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，所屬場地是濱海平原地貌單元。場地上伏為海積層和人工填土，下伏使用花崗巖等。在公路工程建設過程中墊層施工是關鍵環(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。對不同的公路地質(zhì)條件進行探究，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)地堅硬的鵝卵石，選擇礦物要求直徑超過5 cm，通過碎石機將礦石破碎成碎石,保證碎石率小于35%，針片狀顆粒要求小于25%[2]。

2.2 細集料

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

2.3 混合料

碎石集料為了符合工程要求需要達到以下標準，見表1。混合料的CBR 值至少需要大于40%，同時混合料碾壓需要保持最合適的水分后才能實行，通過重型擊實驗將混合料壓實用于工程使用，同時要求需要達到95%以上，石料的壓碎值不超過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，需要使用沒有經(jīng)過其他污染源接觸且經(jīng)過檢驗合格的水。工作人員需要嚴格審核上述材料并確認合格，由專業(yè)的工作人員對其進行檢查，從原料、強度和混合物等多方面綜合考量,確認合格后才能夠使用，保證施工效率和進度[3]。底層材料中使用的沙礫要選擇質(zhì)量堅硬的碎石和石料，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度，至少達到三級石料的標準。同時還需要選擇大于2 mm 的塑性顆粒，同時顆粒大小小于5 mm，如果施工過程中沒有更多的材料備選則使用5 mm 的顆粒，同時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往車輛和行人對路面的壓力，因此對墊層的彈性有較高的要求才能更好地分散荷載；在公路實際運用當中，因為路面需要將作用在車轍上的作用力分散，所以對抗剪能力也有一定的標準；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，否則在路面長時間的施工過程中難以保證路面質(zhì)量。

3.2 墊層材料質(zhì)量過硬

該文針對路面墊層施工技術(shù)中對墊層材料要求進行了闡述，指出了選擇過程中要提高標準。只有材料的準備充分才能保證設計的公路符合國家和工程的要求，在壓實充分的前提下，強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。當前墊層建筑標準中選擇的混合材料直徑應在0.07 mm 以下，并要求具有良好的凍脹性。但是這樣的標準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，墊層的空隙將會更高，這樣能夠降低液體的毛細作用，達到良好的防水效果。公路在建設中設計人員要考慮到避免冷凍和膨脹導致路基裂縫的情況。在中興街公路建設過程中工作人員設置質(zhì)量監(jiān)管部門就變的更加有必要。在公路建設中需要明確提出質(zhì)量檢測需要執(zhí)行的標準標準，才能不會因用材的問題導致施工延期，影響經(jīng)濟水平[4]。

3.4 施工要求和標準

如果墊層的材料只有碎石及混砂，就需要對二者進行碾壓，經(jīng)過碾壓后的混合礦石放入攪拌機中進行攪拌，混合后的礦石用于公路鋪展。在鋪展過程中也要避免出現(xiàn)離析現(xiàn)象，如果一旦發(fā)生就需要重新放入攪拌機攪拌。如果仍然出現(xiàn)離析問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)采用推土機進行壓實，如果最初的壓實度不足將會導致后續(xù)部分路段壓實不足。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，如果有大型車輛路過將會造成路面損壞甚至斷裂。雖然墊層表面破壞不會對整條公路造成影響，但是工作人員要確保在下一段路面鋪設前進行壓實工作，使墊層表面處于完好且穩(wěn)定的情況。

3.5 下承層準備階段

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

3.6 測量掛線控制

一方面要恢復中樁，每間隔10 m 設立1 個樁，以墊層的寬度為參考依據(jù)更加精準地設立樁，在外樁兩側(cè)60 cm 處設置支撐桿，并通過傳感臂和控制線的作用對鋼絲繩進行掛設。另一方面需要開展水準測量工作，對下承層的實際高程多次測量以確保準確。通過試驗段施工的松鋪系數(shù)為理論支撐計算標高，同時通過設計坡度對內(nèi)外邊樁的高程預估，結(jié)合推算的結(jié)果將控制線標高調(diào)整在合理位置，并將其作為在混合料攤鋪過程中調(diào)整標高的標準。

3.7 混凝土混合料配比

水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)在強度要求和設計上需要用28 d 抗彎拉強度fcm，能夠滿足工程施工的需要，見表2。路面混凝土適配彎拉強度fc確定方式流程如下所述。

表2 混凝體設計強度及彈性標準

3.7.1 無施工離差系數(shù)

式中：fc為混凝土配置彎拉強度，k為提高系數(shù)，通常為1～1.15，fcm指混凝土設計彎拉強度。

3.7.2 有施工離差系數(shù)

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

3.7.3 水灰比（w/c）計算方式

碎石混凝土：w/c=1.5685（fc＋1.0096-0.3485fs），w/c=1.04-fc/1.38fs，其中fs是水泥膠標準強度。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。通過公式計算出水灰比，同時考慮到減水效果，以此能夠滿足路面墊層的技術(shù)要求[6]。

3.8 混合料運輸

級配碎石混合料經(jīng)過拌和工序加工后需要通過裝卸車將混合料運輸?shù)焦肥┕がF(xiàn)場，并使用專業(yè)化的設備對其攤鋪。混合料行駛中要慢行，避免速度較快，出現(xiàn)離析現(xiàn)象。混合料運輸時也要結(jié)合現(xiàn)場的攤鋪能力、運輸條件、運輸距離遠近等綜合考慮，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工作，避免運輸時水分蒸發(fā)[7]。

3.9 混合料攤鋪

混合料攤鋪需要使用專業(yè)的攤鋪機器進行，此外攤鋪機還能夠發(fā)揮夯實的作用[8]。首先由2 臺攤鋪機共同協(xié)作進行工作，公路主線的單幅路需要一次成型，待攤鋪的長度約為10 m后另一個機器跟進，二者之間的距離約8 m。攤鋪時松鋪系數(shù)按照1.35 調(diào)控。兩臺機器設備行走的路線要有約100 mm 的重疊，攤鋪機要勻速前進，時速不能超過1.6 m/min。需要注意的是攤鋪過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。攤鋪機準備工作是需要根據(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。運輸車需要在距離攤鋪機約30 m 停下并掛空擋。當攤鋪機靠近時，將混合料寫入料斗當中，全部的緩和料裝卸完畢后運輸車才能夠離開，而后續(xù)的新運料車跟進提供混合料，避免出現(xiàn)斷料，影響工程運行[9]。

3.10 混合料碾壓

在施工時需要確定各個參數(shù)，對碾壓工作進行嚴格把控。混合料碾壓包括3 個環(huán)節(jié)，分別為初壓、復壓和終壓。不同環(huán)節(jié)的碾壓要求和標準如下：1）出壓。XS220 壓路機進行第一次靜壓。2）復壓。由XS220 壓路機振壓2 次，采用先輕后重的方式，并再用XS262 進行第二次強振壓。3）終壓。使用XP302 進行靜壓，直到表面的根基完全消失。根據(jù)碾壓混合料設計的強度fcm來計算適配彎拉強度fc:

式中：Cv為混凝土抗彎拉強變異系數(shù)，fny為最佳安全彎拉強度。

4 路面墊層技術(shù)細節(jié)及依據(jù)

4.1 地基承載力計算

4.1.1 路面墊層施工中基礎底面壓力需要符合以下規(guī)定

軸心荷載作用時：Pk≤fa，其中Pk為基礎地面平均壓力值，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指基礎地面邊緣最大壓力值。

4.1.2 基礎地面壓力可以使用下列公式確定

當軸心荷載作用時

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

當偏心荷載作用時：

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

式中：l為垂直角度作用方向的基礎地面邊長，a為合力作用點到基礎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)境變化中起到保護作用，同時還能分擔路面?zhèn)魇谙碌膲毫ΓＷo地基不會形變。在該高速公路的路面墊層施工過程中需要將材料提前準備，同時要做好出現(xiàn)突發(fā)情況的準備，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中，同時石材的強度不是越高越好，需要低于材質(zhì)的標準。當碎石含灰量較低時，需要降低碎石的使用量，因為碎石量過多會損失大量水分，含水量較低將影響墊層的質(zhì)量和壓實性。沙礫經(jīng)過加工后主要有3 種規(guī)格：1 mm～5 mm，5 mm～15 mm 以及超過15 mm。材料的準備需要較長的周期，以此來保證材料的規(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，通過混合物能夠讓墊層更加契合。當混合物中的水分高于墊層時使用壓路機將其碾壓，將多余的水分擠壓出去。壓路機的施壓重量最少為10 t，使用過程中操作人員要保證流程的正確，首先讓壓力機靜止不動，并緩慢碾壓第一次，隨后調(diào)換震動形態(tài)碾壓第二次，最后再轉(zhuǎn)為靜壓進行第三次。整個過程需要根據(jù)公路的路段情況及時調(diào)整，由于該公路是直線狀態(tài)，所以需要2 個壓力機從兩端開始碾壓；對于部分地勢較高的路段就需要從中間開始向兩端碾壓，碾壓要遵循由緩到快的過程。在混合料的碾壓過程中不能突然停車，非必要時也不能掉頭，以便于提高該路段的路面墊層的標準。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修正該區(qū)域。碾壓時要壓力機要在路面上停留一段時間，橫向深入16 cm 后再進行接縫操作，整個過程符合施工標準后再掉頭。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)和太陽直射。

5 試驗檢測

5.1 控制項目

級配碎石和嵌縫材料需要滿足設計方案和工程的需要，根據(jù)材料進場順序和批次不同，每批次都需要隨機抽查并生成檢驗報告；對于級配碎石墊層的壓實度，需要至少達到98%，而底基層則要超過96%。通常每1 000 m2就需要隨機抽查一個位置，采用灌水或灌沙的方式有效檢驗。此外，墊層彎沉值應當符合公路設計要求，每隔20 m 就需要安插監(jiān)測點并使用彎沉儀檢測。

5.2 一般控制項目

一方面對于墊層的平整程度和堅實狀況以及是否受到外部環(huán)境影響發(fā)生推移等問題都需要檢查，使用直觀的方式驗證。級配碎石墊層的壓實度要達到97%且彎沉值不得超過72 μm。對于墊層檢查項目以及要求和次數(shù)方法、存在最大偏差具體見表3。

表3 墊層檢測標準

6 結(jié)語

我國的城市化進程處于高速發(fā)展過程中，因此不同地區(qū)都大力發(fā)展高速公路的建設，墊層是公路路面的極為重要的一個部分，其施工質(zhì)量和完成效率將對路面結(jié)構(gòu)和施工進度有重要的影響，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行，并保證公路和經(jīng)濟效益的增加。在工程實施過程中，工作人員對路面墊層技術(shù)的應用有深入的了解，對現(xiàn)場進行實時掌控，調(diào)整施工流程，進而保證墊層施工的進度，為城市建設打下良好的基礎。