路面墊層施工技術(shù)在高速公路施工中的應用探析

陳 欣

福建省高速公路養(yǎng)護工程有限公司 福建 福州 350100

墊層主要為公路路面結(jié)構(gòu)中重要的結(jié)構(gòu)層，處于路面和地基之間，為路面提供防水、承載、保溫等作用，提高改善墊層質(zhì)量可直接改善公路的整體質(zhì)量[1]。目前墊層主要材料有兩種碎石墊層和砂礫墊層，通過顆粒級配的碎石墊層可用于高速公路建設，其顆粒間緊密優(yōu)于未通過顆粒級配的碎石墊層。未顆粒級配的碎石墊層常用于較低等級的公路工程中的基層和墊層[2]。一般情況下，為了在外界應力作用下發(fā)生的變形滿足要求，路面墊層選擇具有較高的彈性模量材料，較有利于公路內(nèi)力的重新分布和緩解。另外，為了降低高速公路路面坑洼現(xiàn)象，選擇抗剪強度較大材料，同時為了提高路面排水效率，降低路面積水現(xiàn)象，選擇透水性良好的材料，有利于提高高速公路整體的穩(wěn)定性[3]。我們在抉擇材料時，應當從項目出發(fā)，高速公路實際應用出發(fā)，保證路面墊層材料與基層材料的一致性，避免高速公路出現(xiàn)積水、坑洼、變形等問題，嚴格把關施工過程，提升施工質(zhì)量，把控技術(shù)要點，提升施工質(zhì)量，提高人民出行安全性[4]。

1 路面墊層存在的不足

路面墊層結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，路面墊層材料主要存在以下幾個不足點：

圖1 高速公路路面結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

①墊層材料粘聚性差，通過機械壓實，容易導致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，出現(xiàn)變形。

②極難控制標高。由于墊層材料粒徑大，皆由粗骨料組成，影響標高控制，找平難度大。

③由于墊層材料顆粒粒徑較大，顆粒之間空隙大，結(jié)構(gòu)間不緊密，常規(guī)的灌砂法無法在挖坑時進行測定，其他壓實度測定誤差較大，造成測定壓實度不準確，校核困難。

④彎沉檢測難度大。沙礫墊層具有防護軟弱路槽的作用，但其路基強度檢測難度較大，沙礫墊層位置會受到行車荷載作用發(fā)生變化，造成彎沉檢測結(jié)果誤差大。

路面墊層材料的是需要嚴格滿足國家規(guī)范和路面施工設計要求，材料是影響路面施工質(zhì)量的直接因素，并且嚴格控制施工材料的優(yōu)異性才能保障高速公路的耐久性以及強度，提升高速公路行車安全。在墊層工作施工前需要做好顆粒級配工作，保證墊層材料的粘結(jié)性和咬合力，提高墊層材料的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提升路面的使用功能。但墊層材料的好壞往往造成更高的成本輸出，部分單位大肆控制成本上出現(xiàn)問題，造成公路質(zhì)量的問題，應該在施工成本評估以及綜合評估經(jīng)濟效益前，成本應當在保證公路質(zhì)量的基礎上進行實施，否則會嚴重影響路面耐久性以及無法更好發(fā)揮出作用。因此，施工單位更傾向于具有粘聚性及顆粒粒徑較大的墊層材料，便于更好的壓實。但卻不利于路面墊層發(fā)揮應有的作用[5]。本文為了提高我國目前高速公路路面墊層的施工質(zhì)量，對整個施工環(huán)節(jié)提出建議，望優(yōu)化我國高速路面墊層施工技術(shù)，提升其實際應用。

2 墊層材料優(yōu)化

2.1 墊層材料準備

墊層材料是路面墊層工程問題之根源，占據(jù)著很大因素。墊層材料既要滿足質(zhì)量要求，又要滿足顆粒級配標準。墊層材料在進場前一般由施工單位選用自卸性運輸車輛將工廠材料托運至施工現(xiàn)場，對于材料進場路線應當合理控制運輸距離和路線。對于材料運輸?shù)某杀菊贾恍〉某杀据斎耄侠砜刂坡肪€、車距、運輸量有利于施工方節(jié)約成本。自卸式運輸車輛合理控制運輸量，不能為了節(jié)約成本而嚴重超載，造成嚴重的施工進度影響。并且為了保證運輸途中墊層材料水分減少損失以及沿途灰塵彌漫，應當蓋好帆布袋，滿足城市管理要求。施工技術(shù)人員在特殊季節(jié)中，例如冬季、夏季，應時刻監(jiān)視墊層材料的表面溫度，防止過高溫度或過低的溫度造成骨料混合料的攪拌質(zhì)量的影響，對于混合材料攪拌前做好合理的調(diào)試工作，保證符合技術(shù)規(guī)范。

2.2 墊層材料控制

在墊層材料進場后，現(xiàn)場實驗人員應該對進場材料進行室內(nèi)實驗，對國家材料規(guī)定范圍內(nèi)嚴格控制標準，使材料符合墊層材料所需的剛度和強度要求，并保證所使用的材料滿足施工標準和粒徑需求。在墊層壓實后其強度及彈性模量皆要滿足需求。墊層材料的選用是首要工作，選擇級配合理、質(zhì)量優(yōu)異的碎石和沙礫材料。碎石的選擇需要避免其含塵量過高，通常經(jīng)過機械破碎后需要清除碎石表層灰土，且檢測原石材的強度和剛度，使其滿足使用要求。路面墊層材料不同，其性能用途大不相同，目前我國常用不同碎石尺寸以及用途如表1所示。

表1 不同尺寸碎石用途匯總表

由表1可知，不同尺寸的碎石用途各不相同：當粒徑處于0-4.75mm間時，稱之為石粉，常用作于路面小裂縫修復，例如水分揮發(fā)引起的路面收縮裂縫，還能起到路面光滑作用。石屑與石渣的粒徑分別處于4.75-13.2mm與13.2-19.0mm之間，其通過采石場或者碎石機篩下的部分石料，表面極其不光滑，有棱角，適用于更大的裂縫修復，粘結(jié)性強，抗壓強度高，一般用于處理路面小縫隙、大裂縫等問題；粗骨料、中骨料以及細骨料占有一定比例組成稱為混合料，滿足國家規(guī)定的級配碎石，通過密實級配要求，使得公路基層和墊層抗壓強度更高，耐久性高。一般來說粗骨料的原材料為石灰?guī)r片或者卵石，現(xiàn)場破碎機械控制壓碎值處于30%左右將粗骨料破碎為碎石材料，需控制粗骨料中針片狀集料含量小于20%。

施工單位在選取材料后根據(jù)實際需求調(diào)整合理的顆粒級配，使得墊層材料具有一定的粘聚力，并在外界作用下能夠有較好的抗變形能力。墊層良好的黏性能夠抵抗高溫、水等外界作用的膨脹變形，提高墊層的耐用性。為了減少高速公路積水現(xiàn)象，可提高組合材料的滲透性能，即提升墊層結(jié)構(gòu)的孔隙率，控制顆粒級配，形成良好的鑲嵌型骨架結(jié)構(gòu)，更有利于及時排出路面積水，避免冬季發(fā)生路面凍脹破壞，從根源上減少孔隙間的水分，提升路面的耐久性，大大提高高速公路的使用年限。

3 施工技術(shù)優(yōu)化

3.1 混合材料攤鋪

墊層整體施工過程一般是：①篩分碎石材料；②采用機械攤鋪材料；③機械壓實碎石墊層；④人工整平墊層。采用半機械半人工的方式完成整體建設。攤鋪碎石需要提前清理作業(yè)面上面的雜物、廢棄土料，保證作業(yè)面的干凈整潔，澆水保濕，提升作業(yè)面的粘結(jié)性。碎石通過顆粒級配采用混合料形式進行提升整體咬合力，但需要保證攤鋪時材料攪拌均勻，不出現(xiàn)粒徑分離現(xiàn)象。

當路面整平清理完成混合料入場后，采用自動找平機械對混合料進行攤鋪工作，并且能夠確保自卸式運輸車來往卸貨工作區(qū)間，保證混合料能夠及時輸送，避免發(fā)生斷面等施工問題。施工人員時刻監(jiān)督施工進度，協(xié)助完成混合料攤鋪工作，更有效完成機械找平工作，降低混合料發(fā)生離析的概率，并且在完成攤鋪工作后保證坡度、接口處、平整度滿足設計要求以及國家規(guī)范。

3.2 混合材料碾壓

在混合料攤鋪完成后進行碾壓工序，保證墊層碾壓的平整度以及厚度的均勻性，并且施工人員及時檢測碾壓結(jié)果，判斷是否滿足施工標準，避免碾壓不符合要求后續(xù)出現(xiàn)返工現(xiàn)象，造成成本以及施工時間的浪費。碾壓機械的選擇也應當結(jié)合施工現(xiàn)場，控制碾壓施工成本輸出，注重環(huán)境溫度、碾壓速度、碾壓力度、碾壓平整度以及碾壓厚度等參數(shù)。建議在碾壓前，規(guī)劃一段碾壓路線當作測試路段，調(diào)整各個參數(shù)，保證墊層碾壓質(zhì)量，施工人員同時還需要注意混合料是否出現(xiàn)離析等問題，避免因為碾壓工序形成粗骨料扎堆等問題。采用機械攤鋪不但需要注意作業(yè)面清理，還需要采用平地機進行表面整平，最后采用壓路機進行碾壓壓實。壓路機壓實功、碎石料的含水量、攤鋪預設厚度皆會對壓實程度產(chǎn)生影響。在保證攤鋪厚度的情況下，對機械壓實功進行預設，控制好碎石料的含水量，才能夠保證壓實程度的有效性，最大增加碎石料之間的粘結(jié)性，促進墊層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。當墊層鋪設壓實完成后，應當自然風干晾曬，將墊層中的多余水分排出，起到保護墊層作用，將污水及時排出，排水施工圖如圖2所示。

圖2 高速公路排水示意圖

3.3 接縫與調(diào)頭處理

高速道路在整個路段施工過程中，不可避免的是接縫與調(diào)頭的處理工作，接縫的施工質(zhì)量對整個高速公路的項目質(zhì)量有著至關重要的影響。施工人員在完成墊層碾壓工序后，需要對墊層碾壓的平整度進行全面檢測，一般情況是采用3m直尺進行校驗。倘若某一路段墊層出現(xiàn)平整度問題或者不夠的情況，施工人員需要立即采取措施進行修復。在碾壓墊層新路段時，壓路機的停放需要規(guī)整化，不能隨時停放于新路段，應停于已壓實的路段上。對于橫向墊層施工縫的處理，可向作業(yè)墊層路段深入15cm后，再展開機械碾壓，當碾壓達到施工設計標準后，選用長度為10m左右且厚度較大的塑料布或者油氈覆蓋住碾壓面，最后采用砂土覆蓋住碾壓面，砂土鋪蓋厚度為10cm左右，完成這些工序后方可調(diào)頭。

4 養(yǎng)護及質(zhì)量檢測優(yōu)化

4.1 養(yǎng)護作業(yè)優(yōu)化

高速公路墊層完成后，施工方需要重視后續(xù)養(yǎng)護工作。及時進行路面清理、灑水養(yǎng)護工作，保證公路路面的濕度，避免在夏季等高溫環(huán)境中發(fā)生干裂、隆起等問題。在路面墊層施工完成后需要進行養(yǎng)護作業(yè)，有助于提高高速路面墊層的耐久性。養(yǎng)護作業(yè)需要根據(jù)現(xiàn)場完工時氣候、水溫、含水率等進行合理灑水養(yǎng)護，制定養(yǎng)護灑水頻次、灑水量，時刻監(jiān)督，隨時應對氣候變化帶來的影響，調(diào)整灑水頻次和灑水量，避免過量或者少量帶來路面墊層干縮而產(chǎn)生裂縫，影響投入使用。路面墊層雖具有排水功能，但還是需要注意灑水時，不能出現(xiàn)大量積水現(xiàn)象，并時刻關注路面排水功能是否正常，對排水能力作出有效的判斷。在夏季，路面有可能受到爆嗮，從而影響質(zhì)量出現(xiàn)裂縫、鼓包等，可在路面上遮蓋遮光布或草席形成隔離層，避免爆嗮。在路面墊層養(yǎng)護期間，加強交通管理，避免無關車輛駛?cè)胧┕がF(xiàn)場，否則影響施工質(zhì)量，造成交付困難，形成經(jīng)濟損失。

4.2 質(zhì)量檢測優(yōu)化

高速公路墊層項目工程驗環(huán)節(jié)是一項至關重要的掃尾工作：①首先要保證墊層表面的整潔性、平整性等，一般采用直接觀察法進行判定；②其次需要檢測機械攤鋪平整度是否滿足設計要求，一般采用直尺對每隔20m左右的點位進行測定，誤差需要小于10mm；③最后需要對碾壓的墊層厚度進行測定，一般采用鋼尺對每1000㎡的定位進行測定，誤差厚度不得大于20mm。高速公路墊層的施工質(zhì)量要求甚高，主要是為了確保行車的安全性，保證墊層擁有更好的使用功能以及有良好的彈性模量，將路面上的荷載更加有效的傳遞至地下。還需要檢測高速公路墊層的抗剪強度，判斷檢測結(jié)果是否滿足要求，避免因為抗剪強度不符合設計要求，造成路面車轍等事故。

5 結(jié)語

為了更好的讓路面墊層在高速公路中發(fā)揮更好的作用，應該結(jié)合實際，更好地優(yōu)化路面墊層施工技術(shù)。采用級配良好的墊層材料，合理科學的施工和養(yǎng)護，讓路面墊層發(fā)揮出更好的應用功能，提升高速公路整體質(zhì)量和耐久性，有效發(fā)揮出高速公路的社會價值，創(chuàng)造社會經(jīng)濟。本文主要介紹的高速公路墊層結(jié)構(gòu)以及目前墊層施工存在的問題，對整體公路結(jié)構(gòu)、施工質(zhì)量影響因素進行詳細分析，并對整個墊層施工技術(shù)進行研究分析，提出了墊層材料、施工工藝、養(yǎng)護以及質(zhì)量檢測的注意事項，通過詳細的施工技術(shù)分析，證實了墊層施工技術(shù)更新的可行性和必要性，給相關領域研究人員提供一個思路。