碎石墊層施工技術在高速公路建設中的應用

龔靖

（新疆交通建設管理局項目執行二處，新疆 烏魯木齊 830000）

一、引言

在高速公路發展進程中，瀝青路面因具備良好的性能和比水泥路面更好的行車舒適性而被廣泛應用。根據交通運輸部門的統計結果顯示，目前我國已建成的高速公路中，水泥路面占比不超過10%，絕大多數道路采用瀝青路面形式建設。此外，由于受到早期經濟水平和施工技術的限制，我國公路行業一直采用半剛性基層瀝青路面，并且這類強基薄面的修筑原則沿用至今，半剛性基層在造價上遠低于柔性基層，且抗變形和承載性能比柔性基層更佳，無論是受到雨水浸泡，還是處于低溫環境中性能都較為穩定。然而，隨著半剛性基層的普及推廣，部分地區應用后出現了一些問題，首先是因干縮和溫縮產生的裂縫，裂縫向上發展形成反射裂縫，向下發展則會使得基層開裂貫通，然后路基在雨水沖刷作用下，形成嚴重的唧泥病害，嚴重降低路基的承載能力，且在處治唧泥病害時需要處理至路基頂面，養護成本較高。為了解決公路因水損壞頻發唧泥病害，本文提出了在半剛性基層下鋪設級配碎石墊層來排除水分，以此來減少路面的水損壞病害。

二、工程概況

某高速公路全線長253.57km，所處地區降水充沛，部分路段因長期經受水損害出現病害。經調查發現，該高速公路K175+300～K198+600路段唧泥病害最為嚴重，在鉆芯取樣后發現芯樣完整度較差，基層完全破碎，相關專家研究決定，對該高速路面面層和基層實施銑刨處治，并在土基處治完成后，鋪設級配碎石墊層以減少道路水損害。該高速路面結構如表1所示。

表1 道路結構組成

三、碎石墊層的作用

碎石墊層常用于公路路基與底基層之間，主要起到分隔帶的作用，改善路基土壤溫度和濕度狀態，避免基層受到路基中毛細上升水產生的脹凍等影響。當公路受到車輛荷載作用時，荷載通過面層和基層傳遞到碎石墊層，能夠使應力均勻擴散至土基中，在一定程度上避免路基土出現不均勻沉降和變形等問題。

碎石墊層的主要作用體現在以下幾個方面：作為底基層與路基土之間的過渡層，在一定程度上可以提高路基承載能力，減少路基土不均勻沉降；當基層中的水分進入碎石墊層后，能夠橫向排出，避免水分對路基土產生沖刷作用，從而引發唧泥病害；作為過渡層能夠有效隔離路基土中的地下水或毛細上升水，減少道路翻漿產生脹凍等病害；碎石墊層在一定程度上能夠避免路基土產生裂縫，當路基土由于沉陷等原因產生裂縫時，碎石墊層能夠在面層傳遞荷載時調整位置，使得應力重新均勻分布，避免裂縫擴大。

四、級配碎石墊層施工工藝

目前，常用的級配碎石墊層施工方式主要有兩種：一種是先采用拌和機拌和級配已設計完成的碎石，拌和完成后再采用攤鋪機施工，雖然這種方式成本較高，但施工質量能夠得到充分保障，級配碎石攤鋪均勻，且空隙率較小，能夠形成一定強度，提升公路的承載能力。另一種是現場直接通過平地機和推土機攤鋪，該方法缺點明顯，不能夠保證碎石攤鋪均勻。該項目主要綜合采用這兩種方式施工。

（一）施工準備

施工前的準備工作是提高墊層施工質量的關鍵步驟，該項目準備工作主要包括準備施工材料、鋪筑前清掃路面和準備路面壓實設備。

準備施工材料時，首先要確定各粗細集料的用量，根據設計文件要求確定集料的最大粒徑，將集料按尺寸從小到大0mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～19mm、19mm～26.5mm備料，根據不同粒徑分別堆放，為集料拌和做充分準備。同時，檢查集料是否潔凈，如果集料中有泥土或雜質混入應當提前清洗。清洗干凈后，需要對集料實施灑水處理，保證集料在拌和前能夠達到吸水飽和狀態。

級配碎石墊層鋪筑前，應當安排施工人員清理銑刨后的基層，保證下承層無其他雜物。清掃完畢后，應當采用15t以上的鋼輪壓路機反復碾壓路基土，碾壓的同時測定其干濕狀況和壓實度情況。當路基過于干燥時，應當適當灑水，保證路基含水量略低于最佳含水量。

（二）級配碎石的拌和

常用的級配碎石拌和方法有路拌法和廠拌法。路拌法適用于低等級公路，優點是拌和速度較快，能夠迅速投入使用，節約運輸成本；缺點是碎石拌和均勻性不足。廠拌法是采用大型機械設備拌和，級配控制更加合理，效率也更為高效。經過綜合考慮后，該項目選用廠拌法。級配碎石在運輸過程中會導致水分流失，因此，拌和時需要根據當地實際情況向級配碎石中摻加水，如陰天或者雨季施工，可以適當控制級配碎石含水量略低于最佳含水量，晴天施工則應控制級配碎石含水量略高于最佳含水量。當含水量較低時，粗細集料不能充分拌和均勻，影響級配碎石整體模量，當含水量較高時，級配碎石中的水分可能會下滲影響土基層，甚至產生彈簧效應，因此，含水量是拌和過程中需要嚴格控制的因素。

（三）級配碎石的運輸

由于級配碎石表面含有水分，運輸前需要徹底清理運料車廂，避免雜質或灰塵污染級配碎石。運輸車運料前需要分批次裝料，避免粗細集料產生離析現象，此外在裝料時不宜將車廂裝得太滿，避免運輸過程中集料外溢，造成不必要的浪費，同時運輸過程中為避免級配碎石水分散失，應當提前加蓋篷布做好保濕措施。卸料時，應采用側向卸入裝載機的方法，避免集料堆積成過高錐形，產生離析現象。

（四）級配碎石的攤鋪

該項目主要通過兩種方式攤鋪：一是先采用推土機初步整平堆積的級配碎石，然后再輔以人工通過平地機精細整平，對于機械整平盲區，現場施工人員應及時撒布碎石，保證攤鋪均勻。二是運料車卸料至攤鋪機中實施攤鋪整平，該方法明顯優于前者，是該項目主要采用的攤鋪方法。

（五）級配碎石的碾壓

級配碎石的碾壓主要是通過振動效果使得粗細集料分布均勻，形成較為密實的嵌擠結構，使級配碎石具有一定的強度和承載能力，因此，級配碎石的碾壓是墊層施工工藝中的一道重要工序。具體碾壓方式如表2所示。

表2 級配碎石墊層碾壓工藝方案

（六）級配碎石墊層接縫處理

級配碎石接縫處理是施工工藝最后一道關鍵工序，碾壓時，應在橫縫搭接處預留5m距離不壓實，待下次施工攤鋪完成后，確保該預留位置含水量符合要求的同時，完成同步碾壓。

五、結語

為研究路面墊層施工技術在高速公路建設中的應用，本文結合高速工程項目實例，詳細介紹了路面墊層的施工工藝技術，研究結果表明，采用合理的路面墊層施工技術可有效提高公路的整體強度和穩定性能，具有一定的可行性和實用性。