路面墊層施工技術(shù)在公路施工中的控制

牛 軍

（天水陸橋交通工程有限公司，甘肅 天水 741000）

1 工程地質(zhì)具體狀況

中興街是城市的主干路，限定的車速上限為45 km/h，道路紅線寬約50 m，雙向六車道，路面為混凝土。該項(xiàng)目地形平坦且車流向較小，西南側(cè)是農(nóng)業(yè)田地整體地形較為起伏，所屬場(chǎng)地是濱海平原地貌單元。場(chǎng)地上伏為海積層和人工填土，下伏使用花崗巖等。在公路工程建設(shè)過(guò)程中墊層施工是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工作人員必須要給予一定的重視，以此保證墊層質(zhì)量。對(duì)不同的公路地質(zhì)條件進(jìn)行探究，能夠幫助技術(shù)工人了解地理環(huán)境，并選擇合適路面墊層[1]。

2 材料控制研究

2.1 粗集料

粗集料指的是石灰?guī)r等礦物，或者也可以使用質(zhì)地堅(jiān)硬的鵝卵石，選擇礦物要求直徑超過(guò)5 cm，通過(guò)碎石機(jī)將礦石破碎成碎石,保證碎石率小于35%，針片狀顆粒要求小于25%[2]。

2.2 細(xì)集料

細(xì)集料指的是在碎石加工過(guò)程中產(chǎn)生的石屑，根據(jù)工程的要求，有機(jī)質(zhì)的含量應(yīng)小于1%，水洗顆粒直徑要在0.065 mm且通過(guò)率不能高于20%。

2.3 混合料

碎石集料為了符合工程要求需要達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。混合料的CBR 值至少需要大于40%，同時(shí)混合料碾壓需要保持最合適的水分后才能實(shí)行，通過(guò)重型擊實(shí)驗(yàn)將混合料壓實(shí)用于工程使用，同時(shí)要求需要達(dá)到95%以上，石料的壓碎值不超過(guò)30%。

表1 碎石集料顆粒組成范圍表

2.4 水資源

水資源的要求較高，需要使用沒(méi)有經(jīng)過(guò)其他污染源接觸且經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格的水。工作人員需要嚴(yán)格審核上述材料并確認(rèn)合格，由專業(yè)的工作人員對(duì)其進(jìn)行檢查，從原料、強(qiáng)度和混合物等多方面綜合考量,確認(rèn)合格后才能夠使用，保證施工效率和進(jìn)度[3]。底層材料中使用的沙礫要選擇質(zhì)量堅(jiān)硬的碎石和石料，不能使用容易產(chǎn)生粉塵的石料；此外，盡可能使用碎石能夠最大程度保證材料的清潔性。如果碎石上附帶了大量粉塵則不能作為備選。此外，用于骨架結(jié)構(gòu)的石料要具有一定強(qiáng)度，至少達(dá)到三級(jí)石料的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還需要選擇大于2 mm 的塑性顆粒，同時(shí)顆粒大小小于5 mm，如果施工過(guò)程中沒(méi)有更多的材料備選則使用5 mm 的顆粒，同時(shí)確保材料具有良好的滲透性。

3 施工控制

3.1 墊層需要具備一定的性能

墊層的核心作用是傳遞路面過(guò)往車輛和行人對(duì)路面的壓力，因此對(duì)墊層的彈性有較高的要求才能更好地分散荷載；在公路實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，因?yàn)槁访嫘枰獙⒆饔迷谲囖H上的作用力分散，所以對(duì)抗剪能力也有一定的標(biāo)準(zhǔn)；公路墊層不能是普通材料，為了滿足公路需求，要具備良好的彈性、水穩(wěn)性以及可塑性，否則在路面長(zhǎng)時(shí)間的施工過(guò)程中難以保證路面質(zhì)量。

3.2 墊層材料質(zhì)量過(guò)硬

該文針對(duì)路面墊層施工技術(shù)中對(duì)墊層材料要求進(jìn)行了闡述，指出了選擇過(guò)程中要提高標(biāo)準(zhǔn)。只有材料的準(zhǔn)備充分才能保證設(shè)計(jì)的公路符合國(guó)家和工程的要求，在壓實(shí)充分的前提下，強(qiáng)度和模量都能夠滿足工程要求，但墊層的水穩(wěn)性和透水性則難度更大。當(dāng)前墊層建筑標(biāo)準(zhǔn)中選擇的混合材料直徑應(yīng)在0.07 mm 以下，并要求具有良好的凍脹性。但是這樣的標(biāo)準(zhǔn)選擇的墊層材料缺少凝聚力，在外部環(huán)境的冷熱交替下發(fā)生膨脹最終對(duì)公路造成破壞，大大減少了使用壽命。

3.3 墊層整體具備較大滲透系數(shù)

墊層的混合材料的直徑要在0.07 mm 以下且顆粒含量越低越好，墊層的空隙將會(huì)更高，這樣能夠降低液體的毛細(xì)作用，達(dá)到良好的防水效果。公路在建設(shè)中設(shè)計(jì)人員要考慮到避免冷凍和膨脹導(dǎo)致路基裂縫的情況。在中興街公路建設(shè)過(guò)程中工作人員設(shè)置質(zhì)量監(jiān)管部門(mén)就變的更加有必要。在公路建設(shè)中需要明確提出質(zhì)量檢測(cè)需要執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，才能不會(huì)因用材的問(wèn)題導(dǎo)致施工延期，影響經(jīng)濟(jì)水平[4]。

3.4 施工要求和標(biāo)準(zhǔn)

如果墊層的材料只有碎石及混砂，就需要對(duì)二者進(jìn)行碾壓，經(jīng)過(guò)碾壓后的混合礦石放入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，混合后的礦石用于公路鋪展。在鋪展過(guò)程中也要避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象，如果一旦發(fā)生就需要重新放入攪拌機(jī)攪拌。如果仍然出現(xiàn)離析問(wèn)題就需要更換墊層的材料。為了保證公路的順利完成，施工企業(yè)采用推土機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，如果最初的壓實(shí)度不足將會(huì)導(dǎo)致后續(xù)部分路段壓實(shí)不足。在墊層施工后需要將路面周圍封閉，在墊層的荷載力不能更好地凝聚時(shí)，如果有大型車輛路過(guò)將會(huì)造成路面損壞甚至斷裂。雖然墊層表面破壞不會(huì)對(duì)整條公路造成影響，但是工作人員要確保在下一段路面鋪設(shè)前進(jìn)行壓實(shí)工作，使墊層表面處于完好且穩(wěn)定的情況。

3.5 下承層準(zhǔn)備階段

工作人員首先要對(duì)下承層進(jìn)行全面檢查，確定使用的技術(shù)能夠滿足施工要求，經(jīng)過(guò)檢查后需要工作人員清掃路槽，使表層更加平整和干凈，不會(huì)出現(xiàn)翻漿等工程問(wèn)題，并在路基上灑水保持公路潮濕[5]。

3.6 測(cè)量掛線控制

一方面要恢復(fù)中樁，每間隔10 m 設(shè)立1 個(gè)樁，以墊層的寬度為參考依據(jù)更加精準(zhǔn)地設(shè)立樁，在外樁兩側(cè)60 cm 處設(shè)置支撐桿，并通過(guò)傳感臂和控制線的作用對(duì)鋼絲繩進(jìn)行掛設(shè)。另一方面需要開(kāi)展水準(zhǔn)測(cè)量工作，對(duì)下承層的實(shí)際高程多次測(cè)量以確保準(zhǔn)確。通過(guò)試驗(yàn)段施工的松鋪系數(shù)為理論支撐計(jì)算標(biāo)高，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)坡度對(duì)內(nèi)外邊樁的高程預(yù)估，結(jié)合推算的結(jié)果將控制線標(biāo)高調(diào)整在合理位置，并將其作為在混合料攤鋪過(guò)程中調(diào)整標(biāo)高的標(biāo)準(zhǔn)。

3.7 混凝土混合料配比

水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度要求和設(shè)計(jì)上需要用28 d 抗彎拉強(qiáng)度f(wàn)cm，能夠滿足工程施工的需要，見(jiàn)表2。路面混凝土適配彎拉強(qiáng)度f(wàn)c確定方式流程如下所述。

表2 混凝體設(shè)計(jì)強(qiáng)度及彈性標(biāo)準(zhǔn)

3.7.1 無(wú)施工離差系數(shù)

式中：fc為混凝土配置彎拉強(qiáng)度，k為提高系數(shù)，通常為1～1.15，fcm指混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度。

3.7.2 有施工離差系數(shù)

式中：t為彎拉抗折強(qiáng)度系數(shù)，高速公路保證率達(dá)到97%，t=20.5，一級(jí)公路保證率達(dá)到94%，t=1.65，二級(jí)公路為85%，t=1.27，三級(jí)和司機(jī)公路保證率為88%，t=1.05。Cv是彎拉抗折強(qiáng)度離差系數(shù)與施工技術(shù)有所關(guān)聯(lián)。混凝土等級(jí)：Cv小于0.10時(shí)為優(yōu)秀，Cv為0.10～0.15 時(shí)為良，Cv為0.15～0.20 時(shí)為差。

3.7.3 水灰比（w/c）計(jì)算方式

碎石混凝土：w/c=1.5685（fc＋1.0096-0.3485fs），w/c=1.04-fc/1.38fs，其中fs是水泥膠標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。上述兩式取得平均值為采用值。

礫石混凝土：w/c=1.2615/（fc＋1.5490-0.4565fs）。w/c=1.04/1.35fs，上述兩式取得平均值為采用值。通過(guò)公式計(jì)算出水灰比，同時(shí)考慮到減水效果，以此能夠滿足路面墊層的技術(shù)要求[6]。

3.8 混合料運(yùn)輸

級(jí)配碎石混合料經(jīng)過(guò)拌和工序加工后需要通過(guò)裝卸車將混合料運(yùn)輸?shù)焦肥┕がF(xiàn)場(chǎng)，并使用專業(yè)化的設(shè)備對(duì)其攤鋪?；旌狭闲旭傊幸校苊馑俣容^快，出現(xiàn)離析現(xiàn)象?；旌狭线\(yùn)輸時(shí)也要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的攤鋪能力、運(yùn)輸條件、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)近等綜合考慮，避免出現(xiàn)混合料不足難以維持工程的情況。另外需要在混合料上做好保護(hù)工作，避免運(yùn)輸時(shí)水分蒸發(fā)[7]。

3.9 混合料攤鋪

混合料攤鋪需要使用專業(yè)的攤鋪機(jī)器進(jìn)行，此外攤鋪機(jī)還能夠發(fā)揮夯實(shí)的作用[8]。首先由2 臺(tái)攤鋪機(jī)共同協(xié)作進(jìn)行工作，公路主線的單幅路需要一次成型，待攤鋪的長(zhǎng)度約為10 m后另一個(gè)機(jī)器跟進(jìn)，二者之間的距離約8 m。攤鋪時(shí)松鋪系數(shù)按照1.35 調(diào)控。兩臺(tái)機(jī)器設(shè)備行走的路線要有約100 mm 的重疊，攤鋪機(jī)要?jiǎng)蛩偾斑M(jìn)，時(shí)速不能超過(guò)1.6 m/min。需要注意的是攤鋪過(guò)程中不能突然提速或減速，如此才能保證攤鋪的質(zhì)量一致。攤鋪機(jī)準(zhǔn)備工作是需要根據(jù)松鋪的厚度安裝熨平板[8]。在下方使用長(zhǎng)度60 cm、寬20 cm 的支墊，確保支墊的厚度比松鋪厚度高約1 cm。運(yùn)輸車需要在距離攤鋪機(jī)約30 m 停下并掛空擋。當(dāng)攤鋪機(jī)靠近時(shí)，將混合料寫(xiě)入料斗當(dāng)中，全部的緩和料裝卸完畢后運(yùn)輸車才能夠離開(kāi)，而后續(xù)的新運(yùn)料車跟進(jìn)提供混合料，避免出現(xiàn)斷料，影響工程運(yùn)行[9]。

3.10 混合料碾壓

在施工時(shí)需要確定各個(gè)參數(shù)，對(duì)碾壓工作進(jìn)行嚴(yán)格把控?；旌狭夏雺喊? 個(gè)環(huán)節(jié)，分別為初壓、復(fù)壓和終壓。不同環(huán)節(jié)的碾壓要求和標(biāo)準(zhǔn)如下：1）出壓。XS220 壓路機(jī)進(jìn)行第一次靜壓。2）復(fù)壓。由XS220 壓路機(jī)振壓2 次，采用先輕后重的方式，并再用XS262 進(jìn)行第二次強(qiáng)振壓。3）終壓。使用XP302 進(jìn)行靜壓，直到表面的根基完全消失。根據(jù)碾壓混合料設(shè)計(jì)的強(qiáng)度f(wàn)cm來(lái)計(jì)算適配彎拉強(qiáng)度f(wàn)c:

式中：Cv為混凝土抗彎拉強(qiáng)變異系數(shù)，fny為最佳安全彎拉強(qiáng)度。

4 路面墊層技術(shù)細(xì)節(jié)及依據(jù)

4.1 地基承載力計(jì)算

4.1.1 路面墊層施工中基礎(chǔ)底面壓力需要符合以下規(guī)定

軸心荷載作用時(shí)：Pk≤fa，其中Pk為基礎(chǔ)地面平均壓力值，fa為修正后的基地承載力。偏心荷載作用時(shí)除了軸心荷載的要求以外還需要符合下列要求：

Pkmax≤1.2fa，Pkmax指基礎(chǔ)地面邊緣最大壓力值。

4.1.2 基礎(chǔ)地面壓力可以使用下列公式確定

當(dāng)軸心荷載作用時(shí)

式中：Fk為上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面豎向力值，GK為基礎(chǔ)自重與土重，A為基礎(chǔ)底面面積。

當(dāng)偏心荷載作用時(shí)：

式中：Mk為作用于基礎(chǔ)地面力矩值，W為抗拒值，Pkmin是基礎(chǔ)地面邊緣最小承壓值。路面墊層基礎(chǔ)底為矩形時(shí)，同時(shí)偏心距e＞b/6 時(shí)Pkmax如公式（5）所示。

式中：l為垂直角度作用方向的基礎(chǔ)地面邊長(zhǎng)，a為合力作用點(diǎn)到基礎(chǔ)地面最大壓力邊緣二者之間的距離。

4.2 路面墊層技術(shù)施工細(xì)節(jié)

由于墊層技術(shù)的使用通常是為了能夠保證路面隔絕高溫、便于排水以及防止路面凍裂等，因此常常被用于路基潮濕或者有翻漿情況的地段。一些地區(qū)的地下水位較高，墊層技術(shù)的使用能夠更好地發(fā)揮隔離效果，在氣溫較低地區(qū)鋪設(shè)底層能夠防止地基冷凍斷裂。墊層不僅能夠在外部環(huán)境變化中起到保護(hù)作用，同時(shí)還能分擔(dān)路面?zhèn)魇谙碌膲毫?，保護(hù)地基不會(huì)形變。在該高速公路的路面墊層施工過(guò)程中需要將材料提前準(zhǔn)備，同時(shí)要做好出現(xiàn)突發(fā)情況的準(zhǔn)備，要由專業(yè)人員選擇材料。一方面要選擇石材硬度較高且不會(huì)受到環(huán)境影響更加穩(wěn)定的類型，碎石和沙礫常于施工當(dāng)中，同時(shí)石材的強(qiáng)度不是越高越好，需要低于材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)碎石含灰量較低時(shí)，需要降低碎石的使用量，因?yàn)樗槭窟^(guò)多會(huì)損失大量水分，含水量較低將影響墊層的質(zhì)量和壓實(shí)性。沙礫經(jīng)過(guò)加工后主要有3 種規(guī)格：1 mm～5 mm，5 mm～15 mm 以及超過(guò)15 mm。材料的準(zhǔn)備需要較長(zhǎng)的周期，以此來(lái)保證材料的規(guī)格和質(zhì)量符合路面墊層的需要。

墊層的初步形態(tài)完成后就要逐層碾壓，通過(guò)混合物能夠讓墊層更加契合。當(dāng)混合物中的水分高于墊層時(shí)使用壓路機(jī)將其碾壓，將多余的水分?jǐn)D壓出去。壓路機(jī)的施壓重量最少為10 t，使用過(guò)程中操作人員要保證流程的正確，首先讓壓力機(jī)靜止不動(dòng)，并緩慢碾壓第一次，隨后調(diào)換震動(dòng)形態(tài)碾壓第二次，最后再轉(zhuǎn)為靜壓進(jìn)行第三次。整個(gè)過(guò)程需要根據(jù)公路的路段情況及時(shí)調(diào)整，由于該公路是直線狀態(tài)，所以需要2 個(gè)壓力機(jī)從兩端開(kāi)始碾壓；對(duì)于部分地勢(shì)較高的路段就需要從中間開(kāi)始向兩端碾壓，碾壓要遵循由緩到快的過(guò)程。在混合料的碾壓過(guò)程中不能突然停車，非必要時(shí)也不能掉頭，以便于提高該路段的路面墊層的標(biāo)準(zhǔn)。在碾壓工作前需要使用水平尺和直尺檢查路面墊層的角度是否平整，如果發(fā)生傾斜，就需要施工人員手動(dòng)修正該區(qū)域。碾壓時(shí)要壓力機(jī)要在路面上停留一段時(shí)間，橫向深入16 cm 后再進(jìn)行接縫操作，整個(gè)過(guò)程符合施工標(biāo)準(zhǔn)后再掉頭。為了避免空氣和水分的接觸，已經(jīng)處理好的墊層還需要使用塑料布整體覆蓋，避免水分的蒸發(fā)和太陽(yáng)直射。

5 試驗(yàn)檢測(cè)

5.1 控制項(xiàng)目

級(jí)配碎石和嵌縫材料需要滿足設(shè)計(jì)方案和工程的需要，根據(jù)材料進(jìn)場(chǎng)順序和批次不同，每批次都需要隨機(jī)抽查并生成檢驗(yàn)報(bào)告；對(duì)于級(jí)配碎石墊層的壓實(shí)度，需要至少達(dá)到98%，而底基層則要超過(guò)96%。通常每1 000 m2就需要隨機(jī)抽查一個(gè)位置，采用灌水或灌沙的方式有效檢驗(yàn)。此外，墊層彎沉值應(yīng)當(dāng)符合公路設(shè)計(jì)要求，每隔20 m 就需要安插監(jiān)測(cè)點(diǎn)并使用彎沉儀檢測(cè)。

5.2 一般控制項(xiàng)目

一方面對(duì)于墊層的平整程度和堅(jiān)實(shí)狀況以及是否受到外部環(huán)境影響發(fā)生推移等問(wèn)題都需要檢查，使用直觀的方式驗(yàn)證。級(jí)配碎石墊層的壓實(shí)度要達(dá)到97%且彎沉值不得超過(guò)72 μm。對(duì)于墊層檢查項(xiàng)目以及要求和次數(shù)方法、存在最大偏差具體見(jiàn)表3。

表3 墊層檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的城市化進(jìn)程處于高速發(fā)展過(guò)程中，因此不同地區(qū)都大力發(fā)展高速公路的建設(shè)，墊層是公路路面的極為重要的一個(gè)部分，其施工質(zhì)量和完成效率將對(duì)路面結(jié)構(gòu)和施工進(jìn)度有重要的影響，因此施工中必須要結(jié)合材料情況、周圍環(huán)境等綜合制定，以確保墊層施工順利進(jìn)行，并保證公路和經(jīng)濟(jì)效益的增加。在工程實(shí)施過(guò)程中，工作人員對(duì)路面墊層技術(shù)的應(yīng)用有深入的了解，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控，調(diào)整施工流程，進(jìn)而保證墊層施工的進(jìn)度，為城市建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。