■劉建中

(寧德京臺(tái)高速公路有限公司，古田 352200)

20 世紀(jì)90 年代后,半剛性基層瀝青路面幾乎成為我國(guó)新建高速公路唯一可選結(jié)構(gòu)，但是近幾年來(lái)高速公路使用實(shí)踐證明，半剛性基層結(jié)構(gòu)也暴露出一些不容忽視的缺陷和不足，如半剛性基層材料的收縮特性形成瀝青路面的反射裂縫，使通過(guò)瀝青面層空隙與裂縫滲入的水滯留于密實(shí)的半剛性基層頂面，無(wú)法排出的水在車輛荷載反復(fù)作用下形成的動(dòng)水壓力，造成瀝青路面早期損壞。而優(yōu)質(zhì)級(jí)配碎石吸收和削減了半剛性基層裂縫尖端應(yīng)力和應(yīng)變，在很大程度上能夠防止和減少反射裂縫的產(chǎn)生，同時(shí),級(jí)配碎石基層還具有排水功能基層的作用，這種結(jié)構(gòu)很好地發(fā)揮了半剛性基層瀝青路面高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，又在很大的程度上克服了半剛性基層結(jié)構(gòu)路面的缺點(diǎn)，能夠進(jìn)一步改善高等級(jí)公路路面使用品質(zhì)，延長(zhǎng)使用壽命。為此，我省結(jié)合國(guó)內(nèi)外的施工經(jīng)驗(yàn)，在龍長(zhǎng)高速公路上首次以級(jí)配碎石基層作為瀝青路面結(jié)構(gòu)層。下面是筆者結(jié)合龍長(zhǎng)高速公路路面B3 合同段試驗(yàn)結(jié)果和施工情況，談?wù)劶?jí)配碎石基層配合比設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中一些重要環(huán)節(jié)的注意事項(xiàng)。

1 級(jí)配碎石配合比設(shè)計(jì)

1.1 級(jí)配碎石集料技術(shù)要求

1.1.1 粗集料

粒料基層作過(guò)渡層，由于瀝青層較薄，級(jí)配碎石基層所受的應(yīng)力較高，因此粗集料必須潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)有害雜質(zhì)，且具有一定的硬度和強(qiáng)度。同時(shí)，還具有良好的顆粒形狀，這樣配制出來(lái)的良好的級(jí)配，通過(guò)粗集料的嵌擠作用，具有很好的穩(wěn)定性，提高了其承載能力。表1 是龍長(zhǎng)高速公路的粗集料技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)結(jié)果：

表1 粗集料技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)結(jié)果

1.1.2 細(xì)集料

級(jí)配碎石的細(xì)集料必須采用石屑，因?yàn)榧?jí)配碎石中加入砂會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)滑作用，不利于集料間形成嵌擠穩(wěn)定的骨架。而且砂中0.075mm 以下粉料的粘結(jié)力差。不能獲得較高的干密度和CBR 值。同時(shí)細(xì)集料必須潔凈，塑性指數(shù)和砂當(dāng)量等指標(biāo)均應(yīng)符合要求。表2 是龍長(zhǎng)高速公路細(xì)集料的技術(shù)要求和各項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果：

表2 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)結(jié)果

1.1.3 水

級(jí)配碎石的拌和用水一般僅對(duì)水源可疑時(shí)才進(jìn)行水質(zhì)分析試驗(yàn)。

1.2 級(jí)配碎石混合料

1.2.1 級(jí)配組成設(shè)計(jì)

據(jù)各種規(guī)格集料的顆粒分析結(jié)果，通過(guò)調(diào)整不同規(guī)格集料的摻配比例組合出符合級(jí)配范圍要求的三條不同比例的級(jí)配。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3：

表3 級(jí)配范圍及不同摻配比例的合成級(jí)配通過(guò)率

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)

根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ057-94)中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)的步驟，對(duì)選定的三種級(jí)配做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，分別得到相對(duì)應(yīng)的最大干密度和最佳含水量。但應(yīng)注意的是由于材料本身的特性，級(jí)配碎石擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性較大，為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程中的步驟操作，同時(shí)還要注意一些細(xì)節(jié)：(1)在摻配擊實(shí)用的礦料時(shí)各種規(guī)格集料，特別是大顆粒的集料，分樣一定要均勻且有代表性；(2)在擊實(shí)過(guò)程中，待擊實(shí)的混合料應(yīng)隨時(shí)用塑料膜遮蓋，以防水份散失；(3)分層擊實(shí)完成后，特別注意擊實(shí)試件表面一定要修平，可采用4.75mm 或2.36mm 方孔篩把余下的混合料中的細(xì)料篩出，用于補(bǔ)平擊實(shí)試件的表面，并用橡膠錘稍加敲擊；(4)測(cè)定含水量的試樣應(yīng)取擊實(shí)件經(jīng)打散并拌勻后的全部混合料，以減少含水量的誤差；(5)預(yù)定含水量的時(shí)候，對(duì)于級(jí)配碎石這樣的粗粒體，在預(yù)估的最佳含水量的后面兩點(diǎn)含水量間隔應(yīng)比前面的稍小，以免出現(xiàn)變異點(diǎn)。

1.2.3 CBR 強(qiáng)度試驗(yàn)

根據(jù)《公路土公試驗(yàn)規(guī)程》中CBR 強(qiáng)度試驗(yàn)的步驟，按擊實(shí)試驗(yàn)得到的三個(gè)最佳含水量試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行CBR 強(qiáng)度試驗(yàn)。分別得到三個(gè)不同的CBR 值。由于級(jí)配碎石本身不具有保水性，進(jìn)行CBR 試驗(yàn)的時(shí)候，應(yīng)在底模上要先墊兩層的塑料膜，然后再墊上濾紙，避免取掉濾紙的時(shí)候，出現(xiàn)啃邊破壞，影響試驗(yàn)結(jié)果。然后根據(jù)CBR 值和固體體積率作出選定級(jí)配曲線。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4：

表4 級(jí)配碎石各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)表四試驗(yàn)結(jié)果綜合分析，2#級(jí)配的固體積率和CBR 值的試驗(yàn)結(jié)果為最佳，做為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配，用于控制現(xiàn)場(chǎng)施工。綜合分析上述的試驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明級(jí)配碎石的干密度與CBR 強(qiáng)度具有較好的一致性，干密度越大，CBR 值越大。而且級(jí)配良好的材料，經(jīng)過(guò)碾壓成型后，其固體體積率能夠滿足要求。級(jí)配越好，固體體積率越大。在施工中能獲得較好的密實(shí)狀態(tài)和力學(xué)性能，提高了級(jí)配碎石基層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，降低了行車作用下的瞬時(shí)變形和路面的永久變形。

2 施工控制

(1)級(jí)配碎石材料主要是靠集料之間的嵌擠作用而形成強(qiáng)度。良好的級(jí)配對(duì)級(jí)配碎石基層有很好的作用，當(dāng)壓實(shí)后，壓實(shí)度為100%時(shí)，其固體體積率可達(dá)到85%以上，而級(jí)配碎石的孔隙率就會(huì)小于15%，具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，降低行車作用下的永久變形。所以在施工中應(yīng)該嚴(yán)格控制混合料的級(jí)配，做好施工時(shí)的檢測(cè)，控制關(guān)鍵篩孔4.75mm、2.36mm、0.075mm 的通過(guò)率與標(biāo)準(zhǔn)配合比差值都在規(guī)范范圍之內(nèi)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5：

表5 混合料級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果

(2)施工中應(yīng)控制細(xì)集料的塑性指數(shù)。因?yàn)樗苄灾笖?shù)越大，水穩(wěn)定性越差，隨著塑性指數(shù)的增大，集料的CBR 值迅速下降。同時(shí)塑性指數(shù)較高的細(xì)料，其遇水易膨脹，從而降低材料的透水性和水穩(wěn)定性，增加了冰凍敏感性。

(3)嚴(yán)格控制混合料的含水量，級(jí)配碎石在運(yùn)輸、攤鋪、碾壓過(guò)程中含水量會(huì)有所損失。為了使現(xiàn)場(chǎng)級(jí)配碎石能夠在接近最佳含水量下碾壓，在拌和過(guò)程中的加水量宜稍高于最佳含水量。為了提高粗集料的持水量，我們采取在拌和生產(chǎn)前一天晚上預(yù)先向粗集料澆灑適量水的辦法。但是細(xì)集料，則要保持干燥，應(yīng)該加以覆蓋，避免下雨時(shí)細(xì)集料吸收大量的的水，使混合料在施工中難以控制含水量，甚至出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)不容易壓實(shí)，穩(wěn)定性變差。

(4)級(jí)配碎石的現(xiàn)場(chǎng)攤鋪一般采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)形全幅攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，以減少混合料的離析。如果在施工中遇到雷陣雨，應(yīng)該用彩條布等覆蓋，避免未碾壓的級(jí)配碎石基層被雨水沖刷，引起細(xì)集料的流失和過(guò)大的含水量，加大現(xiàn)場(chǎng)施工難度，對(duì)結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。

(5)碾壓是級(jí)配碎石施工中重要的環(huán)節(jié)之一。級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度主要是通過(guò)碾壓而獲得粗集料的嵌擠，鎖結(jié)以及細(xì)集料的填充形成的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度，因此提高碾壓工作的質(zhì)量是提高級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的直接手段?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)配碎石攤鋪后，應(yīng)該及時(shí)碾壓，碾壓不及時(shí)會(huì)使級(jí)配碎石水分蒸發(fā)、材料干硬、固結(jié)，不利于進(jìn)一步碾壓。如果含水量偏低，應(yīng)根據(jù)情況以噴霧式灑水車適當(dāng)灑水，保證級(jí)配碎石在最佳含水量下進(jìn)行碾壓，使其達(dá)到要求的壓實(shí)度。施工中一般采用振動(dòng)壓路機(jī)與膠輪壓路機(jī)交叉碾壓，因?yàn)槿跽褚话阌欣诮Y(jié)構(gòu)層中間到表面這部分的壓實(shí)，而強(qiáng)振一般最有利結(jié)構(gòu)層中間到層底這部分的壓實(shí)，而膠輪主要是使表面顆粒搓揉，重新到位，有利于表面材料的壓實(shí)，因此將膠輪、振動(dòng)碾壓的弱振、強(qiáng)振的這些特性有機(jī)結(jié)合起來(lái)才能夠達(dá)到目的級(jí)配碎石的最有效的碾壓效果。

3 小結(jié)

隨著級(jí)配碎石基層在高速公路上的進(jìn)一步推廣使用，必將在我國(guó)的道路建設(shè)中發(fā)揮重要作用，希望通過(guò)以上對(duì)級(jí)配碎石基層在生產(chǎn)施工中應(yīng)注意的施工技術(shù)要求的探討，對(duì)大家有所幫助。

[1]JTG E42-2005,公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程.

[2]JTG E40-2007,公路土工試驗(yàn)規(guī)程.

[3]JTJ034-2000,公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范.