公路路面级配碎石垫层施工技术研究.pdf

交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2023-04-11作者简介：安杰欣（1988），女，工程师，研究方向为道路与桥梁。公路路面级配碎石垫层施工技术研究安杰欣（石家庄市交通投资开发有限公司，河北 石家庄 050000）摘要：为保证公路工程建设中路面级配碎石垫层施工质量，结合某公路工程实际情况，首先分析了材料要求；然后提出了级配碎石垫层施工工艺方法和要点，包括施工准备、分层摊铺施工、碾压施工、检测验收、成品保护措施；最后提出了施工注意事项及施工保通措施，可为同类施工提供参考。关键词：路面工程；级配碎石；垫层；施工技术中图分类号：U416.24文献标识码：B0 引言如今，大部分公路工程的基层都采用半刚性基层。为防止基层裂缝反射到面层，导致面层开裂，影响公路的正常使用，需要采用级配碎石铺筑垫层。要想保证垫层施工质量，需根据工程实际情况，采取合理可行的垫层施工技术。1 工程概况某 公 路 工 程 A2 标 起 讫 桩 号 为 K24+000K48+213.615，总长约为 24.21 km，其路基工程量为：挖方量约为255.3万m3，填方量约为173.8万m3。该标段路面基层材料为级配碎石，除了要满足设计的强度要求，还要有一定透水性。大量实践表明，采用质量合格的碎石材料，按照合理的级配与工艺要求进行施工是保证垫层质量的关键所在。2 材料要求级配碎石因成本相对较低，在我国交通工程中得到了广泛应用，主要用于底基层和垫层铺筑。在确定碎石级配之前，应先对不同规格的集料与石屑实施单筛，然后对筛分完成的集料按照预定比例掺配，具体的掺配比例应满足相关规定的要求。碎石属于散体材料，半刚性基层结构易产生温缩或干缩，导致基层产生裂缝，采用级配碎石铺设垫层可以起到减小应力应变的作用，减缓因基层开裂导致路面产生反射裂缝。此外，以具体掺配比例要求为依据生产的垫层还能有效改善路面结构排水性能。在施工中，垫层的铺设应保持平整与密实，同时透水性应满足要求。2.1 级配标准该标段垫层施工所用原材料以未经处理的砂砾料为主，其级配范围如表1所示。表1 原材料级配范围筛孔尺寸/mm40.0031.5020.0010.006.304.002.000.500.200.08设计级配（%）100.098.281.556.745.139.124.512.48.77.4规格上限（%）100999070605243271810规格下限（%）1008562403125181064垫层的铺筑厚度一般控制在3050 cm，碎石材料性能检验频率为：细粒碎石自身特性按1次/2000 t的频率检验；细粒碎石生产特性按 1 次/500 t的频率检验；砂子生产特性按1次/500 t的频率检验；碎石实际密度按1次/500 t的频率检验；碎石的棱角性、含水率、有机物含量与抗冻性均按1次/1000 t的频率检验。在正式开始混合料生产之前应连续进行 5 d 以上的试验，并通过反复多次的级配分析，确定不同粒度等级对应的级配范围以及各生产阶段实际产量2。2.2 碎石拌和经现场试验确认集料所有技术指标都能达到设计要求后，即可开始批量生产。碎石应随拌随用，尽量缩短在现场的堆放时间，避免水分大量蒸发与结块。对于成品料，需按照 1组/2000 m3取样实施筛分试验，59总662期2023年第32期（11月 中）以确定成品料能否达到设计要求。在实际的生产拌和过程中可能出现以下问题：在装载机上料过程中产生窜料，或由于缺料及下料口被堵导致断料，对此应安排专人实时监控各料仓。现场专业人员应结合季节与天气情况对混合料的含水率进行实测，保证混合料含水率满足规范要求3。为保证级配碎石生产质量，生产拌和中要遵循下列各项要求：对碎石的质量予以严格控制，包括强度、压碎值与粒径在0.5 mm以内颗粒的塑性指数，确保各项指标均处在允许的范围内，并且集料还应保持洁净，不含任何杂质；对碎石的掺配比例进行严格控制，使碎石有良好级配，这是保证铺筑后有足够嵌锁力，满足强度与密实度要求的关键。施工中要结合现场的实际情况，确定适宜的掺配比例，以此为实际生产提供指导；对拌和用水量进行严格控制，一般按照7.2%7.6%控制，如果施工现场和拌和站之间的距离相对较远，考虑到运输时水分散失较多，加之施工中也会产生水分蒸发，故混合料实际含水率应比最佳含水率略大4。3 施工工艺3.1 施工工艺流程级配碎石垫层铺筑施工严格按照以下工艺流程进行：施工准备工作选择试验路段清理并检测下承层确认是否满足摊铺要求摊铺施工检测垫层湿度确认是否满足碾压要求碾压施工检测验收。3.2 施工工艺方法3.2.1 施工准备工作在垫层施工开始之前应先选择试验段进行试验性施工，试验的具体内容如下：确定垫层结构摊铺与碾压施工时使用的机械设备类型与数量以及具体的施工方式；做好压实性能试验，如静力承载板试验与贝克曼梁弯沉试验，经试验确认满足要求后，即可开始正式施工。在准备施工材料之前应将下承层表面完全清理干净，清除所有杂物，并检查下承层表面各项放样数据，包括平整度、宽度与顶部标高，确认能否达到工程要求，保证下承层表面保持平整和密实，没有松散等问题。另外，在垫层摊铺施工开始前还需要对下承层的湿度进行检测，如果经检测发现较为干燥，应立即洒水润湿；而如果较为湿润，则进行适当的翻晒，确保下承层的表面湿度，为之后的垫层施工提供良好条件。3.2.2 分层摊铺为防止由于摊铺施工时间过长造成水分大量散失，所有摊铺作业区实际长度应控制在200 m以内，同时还应配备洒水设备，使混合料含水率达到要求。在施工现场组织安排两台摊铺机进行全宽摊铺施工，每台摊铺机摊铺半幅，两台摊铺机之间要保持宽 20 cm 的搭接，其前后距离按照6 m严格控制。对于前方摊铺机，需在其两侧设置浮动基准梁，而对于后方摊铺机，需在其中一侧设置滑靴，将其放在已经摊铺完成的表面，以确保接面保持平顺，在另外一侧设置浮动基准梁。摊铺机夯锤振实级别相同，均为5.5级，摊铺速度一般按照2 m/min控制5。当摊铺厚度在30 cm以内时，可一次性摊铺成型，而当摊铺厚度超过30 cm时，应分成两层及以上进行摊铺，施工中注意不可采用多薄层的方法摊铺，也不可进行填坑补洼，将摊铺层碾压密实后，需在最后一次平整之前使高度达到设计要求标高+2+3 cm。尽可能在半幅路基范围内一次性完成摊铺施工，防止产生纵向接缝，如果必须设置纵向接缝，则要保持垂直相接，严禁斜接。在摊铺施工中需在摊铺机的后方组织一定数量的工作人员进行跟踪观察，以及时发现并挖除产生离析的混合料，并对料窝进行填补。3.2.3 碾压碾压开始前对摊铺完成的垫层的湿度情况进行检测，如果经检测发现含水率较低，则应借助喷雾式洒水车进行均匀洒水，确保摊铺完成的级配碎石实际含水率达到最佳值；而当垫层的含水率较高时，需通过适当的翻晒来改善。垫层碾压施工采用压路机进行，按照从两侧路肩到路中心的顺序连续碾压，在路面两侧应适当多碾压几遍。在碾压施工中，压路机的后轮应重叠轮宽的1/2，待后轮从碾压段驶离后，视为完成一遍碾压，通过反复碾压使基层密实度达到要求。碾压施工中要对压路机实际运行速度予以严格控制，一般情况下前两遍碾压的速度应控制在1.51.7 km/h，之后可逐步加快到2.02.5 km/h。在压路机反复交替碾压的过程中，前后两次停留位置之间的距离应达到10 m以上，同时应驶出碾压段落起始线至少3 m。在实际的碾压过程中，不仅要配备规格符合要求的振动压路机，还要配备轮胎压路机，其中，振动压路机的吨位应达到20 t以上，而轮胎压路机的吨位应达到16 t以上。当要求垫层的实际压实度不低于98.5%，则要对两种压路机进行联合使用，以保证实际的压实效果。该标段垫层的碾压施工方案为：振动压路机静压1遍轮胎压路机碾压1遍振动压路机连续振压35遍振动压路机静压12遍轮胎压路机碾压12遍完成收面。3.2.4 检测验收将垫层碾压密实后，需做好下列各项检测验收工作。1）密实度检验：按1批/1000 m的频率检验，每批60交通世界TRANSPOWORLD连续检测20次，要求每批实测结果达到95%，实测值不小于标准密实度值的要求。2）厚度检验：按1批/1000 m的频率检验，按10 m的间隔距离在待检验垫层表面连续测量3个点，一般在行车道两侧与中心线分别测量，要求95%及以上的测点实测厚度不小于设计值-3 cm。3）宽度检验：按1次/30 m的频率检验，要求误差不超过5 cm。4）测平度检验：按1批/1000m的频率检验，要求95%及以上测点实测值和设计要求之间的偏差不超过1 cm。5）平整度检验：采用对坑洼进行定时检测的方法，以此确定表面平整度。测定方法为3 m直尺法，横断面不得超过3 cm，纵断面不得超过2 cm。6）压实度检验：要求压实度达到98.5%及以上。7）承载力检验：要求承载力不低于80 MPa，其弯沉值不得超过150/100 m。3.3 成品保护措施1）在碎石材料摊铺施工中，应加强现有轴线桩和标高桩的保护，同时经常复测，保证精度。2）在基层结构范围内不允许存在任何孔洞，施工完成后如果没有相应的技术措施，则不可在可能影响到稳定性的区域进行开挖施工。3）在垫层的整个施工过程中都应确保边坡保持稳定，避免由于受到施工扰动导致边坡变形滑塌。4）将碎石垫层碾压结束后，若无法连续施工，则应洒适量的水润湿。5）当需要在夜间施工时，应合理安排施工顺序，在现场配备照明设施，避免铺筑层超厚。3.4 施工注意事项1）施工中应防止大面积下沉。导致大面积下沉的主要原因为没有严格按照相关要求进行施工，如分层厚度过大，垫层碾压遍数较少和没有在碾压开始前均匀洒水等。对此，垫层施工必须严格按照相关要求进行。2）施工中应防止局部下沉。导致局部下沉的主要原因为边缘与转角部位未能夯压密实，且留接槎没有按照相关规定进行搭接与夯实。对此，施工中必须对边缘与转角部位施工引起足够重视，按照规定认真做好留接槎。3）为确保垫层的密实度满足要求，应在分层施工的过程中做好密实度分层检查，当检查发现密实度不满足要求时，应立即处理。4）一般情况下，垫层的厚度应达到100 mm以上。3.5 施工保通措施1）该公路路线范围内绝大部分路段难以绕行，在施工中进行全幅施工，要求车辆单向行驶，这样势必对公路正常通行造成影响。在施工过程中应安排专人设置各类警示标志，并做好防护设施施工，以保证通行安全。2）开工前应提前发布公告，将指引标志设置齐全，安排专人负责维护交通，将可能对施工造成的影响和干扰降至最低。3）加强对全体进场人员的专业知识教育，确保施工人员正确认识保通对保证施工顺利完成的重要作用与意义，使所有人都能对保通引起足够的重视。4）该标段存在交叉路口，确保通行安全十分重要，在交叉口处应安排专人负责警戒，并在夜间施工中设置好各类照明设施与引路设施，以保证夜间施工和行车安全。4 结论综上所述，垫层是路面结构中主要承重层，其施工质量对面层质量与性能有直接影响，进而决定整个路面结构的使用寿命。通过以上对级配碎石垫层具体施工方法的分析和研究，得出下列结论。1）保证碎石级配的合理性是确保垫层各项技术性能的关键，施工中要以施工要求为依据确定适宜的掺配比例，同时采取必要措施防止施工中碎石产生离析等现象。2）为了使垫层达到要求的压实度，需要保证垫层处在最佳含水率，如果含水率较低，则会增加碎石颗粒摩擦力，对碾压后的密实度产生影响；而如果含水率较高，则可能会在碾压完成后产生“弹簧”现象。3）在垫层碾压过程中还要对碾压遍数予以严格控制，这是保证垫层达到均匀和稳定的重要环节，如果碾压遍数过多，会导致垫层结构破坏，反之则会使压实度无法满足要求。参考文献：1 张晓光.沥青路面改造项目路面级配碎石垫层施工技术J.建设监理，2021（8）：79-81.2 李志明.路面级配碎石垫层施工技术研究J.交通世界，2021（18）：80-81.3 蔡洁婷，江燕平.路面级配碎石垫层施工技术研究J.黑龙江交通科技，2020（12）：254-255.4 李小羊.公路路面级配碎石垫层施工技术分析J.黑龙江交通科技，2020（9）：251，253.5 王昌海.高等级公路级配碎石垫层施工质量控制探讨J.西部交通科技，2019（1）：4-6.61