沥青路面刚性排水基层施工关键技术分析

鲁寒

（石家庄市交建高速公路建设管理有限公司石衡分公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

在长期使用过程中，沥青路面受到温度变化和雨水渗透的作用，易产生裂缝、沉陷、坑洞等病害，缩短路面使用寿命。为减轻沥青路面水损坏程度，可以采用刚性排水基层替代传统的水泥碎石稳定基层，借助多孔混凝土的骨架空隙结构，达到快速排出渗水的目的，使渗水从底基层与基层之间的封层顺利流出，从而提高基层的排水能力，减轻路面积水对面层结构的破坏，延长公路路面使用寿命。

1 工程概况

某二级公路工程位于高温多雨地区，原路面结构为沥青混凝土路面+水泥稳定基层，路面宽7.0m，土路肩宽1.0～2.5m。公路投入使用多年，随着交通量的增大，路面产生了网裂、沉陷、龟裂、翻浆、横纵裂缝等不同严重程度的病害。在公路养护工程中，本工程选取K104-K105路段作为沥青路面刚性排水基层施工试验路段，制定全宽式排水基层施工方案，进行多孔混凝土排水基层施工。

2 沥青路面刚性排水基层施工关键技术

2.1 多孔混凝土配合比设计

在试验路段刚性排水基层施工中，多孔混凝土性能是影响基层施工质量的关键要素，为此需在施工前合理确定多孔混凝土配合比，保证基层施工材料质量。配合比设计流程为：选择原材料→确定级配→确定水灰比、目标空隙率、集料用量、单位水泥用量、水用量→试制多孔混凝土→评定拌和物稠度→振动成型→测定抗压强度、空隙率→确定配合比[1]。

2.1.1 选择原材料

（1）水泥。试验路段基层施工采用42.5级普通硅酸盐水泥，试验检测水泥各项技术指标，检测结果如下：水泥初凝时间为250min，终凝时间为340min，细度为338m2/kg，3d抗折强度为6.4MPa，3d抗压强度为28.5MPa，28d抗折强度为9.3MPa，28d抗压强度为46.7MPa。

（2）粗集料。多孔混凝土材料要具备较强的黏结力，形成稳定的骨架空隙结构，所以在选择粗集料时不允许材料中含有风化物、有机质等质地软弱的杂质。试验路段基层施工选取的粗集料性能检测结果如下：堆积密度为1.6g/cm³，含泥量为4%，针片状含量为6%，压碎值为99%。

（3）细集料。多孔混凝土材料中的水泥用量小，对细集料的性能指标要求较高，以保证混合料具备良好的和易性。试验路段基层施工选用机制砂作为细集料，在细集料中掺入少量粉煤灰，改善集料级配[2]。

（4）水。多孔混凝土拌和中需用大量的水，以满足混合料压实质量的要求。试验路段将饮用水作为多孔混凝土拌和用水。

2.1.2 确定级配

对试验路段集料进行试验筛分，确定采用的多孔混凝土集料级配为9.5～19mm碎石、4.75～13.2mm碎石和砂，当筛孔尺寸分别为26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm时，集料通过率的实测值分别为100%、98.9%、94.9%、86.6%、35.8%、4.2%、3.0%，符合设计要求。

2.1.3 确定性能指标

（1）目标空隙率取23%，集料紧密堆积密度为1 673kg/m³，表观密度为2 695kg/m³，水密度为1 000kg/m³，水泥表观密度为3 008kg/m³；根据集料紧密堆积密度和折减系数，计算出单位体积多孔混凝土集料用量，计算结果为1 640kg/m³。

（2）当水灰比分别取为0.33、0.36、0.39、0.42、0.45时，对应的单位体积多孔混凝土中水泥用量分别为243.78kg/m³、 233.2kg/m³、 223.5kg/m³、 215.9kg/m³、205.7kg/m³，水 的 用 量 分 别 为79.8kg/m³、82.7kg/m³、86.7kg/m³、90.1kg/m³、92.9kg/m³。

2.1.4 评定拌和物稠度

不同水灰比条件下，试拌多孔混凝土，对五个试件的稠度进行评价，具体如下：当水灰比取0.33时，混凝土拌和物呈分散状，干涩；当水灰比取0.36、0.39时，混凝土拌和物的整体性较好，有光泽；当水灰比取0.42时，混凝土拌和物的浆体较多，有明显光泽；当水灰比取0.45时，混凝土拌和物崩塌。

2.1.5 确定配合比

根据拌和物稠度评价结果，确定水灰比为0.36、0.39时的拌和物质量符合施工要求。在此基础上，取水灰比0.36、0.37、0.38、0.39，再次评价拌和物状态，根据评价结果可知，当水灰比取0.38时的拌和物整体性最好，7d抗压强度为4.5MPa，空隙率为24%。

2.2 施工关键技术

多孔混凝土排水基层施工工艺流程为：施工准备→施工放样→沥青封层施工→混合料拌和→混合料运输→混合料摊铺→混合料整平→混合料碾压→养生→切缝[3]。

2.2.1 施工准备

（2）在施工前准备齐全施工机械设备，做好机械设备调试、保养工作，确保施工机械设备处于良好的技术状态；检查高精度检测仪器的技术性能状况，提前配备必要的易损部件，以备在检测仪器部件发生损坏时更换使用。

（1）配置1套混合料拌和楼，要求拌和楼的生产能力与摊铺施工进度相匹配；配置1台多功能摊铺机，1台14t振动压路机，1台18t压路机，1台切缝机，5辆自卸汽车，1辆洒水车。

2.2.2 施工放样

根据施工图纸放样确定基层铺筑范围，在路段边缘处打入中桩、边桩，做好标记；测量基层铺筑高程，布设高程控制桩。

2.2.3 沥青封层施工

（1）本工程在底基层与排水基层之间铺设隔水层，隔水层材料为热沥青稀浆，将隔水层作为多孔混凝土基层渗入水的排水面封层，避免渗水继续下渗到底基层中[4]。

（2）试验路段的沥青封层施工采用沥青洒布车喷洒热沥青，喷洒前打扫干净基层表面，保证基层表面无杂物；待热沥青喷洒后撒铺石屑，撒铺厚度为5mm，用扫帚扫平石屑表面。

2.2.4 混合料拌和

（1）根据确定的水灰比试拌多孔混凝土，试料的整体性较好，表面有光泽，在粗集料表层形成稳定的胶结层，符合刚性排水基层施工对多孔混凝土的质量要求。

（2）试验路段混合料拌和采用集中拌和法，控制水泥用量、集料用量和水灰比；拌和时长为90s，比普通混合料拌和时间长1.5倍左右；利用拌和楼的自动化控制系统，精确控制水泥、集料、水的用量和投放时间，保证混合料质量。

（3）多孔混凝土排水基层与普通基层结构相比，其水分散失较快、空隙率较大，所以混合料拌和中适当提高实际用水量，比设计值高出2%左右。

（4）当白天气温高达30℃以上时，为保证混合料的拌和质量，减少水分蒸发量，要将白天的混合料拌和任务改为温度较低的夜间拌和[5]。

2.2.5 混合料运输

（1）混合料拌和后卸入自卸汽车的车厢内进行运输，合理规划运输路线，运距控制在10km范围内，保证混合料自出厂到碾压成型的用时不超过2h。

（2）在自卸汽车车厢上严密覆盖土工布，减少混合料的水分散失；当运输时间较长时，可以在混合料拌和时加入适量缓凝剂；自卸车辆要匀速平稳行驶，路途中不能停留过长时间。

2.2.6 混合料摊铺整平

（1）在摊铺前洒水润湿底基层，将混合料均匀摊铺到指定位置，松铺系数为1.2；摊铺过程中检查基层平整度，摊铺后按照米字形整平基层[6]。在摊铺过程中，派专人现场指挥运料车卸料。

（2）摊铺作业后在基层上覆盖塑料薄膜，防止因气温、风速等环境因素造成水分蒸发过快。覆盖薄膜后，当需要碾压此作业段时，再将薄膜掀开碾压，碾压后继续覆盖薄膜。

2.2.7 混合料碾压

（1）使用吨位偏小的压路机，采用小幅振动方式压实混合料，具体施工方案为：采用18t光轮压路机碾压1遍，再用振动压路机静压1遍，消除碾压轮迹；碾压作业顺序为由边侧向中心碾压。

（2）碾压施工中，不允许压路机在基层上急刹车、调头操作，以免破坏基层结构的稳定性。

2.2.8 养生

（1）在碾压施工后，检验基层标高、厚度、压实度、平整度是否达到质量验收要求，质量验收合格后覆盖塑料薄膜，进入养生阶段；在养生期间定时洒水，每间隔4h洒水1次，养生7d以上。

（2）在路面塑料薄膜上方撒上细土，以避免薄膜被风吹走；养生期间跟踪检查薄膜完好情况，及时修补破裂的薄膜；养生期间，禁止一切车辆通行，避免杂物堵塞排水空隙[7]。

2.2.9 切缝

养生后，在多孔混凝土排水基层每间隔15m处设置1道切缝，切缝时不能损坏边角，控制切缝深度，并用土工布处理切缝处。

2.3 层间处治技术

2.3.1 基层与底基层之间的处治技术

（1）试验路段的底基层采用密级配水泥稳定集料底基层，采用透水性好、抗冲刷能力强的集料；密级配水泥稳定集料底基层能够使渗下来的水沿着底基层表面向道路两侧排出，保证公路基层结构稳定性不会受到破坏。

（2）在底基层上铺设封层，试验路段封层采用热沥青稀释封层材料，增强底基层的抗渗性，保证基层顺利排水。

（3）除采用封层处治技术之外，还可以采用复合土工织物作为底基层与基层之间的防水隔离层，要求复合土工织物具备足够的强度，属于非降解型材料，不宜在施工中遭到破坏。

2.3.2 基层与面层之间的处治技术

（1）试验路段的刚性排水基层施工在基层上洒布一层透层油，增加多孔混凝土基层与沥青面层之间的黏结力。透层油材料采用乳化沥青，用量控制在0.3～0.4kg/m2[8]。

（2）在洒布乳化沥青后，当沥青破乳时要立即铺筑沥青混合料。由于多孔混凝土排水基层的表面比普通半刚性基层的表面更加粗糙，有利于增加基层与面层的黏结力，所以可适当减少乳化沥青的洒布量。

2.4 施工质量检测

2.4.1 平整度检测

路基施工中采用3m直尺法检测路面平整度，每间隔200m设置2个检测点，本工程试验路段全部检测点的平整度平均值为4.6mm，满足二级公路基层平整度要求。

2.4.2 弯沉检测

在试验路段施工完毕7d后，采用贝克曼梁法测量弯沉值，平均弯沉值为14.6（0.01mm），代表弯沉值为20.41（0.01mm），符合二级公路基层施工技术规范要求。

2.4.3 空隙率检测

在试验路段施工完毕7d后，采用钻芯取样方法检测基层空隙率、劈裂强度、抗压强度。检测结果显示，试验路段空隙率平均值为21.2%，劈裂强度平均值为1.67MPa，抗压强度平均值为4.45MPa，三项指标均符合设计要求。

2.4.4 排水能力检测

根据现行技术规范规定，刚性多孔混凝土基层渗流路径长度不得超过45m，渗透时间不得超过2h。试验路段的刚性排水基层厚度为20cm，路面纵坡为0.01，横坡为0.02，表面渗水量为1.05m³/（d·m），计算得出渗流路径长度为3.91m，自由水在排水层的渗流时间为0.93h，符合技术规范要求。

3 结语

在沥青路面施工中，采用刚性排水基层施工技术能够有效提高基层排水能力，减轻路面水损坏程度，减少公路养护成本支出。在刚性排水基层施工中，要合理确定多孔混凝土配合比设计，严格把控原材料选取关，规范实施基层施工工艺流程，并且在基层与底基层之间设置封层，在基层与面层之间铺设透层油，进而保证多孔混凝土排水性能达到空隙率和渗透系数指标要求，确保基层顺利排水。