关键词：高速公路；路面垫层；质量规定；施工技术
随着我国城市化发展进程的不断加快，城市交通基础建设工作也在逐步完善和扩展，城市居民物质生活水平得到了显著提升。因此，人们的出行和交通运输流量的增长对公路路面性能提出了更高的要求，在给公路施工带来发展机遇的同时也带来了相应的挑战，路面垫层技术亦由此产生。路面垫层是目前国内各城市在针对公路进行施工时的一种较为常见的施工技术，其主要是指在原有路面结构层与施工修建的底基层之间建立起来的一种相互连接的垫层结构。这项技术的使用能够有效提升公路路面的质量，促进公路施工技术的发展进步。
1高速公路工程路面垫层的质量要求
高速公路的路面垫层质量好坏，可根据抗剪能力、弹性模量、透水性等指标来判断。首先，保证路面垫层具有良好的抗剪性能，避免因车辆载荷较大造成严重的辙槽；其次，路面垫层应有着较强的弹性模量，能使载荷分布更加合理；最后，路面垫层的透水性也应有所保障，加快自由水的排放速度，防止含水量过高。开展路面垫层施工时，应选用细土材料，稍具粘性的（塑性指数大于4）砂性土、粉砂土、黏性土均可使用，优先选择空隙率较大、冻胀性较小的嵌挤骨架结构，材料需满足三级以上石料标准。并且粒径大小在0.075mm以下的原材料，其含量应尽可能减小，尽量控制在材料用料的10%以内，确保垫层强度及弹性模量的良好性，增强路面结构的稳定性。
高等级路面垫层一般采用级配碎石、二灰碎石、水泥石灰土等，本文重点讲述水泥石灰土垫层施工工艺技术。
2高速公路路面垫层施工工艺
2.1技术准备
1）应取所定料场中有代表性的土样进行下列试验颗粒分析、液限和塑性指数、击实试验、碎石或砾石的压实值、有机质含量（必要时做）、硫酸盐含量（必要时做）等。
2）如使用碎石、碎石土、砂砾、砂砾土等材料级配不好，宜先改善其级配。
3）检验石灰的有效钙和氧化镁含量。
4）根据设计文件的要求，按土壤种类及石灰质量确定配合比。确定石灰土最佳含水量、最大干容重、EDTA灰剂量滴定对照标准曲线。
5）测量人员放出中桩和边桩，直线段每10m设一中桩和边桩，曲线段每5m设一中桩和边桩，标出高程的控制线。
5）施工前进行试验段施工，确定机械设备组合效果和压实虚铺系数。
2.2石灰、水泥等材料的选择
1）石灰宜选用Ⅲ级标准以上，对储存较久或经过雨期的消解石灰应经过试验，根据活性氧化物的含量，决定使用办法。考虑具体情况建议使用袋装熟石灰、磨细的生石灰，不在现场消解块灰，必要时对熟石灰进行筛分处理（10mm方孔）。
2）应选用初凝时间大于3h、终凝时间不小于6h的32.5级、42.5级普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐、火山灰硅酸盐水泥。水泥应有出厂合格证与生产日期，复验合格方可使用。水泥贮存期超过3个月或受潮，应进行性能试验，合格后方可使用。
3）拌合用水应采用饮用水及不含油等杂质的中性水（pH6～8）。
4）利用级配砾石、砂石等其他掺料时，其最大粒径均不宜超过0.6倍分层厚度，且不大于10cm，掺入量根据试验确定。
2.3工艺流程
1）厂拌法施工工艺流程
水泥石灰土拌合→水泥石灰土运输→摊铺→粗平整形→稳压→精平整形→碾压→养生
（1）拌和施工的过程中，要保证其材料的含水量在最佳的范围内，可以根据施工地距离及施工当天天气适当地高出设计参数约1%-2%，以保证在施工中水分出现部分的蒸发也可以达到使用的需要。
（2）在整个施工阶段，采用自卸车将材料运输到施工现场，必须要保证其运输距离在合理的范围内，同时也要严格控制卸料点，不能过多，也不能过少，如果采用长距离的运输方式，应该在车辆的表层覆盖一层帆布，以避免出现水分流失的问题。然后应用自动找平装置的平地机进行摊铺施工，最后是应用振动压路机碾压施工，以达到所要求的结构形式。
（3）垫层结构部分的混合料制作完成之后，应该采用具备自动找平性能的平地机进行持续的摊铺施工，并且需要在施工范围内有至少2~3辆的自卸车准备卸料，必须要保证其材料供应持续进行。摊铺施工的面积一般需要根据铺筑层的厚度和压实干密度来确定，并且合理的确定卸料的距离。摊铺施工阶段，大范围内的找平施工需要有人员配合平地机来进行。摊铺施工完成之后，路拱与坡度都要达到设计方案的要求，尤其是接缝位置，要达到平顺性和稳定性的要求。
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图2-1稳定土拌合站
2）路拌法施工工艺流程
备料、摊铺→现场拌合→粗平整形→稳压→精平整形→碾压→养生。
（1）水泥石灰土垫层路拌法施工首先要进行放线，在路基上放样出图纸设计要求的垫层施工设计线，再进行基床素土的摊铺、整平与碾压，根据施工经验，摊铺素土时比设计标高低2cm左右，否则摊铺碾压完成后会高出设计标高，造成水泥、石灰等材料不必要的浪费。
（2）在石灰及水泥摊铺前在已整型稳压的土基上布方格网，以便石灰及水泥的均匀分布。在施工前7～10天，将生石灰集中堆放并充分消解，严格控制含水量保持一定湿度，不得扬尘不得过湿成团，经消解的石灰为粉状。
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图2-2基床方格网布设 图2-3水泥、石灰摊铺
（3）采用路拌式稳定土拌和机进行拌和，使水泥石灰土不但拌和均匀，而且拌和后的颗粒更细，拌和更充分，从而保证了水泥石灰土的施工质量。
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图2-4现场拌合
（4）混合料拌和均匀后，先用16T轻型压路机稳压一遍，再用平地机进行初步整平和整形，测量工程师用水准仪进行测量，检测是否达到规定的松铺设计高程，对低洼地方进行填补，高出部分进行消除，通过测量和平地机反复精平，直至达到规定的松铺高程。对于局部低洼处，应用齿耙将表层5cm以上耙松，并用新拌石灰土进行找补平整，当垫层表面出现凸起时，如搓板状、波浪状凸起，先使用齿耙将不平整处耙松，然后将多出的部分铲除掉，最后再修补整形处，确保垫层具有良好的平整度。在垫层整形环节，需根据设计坡度和路拱开展作业，确保路面形状。
（5）采用18—21T振动式压路机，先静压2-3遍、再振动碾压、最后静压2-3遍，一次性碾压密实，碾压遍数应根据试验段得出的最佳数据进行。碾压时后轮要重叠1/2轮宽，碾压按“先慢后快，由边至中，先静后振”的原则，经过连续碾压，直至顶面“闭气”，且无明显轮迹，并经取做压实度试验达到质检标准要求为止。
（6）混合料拌和均匀正式碾压前，先用16T轻型压路机稳压一遍，再用平地机进行初步整平和整形，测量工程师用水准仪进行测量，检测是否达到规定的松铺设计高程，对低洼地方进行填补，高出部分进行消除，通过测量和平地机反复精平，直至达到规定的松铺高程。对于局部低洼处，应用齿耙将表层5cm以上耙松，并用新拌石灰土进行找补平整，再用平地机进行精平，使之达到规定的坡度的路拱
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图2-5碾压成型
2.4接缝和调头处理
一是横向施工缝处理。工作间断或分段施工时，应在石灰土接茬处预留30～50cm不予压实，与新铺石灰土衔接，碾压时应洒水湿润；二是宜避免纵向接茬缝，当需纵向接茬时，茬缝宜设在路中线附近；接茬应作成台阶形，台阶宽约50cm。三是调头处理。如果垫层碾压达到要求之后再进行调头，此时应该使用油毡或者比较厚的塑料布进行覆盖，长度约10m，然后才能将10cm的土或者砂直接摊铺到该位置上再进行调头。
2.5路面保养工作
在整体路面垫层施工完成之后，施工人员还要针对施工区域的路面采取相应的保养措施。保养的目的是为了提升整个公路路面的质量，避免垫层出现裂缝。通常情况下碾压完成后即进行洒水养生，养生期不少于7d。养生期间封闭交通，如不能封闭交通时，应采用覆盖养护，并应限制车速不得超过15km／h，禁止重型卡车通行。为了保证洒水的均匀性，防止水流过大造成堆积的问题，需要使用洒水车或相应的洒水设备来进行。同时，路面垫层是具有排水功能的，通过洒水工作还可以检测这项功能的实际效果，从而保证公路施工的质量和效率。
3垫层施工常见病害及处理
3.1石灰土成型时出现弹簧、松散、起皮、拥包现象及其防治
石灰土碾压成型时常会出现局部弹簧、松散并有大面积起皮及拥包现象。局部含水量过大易产生弹簧现象；拌和不均或局部粗细颗粒离析易导致松散现象；石灰土表面过于干燥或薄层贴补易产生大面积起皮现象；压路机碾压方式不当易产生拥包现象。为防止上述这些病害出现，在施工过程中应注意以下几点：
1）土块要充分粉碎，其最大粒径不应超过15mm，特别是重粘土。
2）控制好原材料（土、石灰）及混合料含水量，拌和好的混合料含水量易控制在最佳含水量的±1%范围之内，且要拌和均匀。
3）碾压过程中，石灰土表面应始终保持湿润状态，但不得粘轮。
4）严禁薄层贴补，特别是50mm以下的灰土贴补不牢。这种薄层贴补现象在灰土验收时比较多见，主要是施工单位对标高控制不严所致。为此要做到摊铺时“宁高勿低”，平地机最后进行整平时“下刀不宜过深”，测量人员始终跟踪监控，平地机手必须服从测量人员的指挥。
5）在进行灰土整平时，要有人工配合，对灰土表层镶嵌的土块或石块进行清除，避免平地机最后精平时而带出沟槽坑洼。
6）碾压时，压路机手应遵循“先轻后重”，“先边后中”，“先慢后快”的原则，连续不断地且在最短时间内碾压至规定密实度。另外根据投入的压路机台数及气候条件，合理选择作业面长度。若作业段过长，不能在有效时间内碾压成型，一方面会因气温高时造成灰土表层失水过多，出现松散现象，压不密实；另一方面遇到天气不好，还没有来得及完全成型就突然降雨，造成施工中断，部分勉强成型的灰土可能会出现一些诸如“结壳”、“龟裂”等质量病害，而未成型的灰土也将为以后再次施工带来一定的麻烦。
3.2石灰土成型初期出现鼓包、开裂现象及防治
1）石灰中常含有过火石灰，在石灰稳定土成型后，过火石灰颗粒才逐渐消解，体积膨胀，引起成型后的石灰土层隆起，出现鼓包现象。为消除这种病害，通常将生石灰提前7～10天运到施工现场进行充分消解，且消解后的石灰要过10mm筛后才能使用。然而施工单位一般都省去了过筛这道工序，因此在进行布灰和拌和时，施工单位就必须派专人剔除那些还没有完全消解的过火石灰。
2）实际施工过程中，经常会发现石灰土成型1～2天出现大量裂缝现象，高温季节尤为明显。这主要有两方面原因造成：一种是石灰土自身含水量过大，保湿养生不及时，水化反应后，石灰土含水量减少，产生干缩裂缝；另一种是降温过程中石灰土材料产生体积收缩，形成温缩裂缝。为了减轻或消除这种病害，石灰土宜在接近最佳含水量时成型，成型后必须及时采取有效措施保湿养生，养生期一般不少于7天，养生期应封闭交通；成型的石灰土冬季要覆盖保护好。
3）要控制好素土的塑性指数，使其在12~20范围之内。塑性指数高于20的石灰土容易开裂，如重粘土，这种土对含水量也比较敏感，含水量越大越容易开裂，所以在碾压时要按含水量的下限来进行控制，对减少石灰土开裂大有好处；当然塑性指数小于12也不好，虽然容易拌和与碾压成型且不开裂，但往往造成强度达不到设计要求，所以要兼顾考虑。
4）为了减少或避免成型的石灰土裂缝的产生，也可以在石灰土中掺入一定量的粗粒料，如石屑、小规格碎石等。当然这种办法肯定会提高工程造价，同时也将会给施工带来一定困难。
4结语
在高速公路路面结构中，垫层位于基层与路基之间，在整个路面结构中起过渡作用，对路面交通情况影响较大，要想保证车辆的安全行驶，减少路面病害问题的发生，就必须做好路面垫层施工。实际作业时，需掌握高速公路路面垫层施工技术要点，加强对整个作业过程的控制力度，以提高施工的规范性、科学性，保证路面垫层施工质量。
论文作者:刘鹏举
论文发表刊物:《城镇建设》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
标签：石灰论文; 路面论文; 平地机论文; 含水量论文; 水泥论文; 压路机论文; 灰土论文; 《城镇建设》2020年3期论文;