公路工程路面墊層施工技術(shù)研究

翟咸杰 山東省濱州公路工程有限公司

1 前言

公路結(jié)構(gòu)一般可以分為基層、墊層和面層三部分，其中，墊層是鋪設(shè)在路面基層和面層之間的一層特殊結(jié)構(gòu)，具有蓄水、排水、隔熱和防凍等功能，可以保證路面整體的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。

墊層一般設(shè)置在地下水位較高路段或常年處于寒冷地區(qū)的路段，既可以起到隔離地下水的作用，同時(shí)還可以防止路基產(chǎn)生凍脹裂縫。此外，墊層還可以接收基層傳遞的荷載作用，并通過(guò)墊層將這種應(yīng)力擴(kuò)散，有效防止土基產(chǎn)生應(yīng)力變形，進(jìn)一步穩(wěn)固基層和地基的穩(wěn)定性。

2 公路路面施工中存在病害的原因

2.1 坑槽問(wèn)題

路面施工中常見(jiàn)的問(wèn)題具體表現(xiàn)在路面的坑槽，除去重型的車(chē)輛連續(xù)作用形成的坑槽，多數(shù)是由于瀝青路面在溫差和水的作用下，瀝青加速老化而形成的。尤其是部分地區(qū)降水較為豐富，在路面溫度應(yīng)力和雨水沖刷作用下，路面老化問(wèn)題加快，使得路面的粘結(jié)力驟降。雨水的沖刷極易破壞路面，使得路面上的混合料松散，造成坑槽現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.2 裂縫問(wèn)題

裂縫是路面常出現(xiàn)的一種病害，橫向的裂縫一般貫穿于路面的寬度方向，縱向的裂縫一般出現(xiàn)在行車(chē)車(chē)輛輪機(jī)帶位置。通常情況下部分公路由于養(yǎng)護(hù)不到位，往往會(huì)出現(xiàn)縱向和橫向的裂縫同時(shí)存在，并伴有少量的支縫，其主要原因在于橋梁結(jié)構(gòu)的承載力不足，而從裂縫這一病害形式來(lái)看，主要是因?yàn)榈缆房v斷面起伏頻繁，溫差較大，車(chē)輛超載會(huì)使得路面發(fā)生裂縫問(wèn)題。引起裂縫的內(nèi)因還在于施工動(dòng)態(tài)控制沒(méi)有做好，如混合料給配不到位、瀝青含量較低或是在實(shí)際施工環(huán)節(jié)壓實(shí)度不夠。

2.3 松散問(wèn)題

結(jié)合相關(guān)調(diào)研來(lái)看，當(dāng)前部分地區(qū)的瀝青路面常出現(xiàn)松散病害的原因，不僅與重載車(chē)輛和超載車(chē)輛較多有關(guān)，還和地區(qū)的溫度差有關(guān)。南方部分地區(qū)由于地形地貌復(fù)雜，溫差較大，尤其是雨季較多，極易導(dǎo)致公路路面存在松散問(wèn)題。

材料上的原因主要在混合料方面，如果混合料的配置不當(dāng)、溫度較高，就會(huì)導(dǎo)致松散的出現(xiàn)。因此，在實(shí)際施工過(guò)程中，需要借助相應(yīng)的技術(shù)解決生產(chǎn)問(wèn)題，并及時(shí)在施工環(huán)節(jié)，分析容易引起施工動(dòng)態(tài)控制不當(dāng)和質(zhì)量控制不當(dāng)?shù)囊蛩?，解決路面施工環(huán)節(jié)中的松散問(wèn)題。

2.4 沉陷問(wèn)題

結(jié)合相關(guān)調(diào)研來(lái)看，當(dāng)前公路路面典型的病害之一就是沉陷，其主要原因是當(dāng)?shù)氐慕煌ê突A(chǔ)強(qiáng)度不夠。其內(nèi)因主要是施工過(guò)程中未采用施工動(dòng)態(tài)控制方式，對(duì)施工中出現(xiàn)的偏差和變化未能及時(shí)控制，表現(xiàn)在施工階段的質(zhì)量控制不嚴(yán)、壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)、原材料質(zhì)量選擇不合格。需要結(jié)合路面破損情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)研，并解決相應(yīng)的問(wèn)題。

3 土工格柵加筋碎石墊層軟基加固機(jī)理

土工格柵加筋碎石墊層之所以具有很好的軟土地基加固效果，主要是發(fā)揮了“土工合成材料－土”之間的協(xié)同作用，由土工材料和土形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)各方面荷載。具體如下。

（1）土工合成材料和土、墊層之間的共同作用。土工合成材料由兩部分組成，上部分為土，下部分為墊層，其通過(guò)加強(qiáng)截面摩擦力實(shí)現(xiàn)作用，上部荷載傳遞到土工合成材料后，土工合成材料將其均勻傳遞到下部，讓下部結(jié)構(gòu)一起承擔(dān)荷載，進(jìn)而提高地基整體承載能力。因?yàn)橥凉ず铣刹牧峡梢詳U(kuò)散應(yīng)力，所以其應(yīng)用可以有效避免路基不均勻沉降問(wèn)題的發(fā)生，還可以緩解和約束路基側(cè)向變形，進(jìn)而達(dá)到維護(hù)路基穩(wěn)定性的目的。

（2）墊層與樁的共同作用。樁插入墊層，引發(fā)墊層變形，促使樁和墊層共同承擔(dān)荷載，在這個(gè)過(guò)程中，墊層與土工合成材料之間結(jié)合形成復(fù)合墊層，該復(fù)合墊層具有加快排水、加快地基固結(jié)速度的作用。

（3）樁與樁間土、土工合成材料之間的共同作用。在特定樁長(zhǎng)范圍內(nèi)，樁側(cè)土?xí)a(chǎn)生正、負(fù)摩阻力，共同承擔(dān)路基上部荷載。將土工格柵包裹在碎石樁外面，碎石在土工格柵的張拉作用下就會(huì)緊緊形成一個(gè)整體，約束樁體，避免其發(fā)生側(cè)向變形的同時(shí)防止碎石樁鼓脹破壞，達(dá)到提高碎石樁承載能力的目的。在運(yùn)用碎石樁加固地基時(shí)，從某種角度來(lái)說(shuō)對(duì)樁間土起始靜水壓力的產(chǎn)生形成了一定的抑制作用，有助于提高路基整體穩(wěn)定性。

另外，施工實(shí)踐證明，公路軟基工程施工中，應(yīng)用土工格柵加筋碎石墊層具有以下規(guī)律。

（1）控制素墊層厚度處于合理范圍對(duì)于減小基礎(chǔ)沉降具有一定的優(yōu)勢(shì)。

（2）墊層加筋不僅可以提高墊層整體剛度，而且能避免墊層發(fā)生壓縮變形。

（3）土工格柵加筋碎石墊層的穩(wěn)定效果隨著土工格柵層數(shù)的增加而增加。

（4）松散狀態(tài)的碎石墊層在土工格柵的作用下會(huì)形成一個(gè)整體，其具有較強(qiáng)的抗彎能力，同時(shí)土工格柵兩側(cè)具有較大的剪應(yīng)力和摩擦力，可以對(duì)土體側(cè)向變形進(jìn)行約束，進(jìn)一步提高地基承載能力，防止地基沉降問(wèn)題。

4 公路工程路面墊層施工技術(shù)分析

4.1 施工技術(shù)原則

將按一定級(jí)配拌和好的碎石采用攤鋪機(jī)一前一后進(jìn)行攤鋪，攤鋪機(jī)械可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇碾壓裝配機(jī)械，同時(shí)搭配振動(dòng)壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)等，并按照初壓、復(fù)壓和終壓的順序，由靜壓到動(dòng)壓再到靜壓，需要注意在靜壓后噴灑水，保證墊層含水率符合要求。碾壓順序?yàn)橄嚷芳鐑蓚?cè)再到路基中間部分，以保證路基形成一定路拱橫坡度，有利于排出路表面積水。

在振動(dòng)碾壓階段，按照先低頻后高頻的順序，避免重復(fù)碾壓造成路面破壞。最后階段，采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，以保證級(jí)配碎石墊層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。整個(gè)攤鋪過(guò)程中及時(shí)檢查壓實(shí)系數(shù)和輪跡重疊寬度，其中壓實(shí)系數(shù)應(yīng)控制在1.25~1.35之間，輪跡重疊度在1/3~1/2之間。

4.2 施工準(zhǔn)備

施工開(kāi)始前，應(yīng)先認(rèn)真做好以下各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

（1）路面施工開(kāi)始前，先檢查基層狀況，經(jīng)檢查確認(rèn)基層質(zhì)量滿(mǎn)足要求后，即可開(kāi)始瀝青路面面層的施工。

（2）施工開(kāi)始前對(duì)所有進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，以此確定材料質(zhì)量能否達(dá)到施工要求。

（3）施工開(kāi)始前檢查并調(diào)試各類(lèi)施工機(jī)具設(shè)備，使其始終處在良好工作狀態(tài)，尤其是混合料的拌和樓、攤鋪機(jī)與壓路機(jī)等重要機(jī)具設(shè)備。

（4）不同礦料應(yīng)分類(lèi)堆放，不同類(lèi)型的集料需要放置在各自場(chǎng)地范圍內(nèi)，避免被其他材料污染。

4.3 點(diǎn)位選取

想要有效提升攤鋪精度，施工人員需根據(jù)工程特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況合理設(shè)置控制點(diǎn)。選取點(diǎn)位時(shí)，以線(xiàn)路邊緣為準(zhǔn)，將控制點(diǎn)設(shè)置在1m~30m內(nèi)，確保地勢(shì)平坦開(kāi)闊，避免對(duì)攤鋪精度造成影響。通?？刂泣c(diǎn)間距在160m~200m，可根據(jù)工程規(guī)模適當(dāng)調(diào)整，為后續(xù)工程順利開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。隨著攤鋪工作的進(jìn)行，需對(duì)攤鋪精度等測(cè)試和維護(hù)。

以觀測(cè)墩作為水準(zhǔn)基點(diǎn)建立標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制觀測(cè)墩深度、打樁深度等，盡量減少控制網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)費(fèi)用，為建設(shè)單位節(jié)省成本。在瀝青路面施工過(guò)程中，可設(shè)置臨時(shí)點(diǎn)，利用打鋼釘?shù)姆绞綄?duì)其固定，避免施工人員對(duì)臨時(shí)點(diǎn)造成破壞。在復(fù)檢時(shí)，要確保工程質(zhì)量滿(mǎn)足要求，可根據(jù)瀝青路面的鋪設(shè)合理調(diào)整臨時(shí)點(diǎn)具體位置，確保后續(xù)工作順利進(jìn)行。

4.4 瀝青混合料攤鋪技術(shù)

做好混合料的配比和研究工作后，選出適合的材料就可以進(jìn)行實(shí)際的施工作業(yè)了。瀝青混合料攤鋪是第一步也是關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，實(shí)際操作過(guò)程中要關(guān)注周邊天氣變化情況，防止雨水天氣對(duì)材料進(jìn)行破壞。還要提前預(yù)設(shè)攤鋪機(jī)的鋪設(shè)速度，攤鋪速度對(duì)于不同的瀝青材料的要求不同，普通瀝青材料一般控制在每分鐘2m~6m，改性瀝青的攤鋪速度要求控制在每分鐘1m~3m。

攤鋪機(jī)在整個(gè)的施工作業(yè)工程中，需要一直保持均勻的速度前進(jìn)，這樣才能夠保證瀝青混合料被均勻的以同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)鋪撒在路面上，能夠確保路面的平整和完整。攤鋪技術(shù)一定要確保一次完成，盡量不要返工第二次，因?yàn)榧?xì)微的偏差就可能會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)問(wèn)題。

攤鋪技術(shù)是一個(gè)完整的技術(shù)，一旦開(kāi)始就要一氣呵成，因此，若攤鋪技術(shù)實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)了意外情況，就要根據(jù)情況的嚴(yán)重程度選擇重新攤鋪或立即停止攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。路面施工需要的是穩(wěn)定性和平整性，這兩個(gè)特性完成的關(guān)鍵就在于攤鋪技術(shù)的實(shí)際操作。

4.5 接縫處理

攤鋪過(guò)程中不設(shè)置橫向接縫，防止墊層碎石被隨意擾動(dòng)。每天結(jié)束時(shí)，需要設(shè)置橫向接縫，兩臺(tái)攤鋪機(jī)所鋪設(shè)的縫隙需要保持一致，直至施工結(jié)束，采用搭接的方式，將橫向接縫保存到后期作業(yè)部分。

一般施工條件下不設(shè)縱縫，凡有特殊原因需規(guī)劃縱縫、豎向縱縫的，禁止斜向切斷。攤鋪、碾壓結(jié)束后，對(duì)接縫進(jìn)行平整度、壓實(shí)度檢測(cè)，確保接縫的平整度、壓實(shí)度滿(mǎn)足規(guī)范要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

公路施工中，應(yīng)用土工格柵加筋碎石墊層結(jié)構(gòu)可以很好地處理軟土路基，避免路基出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降問(wèn)題，進(jìn)一步提高整個(gè)公路工程的施工質(zhì)量。從流程上看，土工格柵加筋碎石墊層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用并不復(fù)雜，但是要求施工人員必須具有足夠規(guī)范的施工意識(shí)，根據(jù)公路項(xiàng)目的實(shí)際情況選擇最為合理的施工材料，并且在任何一個(gè)施工環(huán)節(jié)中注意控制好規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣，才能保證軟土路基的施工質(zhì)量，提升特殊區(qū)域的公路施工項(xiàng)目的施工水平。