沥青稳定碎石排水基层设计及技术应用探析

摘要：作为公路工程路面早期损害的主要因素，水损害对路面质量、使用年限影响巨大。如何提升沥青路面质量，必须重视沥青稳定碎石排水基层施工。文章在分析瀝青稳定碎石排水基层路面结构设计的基础上，通过工程案例，对沥青稳定碎石排水基层施工材料准备与施工工艺进行了探究。

关键词：沥青稳定碎石排水基层；公路工程；公路路面；水损害；路面质量；使用年限 文献标识码：A

中图分类号：U416 文章编号：1009-2374（2016）02-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.051

因“强基薄面”的制约，现阶段，我国公路建设仍选取半刚性基层，此类基层具有高强度，能够为路面提供有效支撑作用。但在裂缝与行车荷载的重复影响下，沥青面层麻面、松散、网裂等现象较为严重。这些病害问题的长期存在不仅降低了公路工程施工年限，更会对沥青路面结构与应用技术推广造成严重阻碍。据相关数据显示，目前水稳性是沥青路面早期破坏的主要原因，其中70%～80%的路面损坏与水有关。为此，将排水基层设置到路面内部，可有效解决以上问题，并达到延长柔性路面使用年限的目的。

1 沥青稳定碎石排水基层路面结构设计

将排水基层设置到沥青路面结构，可快速排出通过面层裂缝、孔隙与松散位置向路面结构渗入的自由水，以降低因侵入水分而出现的路面结构早期损坏现象。一般选取沥青稳定碎石进行沥青路面排水基层的修筑，在柔性基层沥青路面结构中，基层模量通常在排水层模量以下，将排水层加入路面结构后，由上到下刚度将不断降低，但其属于正序结构，该情况下路面结构应力变化较小。半刚性基层沥青路面结构内，基层模量将比排水层模量大出许多，此时其属于“软”夹层结构。该结构将对原有沥青路面结构受力情况进行改变，尤其是面层底部应力情况。基于此，在沥青碎石排水基层设计中，必须确保拉应力不出现在排水基层内部，才能提升排水基层的质量。在半刚性基层沥青路面各项参数（路表弯沉、拉应力）计算中，应严格遵循SHELL的BISAR程序进行准确计算。同时，根据我国沥青路面设计规范、路表弯沉等进行路面结构疲劳寿命的计算。其公式如下：

式中：路面设计弯沉值为ld；竣工验收弯沉值为l0；容许弯沉为lR；相对弯沉变化系数为AT；公路等级系数为Ac；面层类型系数为As；基层类型系数为Ab。

因理论弯沉值和实测弯沉值存有相应误差，可进行综合修正系数F分析：

式中：实际弯沉值为ls；理论弯沉值为l；标准车型轮胎接地压强P；标准车型当量圆半径δ；土基回弹模量为E0。由以上公式可得出，半刚性基层路面结构疲劳寿命计算公式为：

柔性基层路面结构疲劳寿命计算公式如下：

2 工程案例

某高速公路总长度为35.326千米，其处于低山丘陵地区，地形具有较大起伏，切割严重，河沟交错纵横。其道路情况为双向四车道，路面为沥青混凝土材料，每小时100米为其设计时速，24米为其路基宽度。其试验段沥青路面与水泥稳定碎石基层之间需求沥青稳定碎石基层（15厘米）ATPB-25。通过分析沥青稳定碎石排水基层设计，可对其施工材料、施工工艺进行探究，以此对沥青碎石排水基层应用效果进行评价与分析。

3 沥青稳定碎石排水基层施工材料准备

3.1 沥青

高黏度改性沥青为沥青稳定碎石排水基层施工所需沥青材料，工地实验室应对其各项指标进行检验，如针入度、延度、软化点等。

3.2 集料

根据相关规定进行集料粒径规格分档，90%～100%为各档规格料上限百分通过量的范围，0%～10%之间为其下限百分通过量。干燥、坚硬、清洁、无风化等为细集料选择的要求，一般选取机制砂作为沥青稳定碎石排水基层施工的细集料。根据工程建设规定，施工单位必须严格控制检测频率，如自检为每500T一次，抽检为2500T一次。

3.3 填料

根据有关标准确定填料质量技术要求，一般选取硅酸盐水泥（32.5级）与生石灰粉（磨细）作为沥青稳定碎石排水基层施工的填料。在生石灰粉（磨细）选择时，必须对其生石灰粉细度进行有效控制。

4 沥青稳定碎石排水基层施工流程

4.1 拌和

根据批准生产配合比规定对拌和所需各种材料，如沥青、集料等进行准确计量，在允许范围内有效控制其计量误差。在该过程中，必须对沥青、集料加热温度等进行掌握，一般情况下，沥青温度都会低于集料温度20℃，在储料仓热拌混合料成品存储后，其温度降低幅度在10℃以内，存储时间则控制在24小时以内。因沥青稳定碎石混合料为骨架空隙类材料，其施工温度选择应尽可能与下限相近，在确保压实度符合施工规定的基础上，提升其耐久性。

4.2 运输

混合料拌和后，通过自卸车直接向施工现场进行运输。选用整洁、有金属底板的自卸汽车作为沥青混合料的运输车辆，应清理干净车槽内部、车辆底部及两边。分3次进行车辆装料施工：车厢前部为第一次装料；车厢后部为第二次装料；车厢中部为第三次装料。与拌和能力、摊铺能力相比，车辆运输能力应高出一点，以此确保摊铺施工的连续性。运输施工中，可将篷布盖在车辆混合料上，以降低水分严重流失。

4.3 摊铺

根据试铺现状在合理配置摊铺机的情况下进行松铺系数（1.15）的确定。材料运至施工现场后，根据放样标高在设计宽度范围用摊铺机均匀摊铺混合料，要求具备平整的表面应力，并与横坡规定相符。根据摊铺机械类型确定摊铺宽度，其纵向施工缝必须与车道边缘偏离15厘米以上的距离。排水基层施工中，可选取2台以上摊铺机进行同时作业，其形式为梯形，其摊铺重叠长度控制在5～10厘米。前后2台摊铺机距离则控制在10～30米，以此避免前面摊铺混合料冷却。要求混合料供给量必须与摊铺需求量相符，在不出现离析现象的情况下，确保拌合料的均匀性。缓慢、均匀、连续为沥青混合料摊铺施工的要求，在整个摊铺施工中，必须出现速度随意转换与停止的现象。并根据施工现场实际情况，对松铺厚度进行详细检测，确保其符合施工规定。

4.4 碾压

相比普通沥青混合料，沥青稳定碎石混合料具有较厚的摊铺厚度，为确保嵌挤结构的形成及避免损坏粗集料，施工企业必须重视碾压施工。与本工程相结合，需选取2台双轮双振压路机（11～13吨）、2台胶轮压路机（20～30吨）、1台钢轮压路机（7～11吨）进行施工。

4.4.1 初压。在混合料温度较高情况进行初压施工，稳定及提升铺设层承载力为其施工作用。通过双钢轮压路机进行初压施工，碾压速度控制在每小时1.5～2千米，2遍为初压碾压最高次数。

4.4.2 复压。铺层强度符合施工规定后，可进行复压施工。为提升路面密实度，必须选用振动压路机进行复压施工，揉搓压实时可选用轮胎压路机施工。根據工程需求选用双驱双振双钢轮压路机作为振动压路机施工，其重量为12t。根据铺层厚度，薄层、次薄层路面（3～10厘米）应选用0.3～0.55毫米的振动压实振幅。

4.4.3 终压。轮迹消除及路面平整度提升为沥青混凝土路面终压施工的作用。双钢轮静作用压路机作为终压的施工机械，其行驶速度可控制在每小时2～4千米，最高碾压次数为3遍以此达到轮迹消除的作用。

4.5 施工接缝

热接缝作为摊铺梯队作业纵缝的处理方式。施工中预留部分完成摊铺的混合料，宽度为10～20厘米之间，该部分不进行碾压作业，并将其作为后摊铺部分的高程基准面，随后进行跨缝碾压施工，以此将缝迹彻底消除。热接缝一般不用于半幅施工，如进行半幅施工时，可进行挡板加设与切刀切齐。另半幅摊铺前必须清理干净缝边缘，并进行黏层沥青的一定量铺撒。通过人工的方式在摊铺施工后铲除前半幅上层混合料。为确保排水基层具有良好渗透性，可选取平接缝进行横向接缝作业。接缝铺筑时，可将部分热混合料摊铺在已压实位置，并对其进行预热软化，以此对新旧混合料黏结力进行有效提升。

4.6 交通开放及养护

完成排水基层摊铺工作后，必须及时将交通封闭并指派专人进行看护，禁止排水基层受到行人、车辆的损坏。因沥青稳定碎石具有较大孔隙率，其表面粗糙，表面在车辆荷载下极易产生松散现象，为此在完成施工后，应及时进行沥青下面层的铺筑。下面层施工前，必须做好沥青稳定碎石排水基层养护作业，防止任何杂物，如沙土、石屑等进入施工路面，对孔隙造成堵塞，降低排水能力。

5 结语

综上所述，作为公路路面结构的重要组成部分，路面基层也是公路建设极易产生质量问题的结构层，其在路基和路面之间起着承上启下的作用。沥青稳定碎石排水基层技术作为公路路面施工的主要技术之一，因其具有施工便捷、成本低、强度高等特点，在公路路面施工中得到了广泛的应用与推广。为此，施工企业必须严格遵循现场施工的实际情况，做好沥青稳定碎石排水基层设计工作，合理选择施工材料，规范施工工艺，只有这样才能有效控制公路工程路面基层施工的质量。

参考文献

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作者简介：李雪想（1981-），女，河南濮阳人，供职于河南海威路桥工程咨询有限公司，研究方向：公路工程与管理。

（责任编辑：黄银芳）