大厚度半剛性基層施工技術在公路路面施工中的運用

摘要 文章基于探究大厚度半剛性施工技術在某城鎮公路中的應用，介紹了工程情況和施工流程，并從確定物料配合比、混合料的拌和與運輸，以及現場攤鋪作業和碾壓施工等方面，分析了大厚度半剛性基層施工工藝的技術要點，并結合工程實例，于養護28 d后分別開展了壓實度和抗壓強度的試驗測定。結果表明：壓實度在98.4%～99.3%之間，達到了規范中壓實度不低于98%的要求；平均抗壓強度為8.35 MPa，高于規范中不低于4.0 MPa的要求，因此，該工程中大厚度半剛性基層施工技術的應用效果達到了預期。

關鍵詞 半剛性基層；公路工程；配合比；壓實度；抗壓強度

中圖分類號 U416.217 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）13-0069-03

0 引言

大厚度半干剛性基層的厚度通常在30 cm以上，通過適當增加半剛性基層厚度，有利于提升公路瀝青路面的強度，對預防路面開裂、沉陷等質量病害有顯著作用。在以往的施工中，受到施工設備、施工技術等因素的限制，大厚度半剛性基層施工需分層進行，導致基層之間的黏結力不足，容易產生錯臺、裂縫等質量問題。近年來，隨著施工技術的創新，施工設備的升級，可以做到30 cm以上大厚度半剛性基層的一次性施工，保證了基層的完整性，提升了基坑的抗壓強度和抗裂能力。

1 工程概況

某城鎮公路原路面結構為“水泥混凝土剛性基層+瀝青面層”，道路等級為一級。隨著當地物流業的快速發展，車流量不斷增加，路面出現了較為嚴重的裂縫、沉陷等病害，存在一定的行車隱患。為保證行車安全，方便物流運輸，需要對該公路進行改造。改造路段的起止里程為K110+000～K118+000，改造后的公路結構為“半剛性基層（35 cm）+AC-20（6 cm）+AC-13（4 cm）”。公路改造選用大厚度半剛性基層施工技術，整體流程如圖1所示。

2 大厚度半剛性基層施工技術要點

2.1 確定配合比

基層混凝土的配合比是決定大厚度半剛性基層荷載強度的決定性因素。該工程經過多次試驗，確定各物料配合比為水泥∶水∶砂∶碎石∶減水劑=1∶0.34∶1.56∶2.77∶0.013。確定最佳配合比后，嚴格檢查各物料的質量。水泥采用硅酸鹽水泥P.O42.5，要求水泥本身無受潮板結等質量問題，初凝時間不低于45 min、終凝時間不超過10 h；碎石粒徑在10～30 mm之間，表觀相對密度為2.5 g/cm3，吸水率2.53%，壓碎值不超過28.4%。各物料經質量檢查符合施工要求后，按照配合比制作混凝土試件，養護7 d后對該試件進行力學性能試驗[1]。結果顯示，試件的抗壓強度為4.94 MPa，大于《混凝土強度檢驗評定標準GBJ107》中規定的4.0 MPa，滿足該公路大厚度半剛性基層的施工要求。

2.2 混合料拌和與運輸

在試件各項性能指標均達標的情況下，批量化生產混凝土。考慮到該公路改造工程現場施工空間有限，為保證混合料的制備質量和穩定供應，在改造路段北側2.5 km處建立攪拌站。該工程中，創新性地采取了兩級拌合工藝，第一級攪拌是將粗細集料與水泥進行攪拌，保證兩者混合均勻；在此基礎上進行第二級攪拌，按照配合比向混合料中加入水和減水劑，攪拌至充分混合。經過兩級拌和處理后，所得混合料粒度均勻，性能良好。攪拌站制備的混合料，必須進行出站檢驗，對混合料的溫度、和易性、流動性等質量指標進行檢查，對于不符合要求的不允許出站。經檢查達標后，用自卸車運輸到施工現場，從出站到攤鋪的間隔時間需要控制在4 h以內，防止擱置時間太長混凝土出現離析情況。運輸過程中，用密封性較好的篷布遮蓋車斗，避免運輸途中或是排隊等待時混凝土嚴重失水。

2.3 攤鋪作業

自卸汽車到達公路施工現場后，使用溜槽將車斗內的混凝土灌入攤鋪機的料槽內。攤鋪作業連續進行，避免混凝土供應不及時而停機，可提高半剛性基層的整體性。在攤鋪前，施工人員根據現場情況和公路改造要求，設定好攤鋪機的各項參數。例如普通厚度（15～20 cm）下攤鋪機的運行速度設定為2.5～4.0 m/min；但是該工程屬于大厚度（35 cm），適當放緩攤鋪速度，最終確定攤鋪速度為1.0～1.5 m/min，保證螺旋葉片有充足的時間將混合料攪拌均勻，提高半剛性基層的抗壓強度。攤鋪機的各項參數設定完畢后，現場選擇一段長度約為20 m的路段進行試鋪，并在試鋪結束后觀察攤鋪效果。如果存在攤鋪厚度不均勻，或者是混合料黏稠度不均勻等問題，應當分析原因并采取相應的處理措施。經過試鋪確定符合施工要求后，方可將攤鋪機移動到正式路段開始施工。攤鋪過程中要注意保證攤鋪機的前進速度均勻，禁止出現急加速或急剎車等情況，保證攤鋪料的均勻灑落，對提高大厚度半剛性基層的成型效果有一定幫助。

2.4 碾壓施工

在大厚度半剛性基層施工中，碾壓工藝也是影響施工質量的關鍵因素。該公路改造工程中攤鋪的混合料厚度達到了35 cm，需要多次碾壓才能提高混合料的密實度，保證后期公路開放通車后路基能提供足夠的承載力。在碾壓施工環節，重點把控的技術要點主要涉及碾壓速度、碾壓遍數和碾壓組合3方面。

2.4.1 碾壓速度

在碾壓施工中，碾壓速度過快、作用時間太短，會導致壓路機產生的能量無法傳遞到混合料的底部，壓實度達不到要求；碾壓速度太慢，會因為混合料水分的蒸發導致碾壓難度上升。合理確定碾壓速度對提高半剛性基層的施工效果有積極幫助。該公路改造工程采取了多種碾壓方式，需要分別確定碾壓速度。初碾時混合料比較松散，為壓實混合料需要使壓路機維持在較低的速度，初碾速度控制在1.5～2.0 km/h；復碾時適當增加速度，控制在2.0～3.0 km/h；最后的終碾速度可提升至4.0～6.0 km/h。在每個碾壓階段，啟動壓路機后均勻提升速度，達到要求的速度后進入勻速行駛模式，期間不得出現急剎車或拐彎等情況，保證碾壓效果[2]。

2.4.2 碾壓遍數

壓路機在同一路段往返碾壓一次，為一遍。通常來說，碾壓遍數越多，則半剛性基層的壓實度越好。施工經驗表明，隨著碾壓遍數的增加，后期每增加一遍碾壓，壓實度的增加值較小，施工的成本攀升。碾壓施工時，在壓實度達到規定值的前提下，必須選擇最少的碾壓遍數，兼顧施工質量與施工成本。在該次公路改造工程中，進行了碾壓遍數與壓實度的相關性試驗，結果如表1所示。

結合表1數據可知，在碾壓遍數小于5時，每增加1遍碾壓，半剛性基層的壓實度提升效果明顯；在碾壓遍數超過5時，繼續增加碾壓遍數，壓實度的提升效果有限。結合《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F20—2015）中的要求，一級重載交通道路的半剛性基層壓實度不應低于98%。則該工程中將碾壓遍數設為6遍是比較合理的。

2.4.3 碾壓組合

對于大厚度半剛性基層，無法做到一次碾壓成型，需要分多次碾壓。該公路改造工程中，采取了初壓、復壓、終壓3種碾壓組合，具體要求如下：

初壓選用15 t的雙鋼輪壓路機，碾壓方式為靜碾，目的是穩固表層混合料，并初步提升混合料的密度。考慮到攤鋪料的厚度超過了30 cm，屬于大厚度，該環節的碾壓遍數為2遍[3]。

復壓選用20 t的單鋼輪壓路機，碾壓方式為振動碾壓。通過振動由鋼輪向半剛性基層的中部和底部傳遞沖擊能量，讓半剛性基層的壓實度進一步提升。振動復壓的碾壓遍數在3～5遍。

終壓選用30 t的膠輪壓路機，該環節的目的是利用腳輪的揉搓作用，讓基層表面混合料中的顆粒重新定位，保證表面光滑和平整，達到終壓收光的效果。終壓遍數為1遍。

在碾壓施工中，還要注意以下技術要點：

（1）無論在哪種碾壓方式下，均要遵循“先兩側，后中間”的碾壓順序，可提高混合料的密實度。完成一側碾壓后，駕駛員要將壓路機駛離當前作業路段，完成調頭后再從另一側繼續進行碾壓，不得在攤鋪路面上直接調頭。

（2）在振動碾壓時，遵循“先行駛后啟振，先停振后停機”的順序。在試驗路段啟動壓路機，行駛至標準速度后開始振動碾壓。完成當前路段的碾壓后，關閉振動設備，將壓路機行駛到指定區域，關停壓路機。

（3）在終壓開始前，檢查膠輪壓路機的輪胎，保證輪胎表面光滑，提高收光效果。

（4）為提高碾壓效果，在混合料表面呈濕潤狀態下進行碾壓。因風力較大、氣溫較高導致混合料過快干燥的，采用噴灑的方式補充少量水，但是嚴禁大量澆水。

2.5 半剛性基層的養護

由于大厚度半剛性基層屬于大體積混凝土，容易出現收縮裂縫和溫度裂縫。為提高公路基層的完整性，在完成碾壓后立即開展養護措施，養護周期不低于28 d。養護人員在基層表面鋪上一層土工布，并灑水讓土工布始終呈濕潤狀態[4]。在灑水時，為避免水流直接沖刷半剛性基層，不得使用高壓膠管直接灑水，而是要在膠管端頭加裝噴頭。灑水次數要根據天氣情況靈活調整，以土工布保持濕潤、沒有積水為宜。在養護期間，臨時封閉交通，禁止車輛通行，除必要的養護人員外，其他人員禁止在養護路基上走動，養護結束后即可開放通車。

3 大厚度半剛性基層施工效果

在半剛性基層養護完畢后及時開展質量檢測，驗證施工效果。該工程主要選擇了壓實度和抗壓強度兩項指標，判斷大厚度半剛性基層的施工質量是否達標。若質量檢測不達標，立即組織返工整修，確保工程在合同約定期限內順利交付驗收。

3.1 壓實度

壓實度是檢驗大厚度半剛性基層施工效果的關鍵指標，在養護28 d后即可開展壓實度檢測。根據《公路路基路面現場試驗規程》（JTG 3450—2019）中的有關規定，采用“灌砂法”進行壓實度的檢測，最大干密度為2.16 g/cm3，檢測結果見表2。

結合表2數據可知，在K116+40～K16+120路段開展壓實度檢測，分別選取6個位置進行了測定，結果表明壓實度在98.4%～99.3%之間，均滿足《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F20—2015）中規定的“一級重載交通基層壓實度不低于98%”的要求，壓實度達標[5]。

3.2 抗壓強度

考慮到該路段車流量較大，并且廂式貨車占比較高，為防止路面出現沉降、車轍等病害，在半剛性基層施工中盡量提高路基抗壓強度。在養護28 d后開展抗壓強度的試驗，該次試驗采取鉆芯取樣的方式，測定芯樣的抗壓強度。使用鉆機在多個位置鉆孔取樣后，將芯樣切割成150 mm×150 mm的標準圓柱體試件。在實驗室內開展無側限抗壓強度試驗，取樣位置及抗壓強度測定結果見表3。

結合表3數據可知，該次試驗從6個位置獲取的芯樣，平均抗壓強度為8.35 MPa，超過相關規定中“高速公路和一級公路基層7 d齡期無側限抗壓強度不低于4.0 MPa”的要求，抗壓強度達標。

4 結語

道路交通是經濟發展的命脈，在交通量日益增加的背景下，提高路基承載力，防止公路裂縫、沉陷等病害發生，對保證交通順暢、維護行車安全、支持經濟發展有重要意義。大厚度半剛性路基具有抗壓、抗裂性能強，自動化作業程度高、施工質量易于控制等一系列優勢，在新建公路以及公路改造等方面均有廣泛應用。在開展大厚度半剛性路基施工時，應重點加強物料配合比設計、攤鋪碾壓、灑水養護等環節的施工控制。同時在養護結束后開展壓實度、抗壓強度等檢測，對照相關規范驗證施工效果，確保施工質量達標。

參考文獻

[1]劉龍松， 王川， 楊棋. 機場道面半剛性基層振動攪拌及整體成型施工技術探討[J]. 四川建筑， 2022（1）： 92-95.

[2]鄒克群， 章蘭波. 半剛性基層瀝青路面抗裂施工技術研究[J]. 交通世界， 2021（35）： 221-223.

[3]李虎. 半剛性基層層間水泥漿同步噴灑技術的應用控制[J]. 黑龍江交通科技， 2021（6）： 122-125.

[4]孫浩然. 公路路面水泥穩定碎石基層施工質量控制要點[J]. 黑龍江交通科技， 2021（7）： 25-26.

[5]宣濤， 李燕寧. 不同壓實方法對半剛性基層開裂性能影響研究[J]. 交通世界， 2022（23）： 100-102.