火洲風庫大厚度水穩基層養生方法

鄭澤君

摘要：為了評價大厚度水穩基層施工滴灌，一布一膜和薄膜+土工布養生新方法在大風高溫氣候地區的適用性，保證大厚度水穩基層整體質量，本文以連霍國家高速公路G30吐魯番至小草湖段公路建設項目大厚度水穩基層養生為實例，介紹大風高溫氣候下大厚度水穩基層養生新方法。結果表明，三種大厚度水穩基層養生新方法在大風高溫氣候下是可行的，各項試驗指標均符合設計及規范要求。為后期大風高溫氣候下大厚度水穩基層養生提供經驗。

關鍵詞：道路工程；水穩基層；大風高溫

0.引言

目前高速公路水穩基層常規施工工藝為分層施工，水穩基層養生至少需要2次，施工成本高、周期長。但隨著路面施工機械設備不斷更新發展，路面水穩基層施工工藝也在不斷地創新，國內公路工程行業水穩基層攤鋪已經采用了大厚度整體成型工藝，但大厚度水穩基層施工養生工藝尚有待繼續優化和完善。尤其在保證水穩基層工程質量前提下，針對新疆吐魯番地區氣候干旱、大風，水資源缺乏等不利天然因素，如何保證大厚度水穩基層養生有效、節水、節能是一個重點施工技術問題。因此，在新疆公路建設步伐的不斷加快下，連霍國家高速G30吐魯番至小草湖公路工程項目全線水穩基層均采用大厚度整體一次成型施工工藝，并且各標段結合當地特殊氣候環境情況，分別采用滴灌養生，一布一膜覆蓋養生和薄膜+土工布覆蓋養生。本文結合現場實際施工情況，對本項目大厚度水穩基層養生新方法進行探討。

1.工程概況

連霍國家高速公路G30吐魯番至小草湖段公路建設項目位于吐魯番市境內，路線經過鄯善縣、吐魯番高昌區、221團、托克遜縣。起點位于既有G30高速公路吐峪溝收費站以西400m的Y1K3360+160處，終點位于小草湖立交前K3466+756.63處，與G30高速小草湖至烏魯木齊項目順接，路線全長106.59663km。本項目地處著名的“三十里風區”和“百里風區”的吐魯番境內，夏季風大、高溫，極端最高氣溫達到49.6℃，有“火洲”、“風庫”之稱。本項目主線路面水穩基層設計為：34cm（36cm）5%水泥穩定砂礫基層，均采用大厚度整體一次成型施工工藝。

2.水穩養生措施

2.1養生背景

水穩基層具有良好的板體性，整體承載能力強以及施工快速方便等特點，因而被廣泛應用于高等級公路道路基層中。但干旱大風地區的水穩基層由于受晝夜溫差大、高溫時間長、地表溫度高、水資源匱乏等氣候環境的影響，養生如果不及時、恰當，就會加快干縮、溫縮裂縫現象的出現，從而影響水穩基層的整體質量，后期就會導致瀝青路面出現發射裂縫。所以為保證水穩基層的強度，確保路面基層施工結束后有足夠的荷載承載能力，必須對水穩基層及時進行合理的養生。本項目施工中為保證水穩基層的施工質量，同時考慮到施工期間本地區的氣候條件，確保在大風高溫氣候條件下，防止水分蒸發和土工布被大風刮走，采用以下三種新的養生方法。

2.2 薄膜+土工布覆蓋養生

2.2.1 薄膜+土工布覆蓋養生工藝

（1）水穩基層攤鋪、碾壓完成經試驗達到規范要求后，隨即進行灑水，先用水車進行噴霧狀灑水，禁止采用高壓噴射，防止對水穩造成離析；

（2）灑水完成后，立即進行薄膜的覆蓋，覆蓋時縱橫向均搭接30cm，基層頂面寬度為12.35m，薄膜寬度為2.5m，單幅橫向須覆蓋6節，薄膜覆蓋時采用一簡易活動滾軸安裝于每一卷養生薄膜上在路面上依次排開，人工拉動滾軸向前攤鋪覆蓋；

（3）薄膜覆蓋的同時土工布及時跟進覆蓋，土工布寬度為7m，覆蓋時橫向豎向均搭接為1m，單幅須覆蓋2節，可滿足寬度要求；

（4）覆蓋完成后要對搭接處進行固定，用環保袋裝砂2.5～5kg，保證環保砂袋的壓實效果，縱向、橫向布置寬度均為2～3m）。

2.2.2施工中注意事項

（1）因大風高溫天氣時，表面水分蒸發量很大，水穩施工灑水完畢后立即進行鋪設薄膜和土工布，間隔時間越短越好；（2）薄膜和土工布鋪設時，必須保證薄膜和土工布完好，損壞的應進行更換，保證基層搭接后形成封閉空間；

2.3 一布一膜覆蓋養生

2.3.1 一布一膜養生工藝

（1）水穩基層攤鋪、碾壓完成經試驗達到規范要求后，隨即進行灑水，先用水車進行噴霧狀灑水，禁止采用高壓噴射，防止對水穩造成離析；

（2）灑水完成后，將一布一膜包裝卷在水穩層層面上一字排開，固定住一端，并緊貼水穩基層表面，確保膜能充分吸水、均勻鼓起。然后用一根長3.5m左右的尼龍繩套住鋼筋的兩頭，由一個人倒拖養護膜卷向前鋪設，隨后第二個人按同樣的方法緊跟其后，相鄰一布一膜的搭接寬度要確保在30cm以上。水穩基層邊部必須用一布一膜包住，并預留30cm左右用來壓置環保砂袋。

（3）覆蓋完成后要對搭接處進行固定，用環保袋裝砂2.5～5kg，保證環保砂袋的壓實效果。鋪設一段后即進行覆壓一布一膜（距離視施工情況而定，以能確保已鋪設好的膜不被風刮開、吹走為準，一般覆養生膜后5m～10m后開始），沿水穩基層中間及兩側邊緣，順鋪設方向，用環保砂袋順次將鋪好的一布一膜壓住，防止被風吹走，砂袋橫向間隔4m，縱向間隔1-2m。

2.3.2 施工注意事項

（1）因大風高溫天氣時，表面水分蒸發量很大，水穩施工灑水完畢后立即進行一布一膜，間隔時間越短越好；（2）一布一膜在鋪設時，必須保證養生膜完好，養生膜損壞的應進行更換，保證基層形成封閉空間。（3）一布一膜縱橫向搭接長度及環保砂袋縱橫向布置間距需嚴格執行，保證刮大風時，不被吹起；（4）安排專人檢查養生情況，如發現一布一膜有破損或者被吹開的情況，應立即重新灑水覆蓋嚴實。

2.4 滴灌養生

2.4.1 重力滴灌系統

重力滴灌系統是一種不靠動力驅動的滴灌設備，主要由蓄水池、閥口控制部分、輸水管道、滴灌管等部件組成。它利用重力的原理，靠水源高度產生的自身壓力，通過主管道、支管道及供水管網實現供水。該系統不受水源和布設規模的限制，使用靈活方便，經濟實用。

（1）系統控制及儲水罐設置

重力滴灌的系統控制主要包括過濾器、閥門控制裝置等。用可移動的容量10～20 m3左右的儲水罐蓄水，儲水罐中水位要高于水穩基層施工頂面30～100 cm，為了提高滴灌均勻度，儲水罐最好設置于水穩基層施工段中部，儲水罐內設1個80目的過濾器，在距儲水罐底部10 cm的位置設置出水口，其出水口經閥門與輸水管相接，并在儲水罐底部設置排污口。

（2）滴頭和滴灌管的連接

重力滴灌系統為低壓管網輸水，一般采用PE管，管件主要有直接、三通等，主管道后連接滴灌管，滴灌管由彈性毛管和可拆裝的內鑲式滴頭組成。可根據出廠時已按每50 cm長度并已預裝滴頭的滴灌管，將其連接成需要的長度。

（3）滴灌管的鋪設

將滴灌管沿已經完成碾壓的水穩基層面上鋪設，將滴灌管的一端與直徑12 cm或16 cm的聚乙烯三通管上的接頭相連，另一端彎折封閉。每3m打1根水泥釘用綁扎絲固定，以防止大風將滴灌管吹移位。

（4）現場滴灌養生

碾壓完成并經壓實度檢驗合格后，立即進行養生。將儲水罐閥門打開，使水在重力作用下自流，檢查每根滴管末端是否有水，待出水后彎折末端。單幅水穩基層表面縱向均勻布設15～20根滴管為佳，每小時耗水約4.8m3，一罐水可滴灌約3h，一般每滴灌2h關閉1h，再開放2h，由專人看管，以水穩基層表面處于潮濕狀態為宜。儲水罐加水采用水車補給，當氣溫達到35℃以上時，根據水穩基層表面潮濕狀態，及時進行補水。

2.4.2 施工中注意事項

（1）每天水穩基層施工前，提前布置好儲水罐并蓄滿水，準備工作需做充分；待水穩基層碾壓結束且質量檢測合格后，立即布設其余滴灌養生設備，縮短間隔時間，避免初期因養生不及時，導致干縮裂縫的出現。（2）布置水穩基層頂表面的滴灌管時，水泥釘必須打牢固，用扎絲綁扎固定，以防止大風將滴灌管吹移位。（3）養生期內的水穩基層，需安排專人進行負責巡查，因大風高溫天氣，加快養生水的蒸發，根據水穩基層表面潮濕狀態，對儲水罐中的存水量進行觀察，及時安排協調水車進行補水。

3.成本對比分析

3.1 薄膜+土工布覆蓋養生成本分析表（如表1）

3.2 一布一膜覆蓋養生成本分析表（如表2）

3.3 滴灌養生成本分析表（如表3）

以上成本分析均以200m養生施工段計算，通過3種養生方法成本分析比較發現，滴灌養生施工成本均略高于一布一膜覆蓋養生和薄膜+土工布覆蓋養生，但是滴灌養生法可作為大風頻繁地區水穩基層養生最佳選擇，用該方法能長期保證大風地區水穩基層養生效果，可根據不同施工段氣候特征，選擇合理水穩基層養生方法。

4 試驗檢測

4.1薄膜+土工布覆蓋

以K3397+000-K3398+000（左幅）為例，本段水穩基層設計寬度為12.33m，厚度為34cm；檢測7天無側限抗壓強度、壓實度、彎沉及現場取芯芯樣：（1）7天無側限抗壓強度值為5.5MPa，設計值為不小于5.0MPa，合格；（2）檢測壓實度21個點，代表值為98.7%，設計值為98%，合格；（3）檢測彎沉共88個點，代表值為8.2（0.01mm），符合設計要求；（4）現場鉆取芯樣，厚度代表值為34cm，芯樣完整，無破損；

4.2 一布一膜養生

以K3433+000-K3434+000（右幅）為例，本段水穩基層設計寬度為12.33m，厚度為36cm；檢測7天無側限抗壓強度、壓實度、彎沉及現場取芯芯樣：（1）7天無側限抗壓強度值為7.3Mpa，設計值為不小于5.0MPa，合格；（2）檢測壓實度26個點，代表值為98.5%，設計值為98%，合格；（3）檢測彎沉共80個點，代表值為7.8mm（0.01mm），符合設計要求；（4）現場鉆取芯樣，厚度代表值為35.9cm，芯樣完整，無破損；

4.3 滴灌養生

以K3465+000-K3466+000（左幅）為例，本段水穩基層設計寬度15.58m，厚度為36cm；檢測7天無側限抗壓強度、壓實度、彎沉及現場取芯芯樣：（1）7天無側限抗壓強度值為6.2MPa，設計值為不小于5.0MPa，合格；（2）檢測壓實度42個點，代表值為98.9%，設計值為98%，合格；（3）檢測彎沉共96個點，代表值為14.2mm（0.01mm），符合設計要求；（4）現場鉆取芯樣，厚度代表值為35.9cm，芯樣完整，無破損。通過試驗檢測，3種養生方法下的水穩基層各項試驗檢測指標均符合設計及規范要求。

5.養生效果

在氣候干旱、大風，水資源缺乏等不利天然因素下，采用傳統覆蓋養生工藝，風力較大時容易被刮走并造成污染，且薄膜或土工布容易破損水分流失影響養生效果；高溫情況下水分流失較快，需要反復補水，造成成本增加。本項目采用的薄膜+土工布覆蓋和一布一膜，并用環保砂袋固定的養生方式，在大風高溫氣候下，養生期內不需要再補水，保濕效果均較佳，7天養生期結束時，掀開土工布和薄膜，薄膜內表面水珠分部均勻；一布一膜覆蓋養生基層表面仍能保持潮濕狀態；采用滴灌養生時，養生期內水穩基層表面能夠長期保持潮濕狀態。3種養生方式下的水穩基層表面平整，均無裂縫產生。

6.效益分析

6.1 進度效益

本項目水穩基層設計厚度為34cm、36cm，采用大厚度施工工藝一次攤鋪成型，比分層施工節省了一個養生周期，由此計算，施工工期縮短約1/2，大大提高了施工進度。

6.2 成本效益

由于進度的提高，施工人員、機械費用相對降低，水穩基層養生費用降低，從而降低了施工成本；同時，本項目水穩基層施工提出的3種新養生方法，不僅解決了干旱、大風，水資源匱乏等問題，而且節約了成本，減少了資源消耗，達到節能減排環保效果，具有顯著的經濟效益。

6.3 質量效益

大厚度水穩基層施工，使水穩基層形成一個整體板塊結構，極大地改善了路面壓實度變異性等問題，提高施工平整度，有效地提高施工質量，預防路面早期病害的產生。同時，在本項目特殊氣候條件下，應用于本項目大厚度水穩基層的3種有效養生方法，均能夠保證基層整體質量，對于路面耐久性、延長公路壽命有重大意義。

7.結束語

本文以連霍國家高速公路G30吐魯番至小草湖段公路建設項目水穩基層養生為例，針對本項目大風高溫氣候下大厚度水穩基層一次攤鋪成型施工養生工藝進行探討，對大風高溫氣候環境下的水穩基層施工提出新的養生方法，即滴灌養生，一布一膜覆蓋養生和薄膜+土工布覆蓋養生。實踐表明，三種養生新方法在公路施工中的應用是可行的，有效保證了工程質量，降低了施工成本，加快了施度進度，延長了水穩基層使用壽命，減少了資源消耗，達到節能減排環保效果。

【參考文獻】

[1]JTJ034-2000，公路路面基層施工技術規范.

[2]新疆維吾爾自治區交通運輸廳主編.新疆維吾爾自治區公路施工標準化手冊[M].北京：人民交通出版社，2015.