基層基面層施工技術(shù)研究

謝志雄

【摘要】在當(dāng)前的公路建設(shè)中，想要提高路面的質(zhì)量水準(zhǔn)，只從提高公路結(jié)構(gòu)的耐久性一個(gè)方面去考慮是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們必須對(duì)基層施工技術(shù)和基面層施工技術(shù)進(jìn)行研究，這樣才能使路面結(jié)構(gòu)保持完整，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，從而提高公路路面的使用壽命。

【關(guān)鍵詞】基層;基面層;施工;技術(shù);公路

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

22.132

1、引言

公路路面結(jié)構(gòu)能否經(jīng)久耐用主要還是由基層和基面層的層間粘結(jié)質(zhì)量來(lái)決定的。本文以國(guó)內(nèi)某段公路的原始路段和新建路段為例進(jìn)行施工技術(shù)研究，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采樣分析影響路面結(jié)構(gòu)使用壽命的因素。找出提高路面質(zhì)量等級(jí)的具體措施。根據(jù)該路段的原始路段現(xiàn)場(chǎng)取芯采樣，發(fā)現(xiàn)只能面層與上基層連接的芯樣進(jìn)行取芯采樣，無(wú)法對(duì)公路的下基層進(jìn)行取芯采樣。而從新建路段的現(xiàn)場(chǎng)取芯采樣結(jié)果上來(lái)看，上基層脫離了下基層，這些情況都是不正常，不合理的，嚴(yán)重制約著公路路面整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及耐用性。因此，本文重點(diǎn)研究基層和基面層的施工技術(shù)。

2、基層施工技術(shù)研究

2.1基層粘結(jié)性的力學(xué)計(jì)算

本文選擇國(guó)內(nèi)某公路段的路面維修工程案例為研究對(duì)象。該工程總長(zhǎng)22.7公里，交通量巨大，且大型運(yùn)輸車輛往來(lái)頻繁，該公路的原始基本結(jié)構(gòu)由瀝青混凝土路面和水泥穩(wěn)定碎石基層組成。方案中，需要對(duì)原始道路基層進(jìn)行強(qiáng)度為160兆帕的處理，根據(jù)施工方案設(shè)計(jì)的道路基層參數(shù)計(jì)算模型為：兩個(gè)當(dāng)量圓的半徑記作11厘米，其中圓中心距為32厘米，采用雙圓均布荷載，設(shè)計(jì)汽車輪胎壓強(qiáng)為0.9兆帕。假設(shè)道路的基層與面層之間是不間斷的，我們可以分析基層粘結(jié)狀態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)層的影響情況，在道路基層中的各個(gè)層之間，可以假設(shè)完全連續(xù)、半連續(xù)和完全滑動(dòng)的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算，得到拉應(yīng)力值為0.4152，此值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出水泥穩(wěn)定碎石基層的拉應(yīng)力的合理范圍，抗拉強(qiáng)度是不達(dá)標(biāo)的[1]。道路的基層就隨之被破壞開裂。

2.2基層施工質(zhì)量控制

為了避免道路基層間因粘結(jié)度不夠而出現(xiàn)破壞開裂，延長(zhǎng)公路路面結(jié)構(gòu)的壽命，我們根據(jù)結(jié)合現(xiàn)有的公路的施工技術(shù)水平，從多角度考慮，提出了新的基層施工質(zhì)量控制技術(shù)。

2.2.1基于水泥穩(wěn)定碎石的分層攤鋪施工技術(shù)

水泥穩(wěn)定碎石構(gòu)成了公路基層的基本形式。一般來(lái)講，基層的厚度大約為33厘米左右。從傳統(tǒng)情況上來(lái)看，原有的道路基層攤鋪施工設(shè)備無(wú)法一次性地對(duì)道路進(jìn)行攤鋪和壓實(shí)，只能分兩次進(jìn)行施工，分為上基層和下基層。這樣每層基層的攤鋪厚度才能小于20厘米。在下基層施工結(jié)束后一周，我們需要對(duì)其進(jìn)行灑水養(yǎng)生作業(yè)，在養(yǎng)生作業(yè)期間，需要對(duì)道路進(jìn)行全部封閉，車輛不可以正常通過(guò)，待養(yǎng)生結(jié)束之后，我們才能繼續(xù)進(jìn)行上基層的施工。在上基層施工操作之前，工人必須清理下基層作業(yè)面，避免下基層界面受到污染。但是，目前這種施工技術(shù)在整體性上還不具有優(yōu)勢(shì)，因此施工中的水泥凈漿質(zhì)量應(yīng)該按照每平米的1.3公斤左右來(lái)計(jì)量，以增加上基層和下基層的整體、聯(lián)系和緊密度。

2.2.2基于水泥穩(wěn)定碎石的基層整體施工技術(shù)

如果道路的水泥穩(wěn)定碎石基層之間沒(méi)有出現(xiàn)薄弱的粘結(jié)情況導(dǎo)致基層分離，我們就可以采用整體式施工技術(shù)來(lái)進(jìn)行施工，解決技術(shù)難題。目前，基于水泥穩(wěn)定碎石的整體式施工技術(shù)必須采用高標(biāo)準(zhǔn)的抗離析大功率攤鋪設(shè)備以及大噸位的激振力壓路機(jī)。對(duì)于整體式施工技術(shù)來(lái)講，需采用十三噸級(jí)的雙鋼輪設(shè)備進(jìn)行重復(fù)式碾壓，然后再用更高噸位的單鋼輪振動(dòng)碾壓，最后再使用膠輪壓路機(jī)完成最后的碾壓。施工結(jié)束后，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)壓實(shí)度，如果滿足規(guī)范要求，進(jìn)行養(yǎng)生作業(yè)。

3、基面層施工技術(shù)研究

道路路面是否能經(jīng)久耐用取決于基面層中上下層之間是否能粘結(jié)緊密，強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)。相關(guān)路面芯樣的研究表明，大部分路面破損開裂的基層與面層之間缺少整體性，導(dǎo)致脫離現(xiàn)象[2]。此外，根據(jù)芯樣分析結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)透層油使用的多少、透層油在何時(shí)何地進(jìn)行噴灑作業(yè)、不同種類的透層油的使用、下封層的油溫、下封層種類等因素也極大地制約著基面層的粘結(jié)穩(wěn)定性。透層油的作用是是基層和面層之間能夠平穩(wěn)的過(guò)度，增加層間的粘結(jié)強(qiáng)度。但是，過(guò)量食用會(huì)導(dǎo)致富油層的形成，反而使層間結(jié)構(gòu)變得很脆弱。目前，我國(guó)道路施工中使用的透層油的基本都是乳化瀝青。

3.1基面層粘結(jié)性的力學(xué)計(jì)算

本文選擇了國(guó)內(nèi)某段公路的瀝青路面改造方案來(lái)進(jìn)行基面層粘結(jié)性的力學(xué)計(jì)算。該路段交通量巨大，以瀝青混凝土和水泥穩(wěn)定碎石為基層。通過(guò)計(jì)算受力最不利點(diǎn)應(yīng)力，我們發(fā)現(xiàn)如果基面層的各層狀態(tài)發(fā)生了變化，應(yīng)力也隨之改變，因此，基面層粘結(jié)強(qiáng)度也對(duì)路面工程能否經(jīng)久耐用起到了極大的影響作用。

3.2基面層粘結(jié)性測(cè)試

通常，在基層上面設(shè)置透層和下封層可以增加層間粘結(jié)強(qiáng)度。下封層可以使碎石封層以及稀漿封層得到同步。斜剪、直剪、拉拔可以測(cè)試透層的粘結(jié)強(qiáng)。在本文的基層粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試中，采用的是斜剪測(cè)試。

3.2.1測(cè)試材料

測(cè)試中使用了水泥穩(wěn)定碎石基層集料、同步碎石封層碎石、稀漿封層石屑。其中，集料采用石灰?guī)r，透層采用乳化瀝青，同步碎石封層采用70號(hào)基質(zhì)瀝青[3]。

3.2.2測(cè)試原理

測(cè)試中，對(duì)水平荷載和豎向荷載、溫度作用下的基層面抵抗剪切破壞的能力進(jìn)行模擬，得到剪應(yīng)力公式：

（1）

式中， τ為基面層的各層之間的接觸面剪應(yīng)力;F代表最大壓力;A代表基層面的粘結(jié)面積。被破壞時(shí)，層間接觸面的剪應(yīng)力就會(huì)和層間界面的抗剪強(qiáng)度相等。

3.2.3測(cè)試方式

為了對(duì)道路路面的實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，計(jì)算出基面層在高溫、常溫、荷載等不同作用下的抗剪力，從而分析出變化規(guī)律，在文中，剪切測(cè)試與拉拔測(cè)試被用于基面層的粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試。

3.2.4測(cè)試件

測(cè)試件包括五個(gè)部分，分別為水泥穩(wěn)定碎石基層、噴灑透層油、封層、瀝青混凝土、切割設(shè)備。

3.2.5測(cè)試結(jié)果分析

由于每平米封層的最佳用油量?jī)晒镒笥?，?dāng)瀝青用量達(dá)到最佳時(shí)，我們可以看到同步碎石封層的抗剪力比封層的抗剪力高出很多。在高溫條件下，同步碎石封層的抗剪力也大大高于封層的抗剪力。因此，在夏季施工時(shí)，采用粘結(jié)強(qiáng)度高的改性瀝青是十分合理和具有優(yōu)勢(shì)的。

3.3合理化建議

為了提高施工質(zhì)量，增加耐用和使用壽命，結(jié)合測(cè)試結(jié)果，本文提出兩項(xiàng)建設(shè)性意見(jiàn)：

（1）合理控制透層油的噴灑時(shí)間及用量，每平米用量不能大于1斤，且噴灑時(shí)間應(yīng)當(dāng)在水泥穩(wěn)定碎石基層成型后24小時(shí)。

（2）同步碎石的下封層每平米的用油量控制在1.3公斤左右比較合理。在下封層施工結(jié)束后，需要全部封閉交通進(jìn)行養(yǎng)生作業(yè)。在路面達(dá)到基本強(qiáng)度后，即可解除封閉正常通行，車輪對(duì)下封層的壓實(shí)即可，無(wú)需其他設(shè)備。

結(jié)論：

本文通過(guò)研究基面層施工技術(shù)和基層施工技術(shù)總結(jié)出：

（1）路面的使用壽命受到基面層粘結(jié)、基層粘結(jié)等因素的極大制約。

（2）目前，基層和基面層粘結(jié)對(duì)路面的影響可通過(guò)分層攤鋪施工技術(shù)和整體式攤鋪施工技術(shù)來(lái)解決。