碎石垫层施工技术在高速公路建设中的应用

龚靖

（新疆交通建设管理局项目执行二处，新疆 乌鲁木齐 830000）

一、引言

在高速公路发展进程中，沥青路面因具备良好的性能和比水泥路面更好的行车舒适性而被广泛应用。根据交通运输部门的统计结果显示，目前我国已建成的高速公路中，水泥路面占比不超过10%，绝大多数道路采用沥青路面形式建设。此外，由于受到早期经济水平和施工技术的限制，我国公路行业一直采用半刚性基层沥青路面，并且这类强基薄面的修筑原则沿用至今，半刚性基层在造价上远低于柔性基层，且抗变形和承载性能比柔性基层更佳，无论是受到雨水浸泡，还是处于低温环境中性能都较为稳定。然而，随着半刚性基层的普及推广，部分地区应用后出现了一些问题，首先是因干缩和温缩产生的裂缝，裂缝向上发展形成反射裂缝，向下发展则会使得基层开裂贯通，然后路基在雨水冲刷作用下，形成严重的唧泥病害，严重降低路基的承载能力，且在处治唧泥病害时需要处理至路基顶面，养护成本较高。为了解决公路因水损坏频发唧泥病害，本文提出了在半刚性基层下铺设级配碎石垫层来排除水分，以此来减少路面的水损坏病害。

二、工程概况

某高速公路全线长253.57km，所处地区降水充沛，部分路段因长期经受水损害出现病害。经调查发现，该高速公路K175+300～K198+600路段唧泥病害最为严重，在钻芯取样后发现芯样完整度较差，基层完全破碎，相关专家研究决定，对该高速路面面层和基层实施铣刨处治，并在土基处治完成后，铺设级配碎石垫层以减少道路水损害。该高速路面结构如表1所示。

表1 道路结构组成

三、碎石垫层的作用

碎石垫层常用于公路路基与底基层之间，主要起到分隔带的作用，改善路基土壤温度和湿度状态，避免基层受到路基中毛细上升水产生的胀冻等影响。当公路受到车辆荷载作用时，荷载通过面层和基层传递到碎石垫层，能够使应力均匀扩散至土基中，在一定程度上避免路基土出现不均匀沉降和变形等问题。

碎石垫层的主要作用体现在以下几个方面：作为底基层与路基土之间的过渡层，在一定程度上可以提高路基承载能力，减少路基土不均匀沉降；当基层中的水分进入碎石垫层后，能够横向排出，避免水分对路基土产生冲刷作用，从而引发唧泥病害；作为过渡层能够有效隔离路基土中的地下水或毛细上升水，减少道路翻浆产生胀冻等病害；碎石垫层在一定程度上能够避免路基土产生裂缝，当路基土由于沉陷等原因产生裂缝时，碎石垫层能够在面层传递荷载时调整位置，使得应力重新均匀分布，避免裂缝扩大。

四、级配碎石垫层施工工艺

目前，常用的级配碎石垫层施工方式主要有两种：一种是先采用拌和机拌和级配已设计完成的碎石，拌和完成后再采用摊铺机施工，虽然这种方式成本较高，但施工质量能够得到充分保障，级配碎石摊铺均匀，且空隙率较小，能够形成一定强度，提升公路的承载能力。另一种是现场直接通过平地机和推土机摊铺，该方法缺点明显，不能够保证碎石摊铺均匀。该项目主要综合采用这两种方式施工。

（一）施工准备

施工前的准备工作是提高垫层施工质量的关键步骤，该项目准备工作主要包括准备施工材料、铺筑前清扫路面和准备路面压实设备。

准备施工材料时，首先要确定各粗细集料的用量，根据设计文件要求确定集料的最大粒径，将集料按尺寸从小到大0mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～19mm、19mm～26.5mm备料，根据不同粒径分别堆放，为集料拌和做充分准备。同时，检查集料是否洁净，如果集料中有泥土或杂质混入应当提前清洗。清洗干净后，需要对集料实施洒水处理，保证集料在拌和前能够达到吸水饱和状态。

级配碎石垫层铺筑前，应当安排施工人员清理铣刨后的基层，保证下承层无其他杂物。清扫完毕后，应当采用15t以上的钢轮压路机反复碾压路基土，碾压的同时测定其干湿状况和压实度情况。当路基过于干燥时，应当适当洒水，保证路基含水量略低于最佳含水量。

（二）级配碎石的拌和

常用的级配碎石拌和方法有路拌法和厂拌法。路拌法适用于低等级公路，优点是拌和速度较快，能够迅速投入使用，节约运输成本；缺点是碎石拌和均匀性不足。厂拌法是采用大型机械设备拌和，级配控制更加合理，效率也更为高效。经过综合考虑后，该项目选用厂拌法。级配碎石在运输过程中会导致水分流失，因此，拌和时需要根据当地实际情况向级配碎石中掺加水，如阴天或者雨季施工，可以适当控制级配碎石含水量略低于最佳含水量，晴天施工则应控制级配碎石含水量略高于最佳含水量。当含水量较低时，粗细集料不能充分拌和均匀，影响级配碎石整体模量，当含水量较高时，级配碎石中的水分可能会下渗影响土基层，甚至产生弹簧效应，因此，含水量是拌和过程中需要严格控制的因素。

（三）级配碎石的运输

由于级配碎石表面含有水分，运输前需要彻底清理运料车厢，避免杂质或灰尘污染级配碎石。运输车运料前需要分批次装料，避免粗细集料产生离析现象，此外在装料时不宜将车厢装得太满，避免运输过程中集料外溢，造成不必要的浪费，同时运输过程中为避免级配碎石水分散失，应当提前加盖篷布做好保湿措施。卸料时，应采用侧向卸入装载机的方法，避免集料堆积成过高锥形，产生离析现象。

（四）级配碎石的摊铺

该项目主要通过两种方式摊铺：一是先采用推土机初步整平堆积的级配碎石，然后再辅以人工通过平地机精细整平，对于机械整平盲区，现场施工人员应及时撒布碎石，保证摊铺均匀。二是运料车卸料至摊铺机中实施摊铺整平，该方法明显优于前者，是该项目主要采用的摊铺方法。

（五）级配碎石的碾压

级配碎石的碾压主要是通过振动效果使得粗细集料分布均匀，形成较为密实的嵌挤结构，使级配碎石具有一定的强度和承载能力，因此，级配碎石的碾压是垫层施工工艺中的一道重要工序。具体碾压方式如表2所示。

表2 级配碎石垫层碾压工艺方案

（六）级配碎石垫层接缝处理

级配碎石接缝处理是施工工艺最后一道关键工序，碾压时，应在横缝搭接处预留5m距离不压实，待下次施工摊铺完成后，确保该预留位置含水量符合要求的同时，完成同步碾压。

五、结语

为研究路面垫层施工技术在高速公路建设中的应用，本文结合高速工程项目实例，详细介绍了路面垫层的施工工艺技术，研究结果表明，采用合理的路面垫层施工技术可有效提高公路的整体强度和稳定性能，具有一定的可行性和实用性。