瀝青穩(wěn)定碎石排水基層設(shè)計及技術(shù)應(yīng)用探析

摘要：作為公路工程路面早期損害的主要因素，水損害對路面質(zhì)量、使用年限影響巨大。如何提升瀝青路面質(zhì)量，必須重視瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工。文章在分析瀝青穩(wěn)定碎石排水基層路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過工程案例，對瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工材料準(zhǔn)備與施工工藝進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：瀝青穩(wěn)定碎石排水基層；公路工程；公路路面；水損害；路面質(zhì)量；使用年限 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U416 文章編號：1009-2374（2016）02-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.051

因“強基薄面”的制約，現(xiàn)階段，我國公路建設(shè)仍選取半剛性基層，此類基層具有高強度，能夠為路面提供有效支撐作用。但在裂縫與行車荷載的重復(fù)影響下，瀝青面層麻面、松散、網(wǎng)裂等現(xiàn)象較為嚴(yán)重。這些病害問題的長期存在不僅降低了公路工程施工年限，更會對瀝青路面結(jié)構(gòu)與應(yīng)用技術(shù)推廣造成嚴(yán)重阻礙。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前水穩(wěn)性是瀝青路面早期破壞的主要原因，其中70%～80%的路面損壞與水有關(guān)。為此，將排水基層設(shè)置到路面內(nèi)部，可有效解決以上問題，并達(dá)到延長柔性路面使用年限的目的。

1 瀝青穩(wěn)定碎石排水基層路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

將排水基層設(shè)置到瀝青路面結(jié)構(gòu)，可快速排出通過面層裂縫、孔隙與松散位置向路面結(jié)構(gòu)滲入的自由水，以降低因侵入水分而出現(xiàn)的路面結(jié)構(gòu)早期損壞現(xiàn)象。一般選取瀝青穩(wěn)定碎石進(jìn)行瀝青路面排水基層的修筑，在柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)中，基層模量通常在排水層模量以下，將排水層加入路面結(jié)構(gòu)后，由上到下剛度將不斷降低，但其屬于正序結(jié)構(gòu)，該情況下路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化較小。半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，基層模量將比排水層模量大出許多，此時其屬于“軟”夾層結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將對原有瀝青路面結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行改變，尤其是面層底部應(yīng)力情況。基于此，在瀝青碎石排水基層設(shè)計中，必須確保拉應(yīng)力不出現(xiàn)在排水基層內(nèi)部，才能提升排水基層的質(zhì)量。在半剛性基層瀝青路面各項參數(shù)（路表彎沉、拉應(yīng)力）計算中，應(yīng)嚴(yán)格遵循SHELL的BISAR程序進(jìn)行準(zhǔn)確計算。同時，根據(jù)我國瀝青路面設(shè)計規(guī)范、路表彎沉等進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命的計算。其公式如下：

式中：路面設(shè)計彎沉值為ld；竣工驗收彎沉值為l0；容許彎沉為lR；相對彎沉變化系數(shù)為AT；公路等級系數(shù)為Ac；面層類型系數(shù)為As；基層類型系數(shù)為Ab。

因理論彎沉值和實測彎沉值存有相應(yīng)誤差，可進(jìn)行綜合修正系數(shù)F分析：

式中：實際彎沉值為ls；理論彎沉值為l；標(biāo)準(zhǔn)車型輪胎接地壓強P；標(biāo)準(zhǔn)車型當(dāng)量圓半徑δ；土基回彈模量為E0。由以上公式可得出，半剛性基層路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命計算公式為：

柔性基層路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命計算公式如下：

2 工程案例

某高速公路總長度為35.326千米，其處于低山丘陵地區(qū)，地形具有較大起伏，切割嚴(yán)重，河溝交錯縱橫。其道路情況為雙向四車道，路面為瀝青混凝土材料，每小時100米為其設(shè)計時速，24米為其路基寬度。其試驗段瀝青路面與水泥穩(wěn)定碎石基層之間需求瀝青穩(wěn)定碎石基層（15厘米）ATPB-25。通過分析瀝青穩(wěn)定碎石排水基層設(shè)計，可對其施工材料、施工工藝進(jìn)行探究，以此對瀝青碎石排水基層應(yīng)用效果進(jìn)行評價與分析。

3 瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工材料準(zhǔn)備

3.1 瀝青

高黏度改性瀝青為瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工所需瀝青材料，工地實驗室應(yīng)對其各項指標(biāo)進(jìn)行檢驗，如針入度、延度、軟化點等。

3.2 集料

根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行集料粒徑規(guī)格分檔，90%～100%為各檔規(guī)格料上限百分通過量的范圍，0%～10%之間為其下限百分通過量。干燥、堅硬、清潔、無風(fēng)化等為細(xì)集料選擇的要求，一般選取機制砂作為瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工的細(xì)集料。根據(jù)工程建設(shè)規(guī)定，施工單位必須嚴(yán)格控制檢測頻率，如自檢為每500T一次，抽檢為2500T一次。

3.3 填料

根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定填料質(zhì)量技術(shù)要求，一般選取硅酸鹽水泥（32.5級）與生石灰粉（磨細(xì)）作為瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工的填料。在生石灰粉（磨細(xì)）選擇時，必須對其生石灰粉細(xì)度進(jìn)行有效控制。

4 瀝青穩(wěn)定碎石排水基層施工流程

4.1 拌和

根據(jù)批準(zhǔn)生產(chǎn)配合比規(guī)定對拌和所需各種材料，如瀝青、集料等進(jìn)行準(zhǔn)確計量，在允許范圍內(nèi)有效控制其計量誤差。在該過程中，必須對瀝青、集料加熱溫度等進(jìn)行掌握，一般情況下，瀝青溫度都會低于集料溫度20℃，在儲料倉熱拌混合料成品存儲后，其溫度降低幅度在10℃以內(nèi)，存儲時間則控制在24小時以內(nèi)。因瀝青穩(wěn)定碎石混合料為骨架空隙類材料，其施工溫度選擇應(yīng)盡可能與下限相近，在確保壓實度符合施工規(guī)定的基礎(chǔ)上，提升其耐久性。

4.2 運輸

混合料拌和后，通過自卸車直接向施工現(xiàn)場進(jìn)行運輸。選用整潔、有金屬底板的自卸汽車作為瀝青混合料的運輸車輛，應(yīng)清理干凈車槽內(nèi)部、車輛底部及兩邊。分3次進(jìn)行車輛裝料施工：車廂前部為第一次裝料；車廂后部為第二次裝料；車廂中部為第三次裝料。與拌和能力、攤鋪能力相比，車輛運輸能力應(yīng)高出一點，以此確保攤鋪施工的連續(xù)性。運輸施工中，可將篷布蓋在車輛混合料上，以降低水分嚴(yán)重流失。

4.3 攤鋪

根據(jù)試鋪現(xiàn)狀在合理配置攤鋪機的情況下進(jìn)行松鋪系數(shù)（1.15）的確定。材料運至施工現(xiàn)場后，根據(jù)放樣標(biāo)高在設(shè)計寬度范圍用攤鋪機均勻攤鋪混合料，要求具備平整的表面應(yīng)力，并與橫坡規(guī)定相符。根據(jù)攤鋪機械類型確定攤鋪寬度，其縱向施工縫必須與車道邊緣偏離15厘米以上的距離。排水基層施工中，可選取2臺以上攤鋪機進(jìn)行同時作業(yè)，其形式為梯形，其攤鋪重疊長度控制在5～10厘米。前后2臺攤鋪機距離則控制在10～30米，以此避免前面攤鋪混合料冷卻。要求混合料供給量必須與攤鋪需求量相符，在不出現(xiàn)離析現(xiàn)象的情況下，確保拌合料的均勻性。緩慢、均勻、連續(xù)為瀝青混合料攤鋪施工的要求，在整個攤鋪施工中，必須出現(xiàn)速度隨意轉(zhuǎn)換與停止的現(xiàn)象。并根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，對松鋪厚度進(jìn)行詳細(xì)檢測，確保其符合施工規(guī)定。

4.4 碾壓

相比普通瀝青混合料，瀝青穩(wěn)定碎石混合料具有較厚的攤鋪厚度，為確保嵌擠結(jié)構(gòu)的形成及避免損壞粗集料，施工企業(yè)必須重視碾壓施工。與本工程相結(jié)合，需選取2臺雙輪雙振壓路機（11～13噸）、2臺膠輪壓路機（20～30噸）、1臺鋼輪壓路機（7～11噸）進(jìn)行施工。

4.4.1 初壓。在混合料溫度較高情況進(jìn)行初壓施工，穩(wěn)定及提升鋪設(shè)層承載力為其施工作用。通過雙鋼輪壓路機進(jìn)行初壓施工，碾壓速度控制在每小時1.5～2千米，2遍為初壓碾壓最高次數(shù)。

4.4.2 復(fù)壓。鋪層強度符合施工規(guī)定后，可進(jìn)行復(fù)壓施工。為提升路面密實度，必須選用振動壓路機進(jìn)行復(fù)壓施工，揉搓壓實時可選用輪胎壓路機施工。根據(jù)工程需求選用雙驅(qū)雙振雙鋼輪壓路機作為振動壓路機施工，其重量為12t。根據(jù)鋪層厚度，薄層、次薄層路面（3～10厘米）應(yīng)選用0.3～0.55毫米的振動壓實振幅。

4.4.3 終壓。輪跡消除及路面平整度提升為瀝青混凝土路面終壓施工的作用。雙鋼輪靜作用壓路機作為終壓的施工機械，其行駛速度可控制在每小時2～4千米，最高碾壓次數(shù)為3遍以此達(dá)到輪跡消除的作用。

4.5 施工接縫

熱接縫作為攤鋪梯隊作業(yè)縱縫的處理方式。施工中預(yù)留部分完成攤鋪的混合料，寬度為10～20厘米之間，該部分不進(jìn)行碾壓作業(yè)，并將其作為后攤鋪部分的高程基準(zhǔn)面，隨后進(jìn)行跨縫碾壓施工，以此將縫跡徹底消除。熱接縫一般不用于半幅施工，如進(jìn)行半幅施工時，可進(jìn)行擋板加設(shè)與切刀切齊。另半幅攤鋪前必須清理干凈縫邊緣，并進(jìn)行黏層瀝青的一定量鋪撒。通過人工的方式在攤鋪施工后鏟除前半幅上層混合料。為確保排水基層具有良好滲透性，可選取平接縫進(jìn)行橫向接縫作業(yè)。接縫鋪筑時，可將部分熱混合料攤鋪在已壓實位置，并對其進(jìn)行預(yù)熱軟化，以此對新舊混合料黏結(jié)力進(jìn)行有效提升。

4.6 交通開放及養(yǎng)護(hù)

完成排水基層攤鋪工作后，必須及時將交通封閉并指派專人進(jìn)行看護(hù)，禁止排水基層受到行人、車輛的損壞。因瀝青穩(wěn)定碎石具有較大孔隙率，其表面粗糙，表面在車輛荷載下極易產(chǎn)生松散現(xiàn)象，為此在完成施工后，應(yīng)及時進(jìn)行瀝青下面層的鋪筑。下面層施工前，必須做好瀝青穩(wěn)定碎石排水基層養(yǎng)護(hù)作業(yè)，防止任何雜物，如沙土、石屑等進(jìn)入施工路面，對孔隙造成堵塞，降低排水能力。

5 結(jié)語

綜上所述，作為公路路面結(jié)構(gòu)的重要組成部分，路面基層也是公路建設(shè)極易產(chǎn)生質(zhì)量問題的結(jié)構(gòu)層，其在路基和路面之間起著承上啟下的作用。瀝青穩(wěn)定碎石排水基層技術(shù)作為公路路面施工的主要技術(shù)之一，因其具有施工便捷、成本低、強度高等特點，在公路路面施工中得到了廣泛的應(yīng)用與推廣。為此，施工企業(yè)必須嚴(yán)格遵循現(xiàn)場施工的實際情況，做好瀝青穩(wěn)定碎石排水基層設(shè)計工作，合理選擇施工材料，規(guī)范施工工藝，只有這樣才能有效控制公路工程路面基層施工的質(zhì)量。

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作者簡介：李雪想（1981-），女，河南濮陽人，供職于河南海威路橋工程咨詢有限公司，研究方向：公路工程與管理。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）