高速公路路面級配碎石柔性基層施工技術(shù)探討

（石家莊市京昆高速公路石太管理處，河北 石家莊 050000）

一、前言

隨著我國貨運(yùn)物流的發(fā)展，重載、超載車輛迅速增加，對道路承載能力及通行能力提出更高要求。眾所周知，我國瀝青路面結(jié)構(gòu)主要采用層狀體系，即從上至下為面層、基層、底基層和功能層，其中基層、底基層除了承載自身重量外，還會承受面層結(jié)構(gòu)的自重及車輛荷載，同時(shí)充當(dāng)傳遞介質(zhì)將荷載擴(kuò)散至功能層及土基。此外，基層作為土基與面層之間的連接結(jié)構(gòu)，在控制土基沉降及收縮對面層的影響方面具有重要作用。

我國瀝青路面結(jié)構(gòu)采用的基層一般分為柔性基層和半剛性基層，其中半剛性基層強(qiáng)度高、板體性好，且強(qiáng)度及剛度會隨齡期逐漸增強(qiáng)，具有良好的工程經(jīng)濟(jì)性。但近年來，從瀝青路面半剛性基層使用反饋意見來看，半剛性基層易受溫度和濕度影響，導(dǎo)致路面產(chǎn)生反射裂縫，使得路面在設(shè)計(jì)期限內(nèi)就出現(xiàn)損壞；此外，由于半剛性基層與瀝青面層間模量相差較大，使得瀝青面層內(nèi)剪應(yīng)力增加，從而增大車轍、擁包等路面病害出現(xiàn)的幾率。隨著我國道路結(jié)構(gòu)研究的深入及道路材料的不斷豐富，柔性基層憑借其良好的層間連接性及高模量逐步應(yīng)用于瀝青路面。諸多研究及工程實(shí)踐表明，與半剛性基層相比，級配碎石柔性基層能有效防治因溫縮、干縮現(xiàn)象產(chǎn)生的裂縫，控制路面裂縫擴(kuò)散速度，有效降低路面早期病害發(fā)生的幾率。因此，近年來級配碎石柔性基層在我國高等級公路的建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。本文以某高速公路延長工程試驗(yàn)段施工為背景，研究級配碎石柔性基層在試驗(yàn)段中的路用性能，并總結(jié)級配碎石柔性基層施工技術(shù)，以期為我國瀝青路面柔性基層施工提供借鑒。

二、工程概況

對某高速公路延長工程進(jìn)行試驗(yàn)段修筑，項(xiàng)目全長70.8km，試驗(yàn)段長500m，為雙向六車道，為利用當(dāng)?shù)刎S富的碎石資源，本項(xiàng)研究決定采用級配碎石作為柔性基層材料，級配類型為連續(xù)型級配，待修筑施工完成后對路用性能進(jìn)行驗(yàn)收檢測。

三、工程實(shí)踐

（一）原材料

1.集料

由于石灰?guī)r容易被制成規(guī)則性狀，達(dá)到設(shè)計(jì)級配要求，且石灰?guī)r細(xì)顆粒與水發(fā)生反應(yīng)后，其產(chǎn)物可以產(chǎn)生膠結(jié)作用，因而被廣泛應(yīng)用于道路結(jié)構(gòu)中。本文根據(jù)規(guī)范要求對選用的石灰?guī)r進(jìn)行基本技術(shù)指標(biāo)檢測，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果和規(guī)范具體要求如表1所示。

表1.集料技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果

2.級配

本文選用的級配設(shè)計(jì)以項(xiàng)目要求為基準(zhǔn)，并參考《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20-2015）中的級配推薦范圍，級配碎石合成級配如表2所示。

表2.級配碎石合成級配

（二）施工工序

1.施工準(zhǔn)備

試驗(yàn)路段施工前首先要對選用的原材料進(jìn)行性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)不合格的材料應(yīng)及時(shí)剔除或進(jìn)行處理；然后，要全面清理施工現(xiàn)場的雜物，并在下承層表面設(shè)置道路中樁及施工指示樁，確保級配碎石基層鋪筑厚度及寬度滿足設(shè)計(jì)要求；最后，要根據(jù)項(xiàng)目施工實(shí)際需求，預(yù)先對施工人員及管理人員進(jìn)行施工技術(shù)、安全技術(shù)培訓(xùn)，并對運(yùn)輸車輛及施工器械進(jìn)行檢查保養(yǎng)，確保施工車輛及機(jī)械設(shè)備保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。

2.拌和

為確保級配碎石拌和過程中配合比準(zhǔn)確、拌和均勻、保持最佳含水量，應(yīng)在級配碎石拌和前對拌和設(shè)備進(jìn)行檢測及標(biāo)定，且拌和樓上料需利用裝載機(jī)分料倉上料，上料前試驗(yàn)人員要檢測集料含水率。在拌和過程中還應(yīng)考慮運(yùn)輸及施工過程中拌和料水分的損失，結(jié)和當(dāng)天溫度及空氣濕度調(diào)整拌和用水量。若當(dāng)日氣溫較高，則拌和用水應(yīng)適當(dāng)增加，使集料含水率高出最佳含水率1%～2%；若當(dāng)日溫度較低則可適當(dāng)減少拌和用水量。

3.運(yùn)輸

級配碎石集料裝車運(yùn)輸時(shí)應(yīng)合理安排運(yùn)輸車輛，確保運(yùn)輸車輛與拌和站出料配合密切，使出料、運(yùn)料及攤鋪形成連續(xù)工作鏈。此外，級配碎石裝料與瀝青混合料裝料類似，為防止裝料時(shí)發(fā)生混合料離析，應(yīng)采用三次裝料法放料，遵循車廂前、后、中裝料順序，同時(shí)運(yùn)輸過程中還要使用篷布覆蓋集料降低水分損失。

4.攤鋪碾壓

為保證良好的攤鋪初始平整度，當(dāng)施工條件允許時(shí)，宜采用攤鋪機(jī)進(jìn)行級配碎石基層攤鋪。攤鋪機(jī)械運(yùn)行前應(yīng)調(diào)整攤鋪板的角度及高度，確保級配碎石攤鋪獲得良好的平整度、攤鋪均勻性及合格的攤鋪厚度，同時(shí)根據(jù)需求將攤鋪速度控制在2.5m/min。如需提高施工速度，可采用兩臺型號相同的攤鋪機(jī)進(jìn)行分幅攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，且兩臺攤鋪機(jī)前后距離不宜大于10m。

當(dāng)攤鋪機(jī)完成80m～100m的攤鋪任務(wù)后，即可在該路段進(jìn)行碾壓施工。級配碎石碾壓一般遵循“先輕后重、先慢后快、從低到高”的原則。在普通壓實(shí)段碾壓時(shí)，由路肩向路中心碾壓；在超高壓實(shí)段碾壓時(shí)，由低側(cè)向高側(cè)碾壓；在碾壓過程中，壓路機(jī)壓實(shí)輪應(yīng)重疊1/2輪寬。級配碎石基層初壓時(shí)一般采用振動壓路機(jī)，在初次碾壓獲得較為平整的攤鋪面后，可采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓作業(yè)。如項(xiàng)目施工時(shí)正值夏季炎熱天氣，可根據(jù)混合料實(shí)際狀態(tài)適當(dāng)灑水，最大限度保證壓實(shí)作業(yè)在最佳含水率下完成。

5.接縫處理

受級配碎石基層施工時(shí)間及攤鋪寬度的影響，攤鋪面可能會存在橫向接縫及縱向接縫。若接縫處理不佳，將直接影響攤鋪層的整體性及上層結(jié)構(gòu)的連結(jié)程度，因此，在級配碎石基層施工過程中或施工結(jié)束后應(yīng)及時(shí)采取相關(guān)措施對接縫進(jìn)行處理。橫向接縫一般是施工結(jié)束后壓路機(jī)駛出攤鋪面形成的，施工人員應(yīng)及時(shí)將攤鋪端部壓實(shí)料鏟除平整；縱向接縫是級配碎石混合料分幅攤鋪造成的，因此在壓實(shí)作業(yè)中應(yīng)對縱向接縫位置進(jìn)行重疊壓實(shí)。

（三）路用性能檢測

為檢測現(xiàn)場級配碎石柔性基層的路用性能，研究團(tuán)隊(duì)在施工現(xiàn)場根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E60-2008）對路面進(jìn)行了相關(guān)檢測試驗(yàn)。

1.壓實(shí)度

壓實(shí)度是檢驗(yàn)級配碎石基層施工質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，試驗(yàn)采用灌砂法及灌水法檢測級配碎石壓實(shí)度，現(xiàn)場級配碎石含水量及壓實(shí)度檢測結(jié)果如表3所示。

表3.現(xiàn)場級配碎石含水量及壓實(shí)度檢測結(jié)果

由表3可知，現(xiàn)場級配碎石含水量及壓實(shí)度檢測結(jié)果均滿足規(guī)范要求，其中壓實(shí)度檢測平均值為98.89%，高于規(guī)范要求值98%，說明將級配碎石用于柔性基層中可取得良好的壓實(shí)質(zhì)量，可承受自重及上層荷載。

2.回彈模量

為確定級配碎石基層回彈模量，試驗(yàn)采用承載板法測定級配碎石基層的回彈模量，現(xiàn)場回彈模量檢測結(jié)果如表4所示。

表4.現(xiàn)場回彈模量檢測結(jié)果

由表4可知，試驗(yàn)路段左幅和右幅回彈模量檢測結(jié)果均滿足《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG E60-2017）中對級配碎石基層回彈模量的規(guī)定（200MPa～500MPa），這表明將級配碎石用于柔性基層可滿足層位需求。

3.CBR試驗(yàn)

加州承載比CBR是評價(jià)柔性基層材料承載能力的關(guān)鍵指標(biāo)之一，根據(jù)《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG E60-2017）規(guī)定，采用級配碎石修筑高速公路柔性基層時(shí)，CBR值應(yīng)大于等于180%?，F(xiàn)場CBR檢測結(jié)果如表5所示。

表5.現(xiàn)場CBR檢測結(jié)果

由表5可知，級配碎石柔性基層試驗(yàn)路段左幅和右幅CBR檢測結(jié)果平均值分別為212.3%與231%，均滿足規(guī)范要求值，這表明將級配碎石用于柔性基層可滿足道路結(jié)構(gòu)承載能力要求。

四、結(jié)語

級配碎石柔性基層可有效預(yù)防反射裂縫，具有良好的強(qiáng)度和剛度，還能在一定程度上提高瀝青路面質(zhì)量和使用壽命，因而被廣泛應(yīng)用于瀝青路面中。本文對瀝青路面級配碎石柔性基層的路用性能進(jìn)行了研究，并從施工準(zhǔn)備、混合料拌和等方面系統(tǒng)地總結(jié)了級配碎石施工技術(shù)，對我國瀝青路面級配碎石柔性基層研究發(fā)展具有重要意義。