张丽玲
云南路建工程检测咨询有限公司 云南昆明 650000
摘要：随着经济社会的发展，高速公路里程不断增加，但是对于半刚性路面来说，由于使用年限、车辆荷载等原因，易出现反射裂缝、冲刷及唧浆等各种病害，而设计路面级配碎石基层，可缓解或者消除上述病害。由于级配碎石是一种松散颗粒结构，无法传递应力、拉应变，其这种性能可吸收下层裂缝释放应变能，进而抑制裂缝发生。在本文中，笔者从公路路面级配碎石基层设计、试验段施工技术两个方面探讨了该命题。
关键词：公路路面；级配碎石基层；试验段；施工技术；设计
随着我国城镇化进程的加快，高速公路建设事业快速发展。在地区发展、人们出行等方面，高速公路均发挥着重要作用。但是同样也应看到，目前我国高速公路质量比较差，使用数年后，由于基层质量差、车辆荷载作用等因素，路面易发生各种病害，比如冲刷、反射裂缝等，影响公路的使用性能[1]。为了避免出现这些问题，本研究设计了公路路面级配碎石基层来降低病害发生率，并探讨了试验段的施工技术。
一、公路路面级配碎石基层设计探讨
公路路面级配碎石是指由颗粒大小不同的碎石组成的混合料，在符合相关技术规范的条件下便可称为级配碎石。但是级配碎石模量、强度等，与普通基层的稳定性比较差。在结构强度上来看，碎石基层强度与碎石颗粒本身强度、碎石颗粒之间的嵌挤力等因素相关，主要由这两个方面因素决定[2]。所以，在研究公路路面级配碎石基层研究和应用时，碎石基层稳定性与强度的提高，主要是通过选择高质量碎石、施工压实手段及高密度级配。而公路级配碎石层力学性质参数，主要包括抗永久性变形、抗剪强度与弹性模量等，而上述力学性质的参数与集料的嵌挤作用、摩擦作用与密实效果等存在明显的相关性。而集料的含水量、摊铺集料均匀性、表面密实度及碾压密实度、下层承载能力等决定着公路路面级配碎石层的力学性质。
碎石粗颗粒的硬度、污染程度与表面摩擦力与原材料的矿物学性质、原材料地质特性与岩类学性质等密切相关。而集料的颗粒分布、形状、大小，以及细料的塑性、含量等，与原材料生产工艺与质量控制方向相关。路面压实层的含水量、密度与颗粒分布等特性，与施工工艺、压实方式等相关。在边界方面，比如湿度范围、边界变形与应力等，与各种外界因素相关，道路短期、长期特性与湿度范围、应力变形等因素密切相关。
（一）碎石料的物理指标
如果级配碎石基层内无结合料，则基层的强度主要是来自于颗粒与碎石强度之间的嵌挤作用。而高质量的碎石料、级配、施工工艺等，属级配碎石料间的均匀密实、嵌挤压，以及结构整体上的使用性能等。
（1）岩质选择。公路路面级配碎主要包括碎砾石、碎石与砾石等。由于级配碎石基层为半刚性基层与沥青混凝土的中间层，这一层面受到比较大的应力作用，所以需要给予高质量的级配碎石。碎石材料不同，则碎石性能也存在差异。相关研究表明，石灰岩是各种级配碎石材料中性能最优越的。而研究的原因在于，石灰岩易扎制为立方体，且可达到基层级配要求；在石灰岩中，碳酸盐与水结合在一起，可起到良好的胶结料作用。在施工中，针片状颗粒含量，容易将粗砂岩、变质岩等离析出来，但是难以形成密实状态，在车辆荷载作用下，可产生较大的瞬时变形，所以在施工中，可选择石灰岩作为公路路面级配碎石层的理想材料。
（2）集料构造与形状。扎制碎石由于表面纹理丰富、棱角多，在级配与密实度一定的情况下，可选择表面光滑的碎石。根据我国相关的规范，应将碎石中的针片状颗粒总量控制在20%以下，且确保碎石中无黏土块、植物等杂质。
（3）塑限与液限指数。大量研究证实，如果集料中粒径小于0.5mm比例较大时，则集料的塑性指数，对路面级配的三轴强度、碎石性能等均会产生较大的影响。同时，对于无塑性的级配碎石，如果细料中的含量较少，则集料的塑性指数对碎石强度的影响比较少；随着细粒料含量增加，碎石塑性指数对强度的影响也会逐渐加大。因此，这就需要严格控制级配材料中碎石的塑性指数，确保符合设计要求。
（4）原材料试验分析。根据实际工程状况，进行原材料试验，主要是为高速公路与一级公路提供服务，主要是对现场材料取样品进行试验，为工程设计提供有价值的数据资料。
（二）路面级配碎石设计
在设计中，为了确保公路路面级配碎石层骨架结构的密实度，一般在确定配合比时，并在设计范围内，合理选取粗细料、中细料与细料三种级配，选取CBR值较大的级配进行设计级配。
配合比的设计程度操作步骤如下：
一是根据工程实际使用的集料对原材料进行检验，分别筛选，同时计算颗粒的使用量，合理确定各种集料的组成比例。同时，在组成混合料的三个级别中，必须符合公路工程级配的设计要求。
二是根据上一个步骤，合理确定三个级配，并选取五个含水量开展成型试验，进而确定级配碎石的最大干密度、最佳含水量等。
三是在确定公路路面级配的最佳含水量、干密度等，将级配碎石在水中浸泡4d，然后根据CBR强度试验，满足最大级配设计要求。
二、公路路面级配碎石基层施工技术
为了更好探讨公路路面级配碎石基层施工技术的应用，本研究以某高速公路工程实际作为案例，进而阐述路面级配碎石基层施工工艺。
（一）级配碎石基层施工工艺
级配碎石基层中的混合料，使用厂拌法，而混合料的摊铺，用平地机进行摊铺，而路面的碾压采用轮胎碾压与振动碾压交叉作业的方式。具体操作方法为：两种碾压交叉保持1/2轮的重叠，按照由两侧向中间的顺序进行推进；碾压结束后，及时洒水，并严格控制先低频高振幅，进而使压实度满足要求[3]。在碾压过程中，用高频低振幅，同时避免过度碾压，用胶轮碾压，用颗粒揉搓，进而形成一个稳定的骨架。
图1
级配碎石基层施工方式为全幅施工方式，如果存在特殊情况，则可选择半幅施工，但是需要及时处理接缝，进而确保基层质量。对于摊铺集料碎石，根据厚度要求，分为1~2层，将压实系数控制在1.25~1.3摊铺，并注重找平作业。在碾压过程中，从两侧向中路移动，确保压路机碾压轮迹重叠宽度符合规定。双轮压路机为20~30m，并严格控制级配碎石的石料性质、层厚，以及压路机的重量、碾压次数与洒水时间的控制等。
（二）级配碎石基层施工工艺
公路路面级配施工工艺，应结合施工原则来进行设计，同时考虑碾压时碎石移动、嵌挤与成型等因素，可将施工工艺分为五个阶段：
（1）准备阶段。施工中的准备阶段包括施工放样、材料准备等，确保施工中材料供应充足，不对施工产生影响。
（2）摊铺作业。在摊铺基层石料时，应保证摊铺的均匀性，且需进行人工找平，将摊铺系数控制在1.3，进而保证碎石可充分压实。摊铺作业用分段摊铺的方式，在压实过程中，应严格控制施工缝，且在另外一端，可用模板支撑，进而确保压实密实度。
（3）碾压的稳定性。本研究的碾压用6~8t轻型压路机，同时用洒水碾压，控制在2~3遍，并及时进行洒水。在碾压过程中，洒水的作用是降低石料之间 摩擦性，进而直到碎石挤压密实度符合要求。
（4）碾压压实度。碾压压实使用规格为8~12t的中型压力机，进行洒水碾压，在第一阶段碾压过程中，洒水主要是为了迫使级配碎石被挤压的更为紧密，同时增加内摩阻力，不然可能会影响碾压效果。
（5）碾压成型。碾压成型阶段用12t以上的重型压路机，同样是进行洒水碾压，直到路面没有轮迹为止。
（三）质量控制
公路路面级配碎石基层施工质量控制，包括两个方面，一个是材料控制，二是施工过程的控制。其中，施工材料控制包括材料采购控制、进场性能检验及施工中的材料控制等。施工材料对基层质量的影响比较大，所以应进行严格的控制。同时，也应加强施工过程的控制，根据相关施工规范与规定，规范施工控制，优化施工工艺、资源配置和技术管理，加强对施工人员的管理，提高其规范施工与质量控制意识，进而确保整个工程的质量不出现问题。
结语
高速公路在使用过程中，容易出现各种病害，比如裂缝、凹陷等问题，原因包括施工工艺控制不严格、材料质量不合格和质量控制不到位等。而为了避免出现这些问题，设计路面级配碎石基层，可缓解或消除上述质量问题。在本文中，笔者从公路路面级配碎石基层的设计、施工工艺控制等两个方面进行了分析与探讨，为公路路面级配碎石基层的设计与施工提供参考与借鉴。
参考文献：
[1]张吟炜.高速公路级配碎石基层施工技术探讨[J].交通建设与管理，2014，22：167-169.
[2]郭豫江，李晓霞.公路路面级配碎石基层（全柔性路面）施工工艺技术探讨[J].科技风，2013，11：93-94.
[3]程秀梅.公路路面级配碎石基层施工初探[J].青海交通科技，2012，02：33-35.
论文作者:张丽玲
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/29
标签：碎石论文; 路面论文; 基层论文; 公路论文; 密实论文; 颗粒论文; 强度论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;