低等級(jí)農(nóng)村公路路基路面施工質(zhì)量控制研究

王曉龍

摘要 農(nóng)村公路一般指為農(nóng)村提供服務(wù)的公路，路基路面是其重要構(gòu)造物。為了保證農(nóng)村公路施工水準(zhǔn)，文章以某三級(jí)公路為研究對(duì)象，從填料選用和含水率控制、基底處理、路基攤鋪、路基壓實(shí)等方面分析了其填方路基施工控制要點(diǎn)，從配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等方面分析了路面施工控制要點(diǎn)，研究結(jié)論可供類似項(xiàng)目建設(shè)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村公路；路基；路面；施工要點(diǎn)；試驗(yàn)段

中圖分類號(hào) U417.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）05-0114-03

0 引言

農(nóng)村公路由鄉(xiāng)道、村道等組成，其設(shè)計(jì)等級(jí)低、投資金額小。路基路面是農(nóng)村公路的重要構(gòu)造物，如果施工質(zhì)量控制不當(dāng)，在車輛荷載、降雨、凍融等因素作用下，容易產(chǎn)生病害，影響公路運(yùn)營(yíng)壽命。目前，很多農(nóng)村公路施工時(shí)不重視設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)行規(guī)范，盲目依靠工程經(jīng)驗(yàn)和類似項(xiàng)目路基路面圖紙，使得路基路面施工質(zhì)量差[1]。鑒于此，進(jìn)一步研究農(nóng)村公路路基路面工程施工質(zhì)量控制十分必要。

1 工程概況

研究對(duì)象為某農(nóng)村公路，全長(zhǎng)16.8 km，起訖樁號(hào)為K0+000～K16+800，設(shè)計(jì)等級(jí)是三級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度是40 km/h，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是雙向兩車道，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬8.5 m，具體尺寸如圖1所示。

農(nóng)村公路沿線路基以填方路基為主，局部路段填土較高，當(dāng)路基填高超過(guò)8 m時(shí)，設(shè)置2 m寬平臺(tái)，平臺(tái)橫坡取4%；路面擬選用瀝青路面，厚50 cm，具體結(jié)構(gòu)組合如下：4 cm細(xì)粒式AC-10C+6 cm中粒式AC-16C+

20 cm水穩(wěn)碎石基層+20 cm石灰穩(wěn)定土底基層。

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，公路沿線地形較復(fù)雜，大型機(jī)械無(wú)法入場(chǎng)，只能使用輕型機(jī)械設(shè)備施工；地基土以黏土、卵石土、碎石土、軟質(zhì)基巖等為主，局部路段穿越溝塘，存在淤泥、淤泥質(zhì)土等。

2 農(nóng)村公路路基施工技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備工作

2.1.1 填料選用

農(nóng)村公路所處環(huán)境復(fù)雜，填料運(yùn)輸效率低、運(yùn)輸成本高。因此，路堤填料應(yīng)優(yōu)先選用開挖出的黏土，并確保填料中不含泥炭土、淤泥、凍土等，且保持潔凈干燥。如挖方土不足，再?gòu)闹苓呎{(diào)配填料，且宜選擇粗粒土。由于該農(nóng)村公路屬于三級(jí)公路，其上路床、下路床、上路堤、下路堤的填料粒徑要分別小于100 mm、100 mm、150 mm、100 mm，CBR要分別大于5%、3%、3%、2%[2]。

2.1.2 填料含水率控制

由土力學(xué)理論可知，土體達(dá)到最優(yōu)含水率wop時(shí)，其干密度最大。因此，為了保證路基壓實(shí)質(zhì)量，要將填料含水率控制在wop±2%。該農(nóng)村公路所在區(qū)域的年降雨量隨季節(jié)變化明顯，夏季施工時(shí)填料含水率大于最佳含水率，應(yīng)對(duì)其翻挖晾曬；冬季填料干燥，可通過(guò)灑水車將填料浸濕，并攪拌均勻。

2.1.3 基底處理

路基在填筑前，要先用挖掘機(jī)清表20 cm，將地基表面的草皮、生活垃圾、樹根、腐殖物等清理干凈，再用壓實(shí)機(jī)械將地基土碾壓密實(shí)，以保證其承載力≥110 kPa。由現(xiàn)行路基設(shè)計(jì)規(guī)范可知，三級(jí)農(nóng)村公路的地基壓實(shí)度K≥85%，可用灌砂法，具體見式（1）：

（1）

式中，ρ、ρ0——地基土實(shí)測(cè)干密度和室內(nèi)最大干密度（g/cm3）。

對(duì)于穿越溝塘的路段，可將淤泥、淤泥質(zhì)土等全部挖除，換填成強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好的碎石，再分層碾壓密實(shí)，碾壓質(zhì)量可用沉降差控制。

2.2 路基攤鋪

在路基工程攤鋪前，應(yīng)間隔20 m設(shè)置1個(gè)測(cè)量斷面，放樣出路基幾何參數(shù)（中心填高、坡高、寬度等），通過(guò)“平均斷面法”和松鋪系數(shù)推導(dǎo)出任意路段的攤鋪方量V，見式（2）[3]：

V=h×b×k （2）

式中，h、b——路基的平均填高和寬度（m）；k——路基填料松鋪系數(shù)，可利用試驗(yàn)段獲取。

隨后，利用白灰在施工區(qū)域劃分出若干個(gè)3 m×3 m的小方格，采用小型推土機(jī)攤鋪路基填料，確保填筑層壓實(shí)后的連續(xù)厚度≥500 mm。對(duì)于物理力學(xué)性能差異較大的路基填料，應(yīng)分層、分段填筑。同時(shí)，為了保證農(nóng)村公路兩側(cè)土路肩的壓實(shí)效果，路基應(yīng)超寬填筑，每側(cè)超寬至少30 cm。

2.3 路基壓實(shí)

2.3.1 壓實(shí)方案

結(jié)合相關(guān)研究成果，黏土的黏性強(qiáng)、內(nèi)摩擦力大、土體空隙中的水分和空氣不易排出，在振動(dòng)力作用下容易出現(xiàn)“彈簧土”，故路基壓實(shí)不應(yīng)采用振動(dòng)壓路機(jī)。

農(nóng)村公路的路基壓實(shí)遍數(shù)要合理，壓實(shí)遍數(shù)過(guò)少，路基壓實(shí)度不滿足設(shè)計(jì)要求；壓實(shí)遍數(shù)過(guò)多，可能壓碎填料、破壞鋪筑層的級(jí)配。該文以壓實(shí)度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用試驗(yàn)段確定了路床和路堤在輪胎壓路機(jī)下的壓實(shí)度，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知：①填料壓實(shí)遍數(shù)越多，路基壓實(shí)度越大。當(dāng)壓實(shí)遍數(shù)從5遍增加至25遍時(shí)，路堤和路床壓實(shí)度分別增加了11.8%、14.9%，增加幅度為13.8%、18.6%；②當(dāng)壓實(shí)遍數(shù)＜15時(shí)，路堤和路床壓實(shí)度快速增加。當(dāng)壓實(shí)遍數(shù)=15時(shí)，路堤和路床壓實(shí)度已滿足現(xiàn)行路基設(shè)計(jì)規(guī)范。當(dāng)壓實(shí)遍數(shù)＞15時(shí)，路堤和路床壓實(shí)度增加不明顯。綜上，該農(nóng)村公路路基壓實(shí)遍數(shù)宜控制在15遍左右。

2.3.2 壓實(shí)順序

在壓實(shí)速度較慢時(shí)，填土路基壓實(shí)效果更好。結(jié)合相關(guān)研究成果及現(xiàn)行規(guī)范，填土路基碾壓應(yīng)遵循“先快后慢”的原則，將壓實(shí)機(jī)械行走速度控制在2～6 m/min，且壓實(shí)期間不得隨意變換壓實(shí)速度，不得中途停車或掉頭。同時(shí)，對(duì)于直線段的填土路基，壓路機(jī)應(yīng)從兩側(cè)到中間壓實(shí)；對(duì)于曲線段的填土路基，壓路機(jī)應(yīng)從內(nèi)側(cè)（低側(cè)）到外側(cè)（高側(cè)）壓實(shí)。

2.3.3 施工質(zhì)量檢查

農(nóng)村公路路基壓實(shí)至設(shè)計(jì)高程后，應(yīng)對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，具體檢查內(nèi)容如表1所示。如檢查結(jié)果不滿足要求，需返工處理。

3 農(nóng)村公路瀝青路面施工技術(shù)

3.1 瀝青混合料生產(chǎn)

3.1.1 配合比設(shè)計(jì)

農(nóng)村公路瀝青路面使用的基質(zhì)瀝青、粗集料、細(xì)集料、填料、外加劑等應(yīng)結(jié)合交通等級(jí)、氣候氣象條件、投資金額等因素確定。原材料確定后，先用“水洗法”設(shè)計(jì)目標(biāo)配合比，并按式（3）計(jì)算出最佳瀝青用量OAC，得到生產(chǎn)配合比。隨后，通過(guò)試驗(yàn)段鋪筑來(lái)驗(yàn)證生產(chǎn)配合比，如試鋪時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求，及時(shí)調(diào)整配合比和相關(guān)施工工藝。

（3）

式中，OAC1——最大密度、最大穩(wěn)定度、空隙率中值、飽和度中值所對(duì)應(yīng)瀝青用量的平均值（%）；OAC2——最大和最小瀝青用量的平均值（%）。

3.1.2 混合料生產(chǎn)

為了防止瀝青混合料老化，在生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格控制拌和溫度（≤180 ℃），總拌和時(shí)間控制在60～75 s，直至混合料拌和均勻，且無(wú)花白料。在拌和期間，要抽樣開展提抽試驗(yàn)、馬歇爾試驗(yàn)等，明確各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足要求。

3.2 瀝青混合料運(yùn)輸

3.2.1 運(yùn)料車數(shù)量

農(nóng)村公路瀝青混合料運(yùn)輸宜采用自卸汽車，運(yùn)料量要能保證路面連續(xù)施工，運(yùn)料車數(shù)量N可按式（4）估算。需注意，運(yùn)料車數(shù)量并不是固定不變的，可結(jié)合當(dāng)日交通限行狀況、施工安排等動(dòng)態(tài)調(diào)整。

（4）

式中，k——儲(chǔ)備系數(shù)，可取1.1～1.2；t1、t2、t3——分別為重載時(shí)間、空載時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)卸料和等待時(shí)間（s）；T——拌和一車瀝青混凝土所耗費(fèi)時(shí)間（s）。

3.2.2 運(yùn)料車管理

在裝料前，自卸汽車要將車廂內(nèi)的土、泥等雜物清理干凈，并在車廂側(cè)壁和底部涂抹一層隔離劑，避免瀝青混凝土與車輛黏結(jié)；在裝料時(shí)，自卸汽車需按照前部—后部—中間的順序平衡裝料，不可將瀝青混凝土堆積過(guò)高，以免產(chǎn)生“離析”問題；材料運(yùn)輸過(guò)程中，自卸汽車上方要覆蓋一層薄膜，以充分發(fā)揮保溫、防雨作用；自卸汽車到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，要緩慢行駛，不得急剎車、急彎掉頭等，以免破壞瀝青路面功能層（透層、封層、黏層）。

3.3 瀝青混合料攤鋪

為了提高施工效率，農(nóng)村公路瀝青混凝土路面攤鋪應(yīng)以攤鋪機(jī)攤鋪為主，以人工找補(bǔ)為輔。攤鋪設(shè)備應(yīng)提前1 h對(duì)熨平板預(yù)熱，防止機(jī)械起步時(shí)因平板溫度低而黏住瀝青混凝土。

為了保證農(nóng)村公路瀝青路面攤鋪能連續(xù)作業(yè)，攤鋪速度V應(yīng)提前計(jì)算好，見式（4）：

（4）

式中，C——拌和站供料能力（t/h）；W、D——分別為路面的攤鋪寬度和厚度（m）；P——壓實(shí)后瀝青混合料密度，可取2.33 t/m3。

攤鋪設(shè)備的熨平板溫度小于瀝青混合料，在起步時(shí)攤鋪速度宜＜1.5 m/min，待起步后，將攤鋪速度緩慢提高至計(jì)算值V。如需更換料車，再將攤鋪速度緩慢降低。

3.4 瀝青混合料碾壓

3.4.1 壓實(shí)機(jī)械組合

農(nóng)村公路瀝青路面的碾壓包括初壓、復(fù)壓、終壓等階段，其中，初壓是為了整平和穩(wěn)定混合料，復(fù)壓可以使混合料密實(shí)成型，終壓是為了消除輪跡，形成平整的路面。但是，現(xiàn)行施工規(guī)范只控制最終的壓實(shí)效果，并沒有對(duì)每一階段的碾壓遍數(shù)有明確規(guī)定。結(jié)合相關(guān)研究成果，歸納了不同壓實(shí)機(jī)械的碾壓遍數(shù)和碾壓速度參考值，如表2所示。

3.4.2 有效壓實(shí)時(shí)間

農(nóng)村公路如果在冬季施工，因天氣寒冷，周邊空氣溫度低，瀝青混合料會(huì)與周圍冷空氣產(chǎn)生劇烈的熱交換作用，使得瀝青混凝土溫度迅速下降，從而降低路面壓實(shí)質(zhì)量。此時(shí)，需嚴(yán)格控制路面有效壓實(shí)時(shí)間。為了解決這一問題，基于試驗(yàn)段統(tǒng)計(jì)了瀝青混合料不同初壓溫度所對(duì)應(yīng)的有效壓實(shí)時(shí)間，并用線性函數(shù)（y=0.34x?21.6）擬合了兩者之間的關(guān)系，如圖3所示。

圖3統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：瀝青混合料初壓溫度越大，有效壓實(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，路面的壓實(shí)效果越好。故農(nóng)村公路瀝青路面碾壓時(shí)要嚴(yán)格控制瀝青混合料溫度，不宜過(guò)低。

4 結(jié)論

該文以某三級(jí)農(nóng)村公路為研究對(duì)象，分析了路基路面工程的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，得到了以下研究成果：

（1）路基填料應(yīng)就近取材，并對(duì)基底進(jìn)行清表、填前碾壓，確保壓實(shí)度＞85%。如公路穿越溝塘，應(yīng)換填處理。

（2）路基應(yīng)采用平均斷面法確定攤鋪方量，碾壓變數(shù)不宜過(guò)多或過(guò)少，且碾壓速度應(yīng)“先快后慢”。

（3）瀝青混合料生產(chǎn)前要按目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)—生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)—生產(chǎn)配合比驗(yàn)證的順序開展作業(yè)，并按施工規(guī)范嚴(yán)格控制瀝青混合料的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)等環(huán)節(jié)。

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