達(dá)公路施工現(xiàn)場(chǎng)后，使用溜槽將車斗內(nèi)的混凝土灌入攤鋪機(jī)的料槽內(nèi)。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)連續(xù)進(jìn)行，避免混凝土供應(yīng)不及時(shí)而停機(jī)，可提高半剛性基層的整體性。在攤鋪前，施工人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和公路改造要求，設(shè)定好攤鋪機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。例如普通厚度（15～20 cm）下攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度設(shè)定為2.5～4.0 m/min；但是該工程屬于大厚度（35 cm），適當(dāng)放緩攤鋪速度，最終確定攤鋪速度為1.0～1.5 m/min，保證螺旋葉片有充足的時(shí)間將混合料攪拌均勻，提高半剛性基層的抗壓強(qiáng)度。攤鋪機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定完畢后，現(xiàn)場(chǎng)選擇一段長(zhǎng)度約為20 m的路段進(jìn)行試鋪，并在試鋪結(jié)束后觀察攤鋪效果。如果存在攤鋪厚度不均勻，或者是混合料黏稠度不均勻等問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)分析原因并采取相應(yīng)的處理措施。經(jīng)過(guò)試鋪確定符合施工要求后，方可將攤鋪機(jī)移動(dòng)到正式路段開始施工。攤鋪過(guò)程中要注意保證攤鋪機(jī)的前進(jìn)速度均勻，禁止出現(xiàn)急加速或急剎車等情況，保證攤鋪料的均勻?yàn)⒙?，?duì)提高大厚度半剛性基層的成型效果有一定幫助。

2.4 碾壓施工

在大厚度半剛性基層施工中，碾壓工藝也是影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。該公路改造工程中攤鋪的混合料厚度達(dá)到了35 cm，需要多次碾壓才能提高混合料的密實(shí)度，保證后期公路開放通車后路基能提供足夠的承載力。在碾壓施工環(huán)節(jié)，重點(diǎn)把控的技術(shù)要點(diǎn)主要涉及碾壓速度、碾壓遍數(shù)和碾壓組合3方面。

2.4.1 碾壓速度

在碾壓施工中，碾壓速度過(guò)快、作用時(shí)間太短，會(huì)導(dǎo)致壓路機(jī)產(chǎn)生的能量無(wú)法傳遞到混合料的底部，壓實(shí)度達(dá)不到要求；碾壓速度太慢，會(huì)因?yàn)榛旌狭纤值恼舭l(fā)導(dǎo)致碾壓難度上升。合理確定碾壓速度對(duì)提高半剛性基層的施工效果有積極幫助。該公路改造工程采取了多種碾壓方式，需要分別確定碾壓速度。初碾時(shí)混合料比較松散，為壓實(shí)混合料需要使壓路機(jī)維持在較低的速度，初碾速度控制在1.5～2.0 km/h；復(fù)碾時(shí)適當(dāng)增加速度，控制在2.0～3.0 km/h；最后的終碾速度可提升至4.0～6.0 km/h。在每個(gè)碾壓階段，啟動(dòng)壓路機(jī)后均勻提升速度，達(dá)到要求的速度后進(jìn)入勻速行駛模式，期間不得出現(xiàn)急剎車或拐彎等情況，保證碾壓效果[2]。

2.4.2 碾壓遍數(shù)

壓路機(jī)在同一路段往返碾壓一次，為一遍。通常來(lái)說(shuō)，碾壓遍數(shù)越多，則半剛性基層的壓實(shí)度越好。施工經(jīng)驗(yàn)表明，隨著碾壓遍數(shù)的增加，后期每增加一遍碾壓，壓實(shí)度的增加值較小，施工的成本攀升。碾壓施工時(shí)，在壓實(shí)度達(dá)到規(guī)定值的前提下，必須選擇最少的碾壓遍數(shù)，兼顧施工質(zhì)量與施工成本。在該次公路改造工程中，進(jìn)行了碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度的相關(guān)性試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

結(jié)合表1數(shù)據(jù)可知，在碾壓遍數(shù)小于5時(shí)，每增加1遍碾壓，半剛性基層的壓實(shí)度提升效果明顯；在碾壓遍數(shù)超過(guò)5時(shí)，繼續(xù)增加碾壓遍數(shù)，壓實(shí)度的提升效果有限。結(jié)合《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20—2015）中的要求，一級(jí)重載交通道路的半剛性基層壓實(shí)度不應(yīng)低于98%。則該工程中將碾壓遍數(shù)設(shè)為6遍是比較合理的。

2.4.3 碾壓組合

對(duì)于大厚度半剛性基層，無(wú)法做到一次碾壓成型，需要分多次碾壓。該公路改造工程中，采取了初壓、復(fù)壓、終壓3種碾壓組合，具體要求如下：

初壓選用15 t的雙鋼輪壓路機(jī)，碾壓方式為靜碾，目的是穩(wěn)固表層混合料，并初步提升混合料的密度。考慮到攤鋪料的厚度超過(guò)了30 cm，屬于大厚度，該環(huán)節(jié)的碾壓遍數(shù)為2遍[3]。

復(fù)壓選用20 t的單鋼輪壓路機(jī)，碾壓方式為振動(dòng)碾壓。通過(guò)振動(dòng)由鋼輪向半剛性基層的中部和底部傳遞沖擊能量，讓半剛性基層的壓實(shí)度進(jìn)一步提升。振動(dòng)復(fù)壓的碾壓遍數(shù)在3～5遍。

終壓選用30 t的膠輪壓路機(jī)，該環(huán)節(jié)的目的是利用腳輪的揉搓作用，讓基層表面混合料中的顆粒重新定位，保證表面光滑和平整，達(dá)到終壓收光的效果。終壓遍數(shù)為1遍。

在碾壓施工中，還要注意以下技術(shù)要點(diǎn)：

（1）無(wú)論在哪種碾壓方式下，均要遵循“先兩側(cè)，后中間”的碾壓順序，可提高混合料的密實(shí)度。完成一側(cè)碾壓后，駕駛員要將壓路機(jī)駛離當(dāng)前作業(yè)路段，完成調(diào)頭后再?gòu)牧硪粋?cè)繼續(xù)進(jìn)行碾壓，不得在攤鋪路面上直接調(diào)頭。

（2）在振動(dòng)碾壓時(shí)，遵循“先行駛后啟振，先停振后停機(jī)”的順序。在試驗(yàn)路段啟動(dòng)壓路機(jī)，行駛至標(biāo)準(zhǔn)速度后開始振動(dòng)碾壓。完成當(dāng)前路段的碾壓后，關(guān)閉振動(dòng)設(shè)備，將壓路機(jī)行駛到指定區(qū)域，關(guān)停壓路機(jī)。

（3）在終壓開始前，檢查膠輪壓路機(jī)的輪胎，保證輪胎表面光滑，提高收光效果。

（4）為提高碾壓效果，在混合料表面呈濕潤(rùn)狀態(tài)下進(jìn)行碾壓。因風(fēng)力較大、氣溫較高導(dǎo)致混合料過(guò)快干燥的，采用噴灑的方式補(bǔ)充少量水，但是嚴(yán)禁大量澆水。

2.5 半剛性基層的養(yǎng)護(hù)

由于大厚度半剛性基層屬于大體積混凝土，容易出現(xiàn)收縮裂縫和溫度裂縫。為提高公路基層的完整性，在完成碾壓后立即開展養(yǎng)護(hù)措施，養(yǎng)護(hù)周期不低于28 d。養(yǎng)護(hù)人員在基層表面鋪上一層土工布，并灑水讓土工布始終呈濕潤(rùn)狀態(tài)[4]。在灑水時(shí)，為避免水流直接沖刷半剛性基層，不得使用高壓膠管直接灑水，而是要在膠管端頭加裝噴頭。灑水次數(shù)要根據(jù)天氣情況靈活調(diào)整，以土工布保持濕潤(rùn)、沒有積水為宜。在養(yǎng)護(hù)期間，臨時(shí)封閉交通，禁止車輛通行，除必要的養(yǎng)護(hù)人員外，其他人員禁止在養(yǎng)護(hù)路基上走動(dòng)，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后即可開放通車。

3 大厚度半剛性基層施工效果

在半剛性基層養(yǎng)護(hù)完畢后及時(shí)開展質(zhì)量檢測(cè)，驗(yàn)證施工效果。該工程主要選擇了壓實(shí)度和抗壓強(qiáng)度兩項(xiàng)指標(biāo)，判斷大厚度半剛性基層的施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。若質(zhì)量檢測(cè)不達(dá)標(biāo)，立即組織返工整修，確保工程在合同約定期限內(nèi)順利交付驗(yàn)收。

3.1 壓實(shí)度

壓實(shí)度是檢驗(yàn)大厚度半剛性基層施工效果的關(guān)鍵指標(biāo)，在養(yǎng)護(hù)28 d后即可開展壓實(shí)度檢測(cè)。根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)規(guī)程》（JTG 3450—2019）中的有關(guān)規(guī)定，采用“灌砂法”進(jìn)行壓實(shí)度的檢測(cè)，最大干密度為2.16 g/cm3，檢測(cè)結(jié)果見表2。

結(jié)合表2數(shù)據(jù)可知，在K116+40～K16+120路段開展壓實(shí)度檢測(cè)，分別選取6個(gè)位置進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明壓實(shí)度在98.4%～99.3%之間，均滿足《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20—2015）中規(guī)定的“一級(jí)重載交通基層壓實(shí)度不低于98%”的要求，壓實(shí)度達(dá)標(biāo)[5]。

3.2 抗壓強(qiáng)度

考慮到該路段車流量較大，并且?guī)截涇囌急容^高，為防止路面出現(xiàn)沉降、車轍等病害，在半剛性基層施工中盡量提高路基抗壓強(qiáng)度。在養(yǎng)護(hù)28 d后開展抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)，該次試驗(yàn)采取鉆芯取樣的方式，測(cè)定芯樣的抗壓強(qiáng)度。使用鉆機(jī)在多個(gè)位置鉆孔取樣后，將芯樣切割成150 mm×150 mm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試件。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，取樣位置及抗壓強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果見表3。

結(jié)合表3數(shù)據(jù)可知，該次試驗(yàn)從6個(gè)位置獲取的芯樣，平均抗壓強(qiáng)度為8.35 MPa，超過(guò)相關(guān)規(guī)定中“高速公路和一級(jí)公路基層7 d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于4.0 MPa”的要求，抗壓強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

道路交通是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，在交通量日益增加的背景下，提高路基承載力，防止公路裂縫、沉陷等病害發(fā)生，對(duì)保證交通順暢、維護(hù)行車安全、支持經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要意義。大厚度半剛性路基具有抗壓、抗裂性能強(qiáng)，自動(dòng)化作業(yè)程度高、施工質(zhì)量易于控制等一系列優(yōu)勢(shì)，在新建公路以及公路改造等方面均有廣泛應(yīng)用。在開展大厚度半剛性路基施工時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)物料配合比設(shè)計(jì)、攤鋪碾壓、灑水養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的施工控制。同時(shí)在養(yǎng)護(hù)結(jié)束后開展壓實(shí)度、抗壓強(qiáng)度等檢測(cè)，對(duì)照相關(guān)規(guī)范驗(yàn)證施工效果，確保施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

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