蒙翠瓊

(廣西壯族自治區(qū)橫縣公路管理局，廣西 南寧 530300)

0 引言

我國(guó)重載交通道路普遍應(yīng)用半剛性基層瀝青路面，是因其承載力、整體穩(wěn)定性及抗疲勞性能都比較好。但近年來(lái)半剛性瀝青路面的問(wèn)題逐漸凸顯，裂縫病害、排水不良產(chǎn)生的沖刷、唧漿、層間脫空等病害突出[1]。而大粒徑級(jí)配碎石作為半剛性基層和瀝青路面之間的上基層，在功能上可有效地防止和減緩瀝青路面的反射裂縫，提高整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能和抗永久變形能力，同時(shí)起到排水基層的作用[2]。

本文依托那陽(yáng)至百合公路某標(biāo)段災(zāi)后重建工程，在總結(jié)級(jí)配碎石已有研究結(jié)論和室內(nèi)級(jí)配碎石材料組成設(shè)計(jì)研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚝凸さ貙?shí)際情況，對(duì)大粒徑級(jí)配碎石基層的施工及質(zhì)量控制進(jìn)行研究。

1 工程概況

那陽(yáng)至百合段公路處于山地丘陵性盆地地貌區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，其年平均氣溫為16.5 ℃～23.1 ℃，最高氣溫33.7 ℃～42.5 ℃，該地區(qū)氣候溫暖，雨水豐沛，干濕分明，冬少夏多，季節(jié)變化明顯。年均降水量為1 500～2 000 mm。因此要求重建路面具有良好的排水和抗水損性能。

舊有公路設(shè)計(jì)為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬12 m，路面寬9 m。舊路面結(jié)構(gòu)形式為瀝青混凝土路面。路面已出現(xiàn)較多網(wǎng)狀裂縫、縱橫向裂縫、面層瀝青骨料脫落等破壞，局部路段出現(xiàn)唧泥現(xiàn)象。重建工程保持公路設(shè)計(jì)等級(jí)不變，路基路面寬度不變，針對(duì)原公路病害，結(jié)合氣候和實(shí)際情況進(jìn)行施工，工期從2016-03-31至2016-12-28共9個(gè)月，重建公路總長(zhǎng)13.62 km，設(shè)計(jì)將原路面作為底基層，在其上加鋪厚度15～18 cm大粒徑級(jí)配碎石基層+1.5 cm熱瀝青同步碎石封層(兩油兩料)+9 cm瀝青混凝土面層。

2 舊路狀況評(píng)估

2.1 PCI路面破損調(diào)查

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20-2007)中，瀝青混凝土路面損壞狀況指數(shù)PCI評(píng)估方法，對(duì)舊路面進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)，PCI指數(shù)<60，路面破損狀況較差，各樁號(hào)的檢測(cè)表如表1所示。

表1 路面破損狀況檢測(cè)匯總表

由表1可見(jiàn)，除局部樁位外，舊路面破損PCI指數(shù)都較低，路面破損狀況嚴(yán)重。

2.2 路面彎沉檢測(cè)

采用落錘式彎沉儀(FWD)對(duì)舊瀝青混凝土路面的彎沉進(jìn)行評(píng)價(jià)。FWD通過(guò)計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)提升并下落一重錘，對(duì)路面施加脈沖荷載。通過(guò)埋設(shè)5～9個(gè)傳感器測(cè)定路面變形情況(見(jiàn)圖1)。

圖1 路面彎沉大小分布圖

由圖1可見(jiàn)，路面各樁位中，K3、K10處的彎沉值較大，其變異性也較大，其余彎沉測(cè)試值均<40(0.01 mm)，表明半剛性基層舊瀝青路面的路基、路面整體結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)，具有足夠的強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)承載能力，不需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。明確在重建工程中主要工作是恢復(fù)路面現(xiàn)有的排水系統(tǒng)、防治反射裂縫、恢復(fù)瀝青路面的功能。

2.3 水泥穩(wěn)定碎石基層無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

通過(guò)基層鉆芯取樣測(cè)定基層的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，以評(píng)估舊路面水泥穩(wěn)定碎石基層的性能，得到表2試驗(yàn)結(jié)果。

表2 水泥穩(wěn)定碎石基層芯樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表

測(cè)得的芯樣強(qiáng)度基本在6.0 MPa以上，平均值達(dá)15.6 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。這是因?yàn)樗喾€(wěn)定碎石基層在使用年限內(nèi)，強(qiáng)度一直增加，在舊路面破壞時(shí)，其強(qiáng)度生成完全，將原有路面作為底基層時(shí)，其強(qiáng)度能夠滿足規(guī)范要求。

3 新建路面的原材料與配合比設(shè)計(jì)

3.1 材料要求

根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)要求，對(duì)于瀝青混合料結(jié)構(gòu)層，工程使用的粗集料為石灰?guī)r碎石，細(xì)集料為機(jī)制砂，礦粉采用憎水石灰?guī)r磨細(xì)礦料，要求集料堅(jiān)硬耐磨，干燥潔凈無(wú)雜質(zhì)，顆粒組成合理。結(jié)合工程所在地溫?zé)岫嘤隁夂蛱攸c(diǎn)，工程選用70#A級(jí)瀝青，瀝青用量為2.4～2.8 kg/m2。

對(duì)于大粒徑級(jí)配碎石基層，根據(jù)潮濕多雨的特點(diǎn)，選用塑性指數(shù)<6的大粒徑級(jí)配碎石材料，主要包含粒徑為37.5～19 mm、19～9.5 mm、9.5～4.75 mm，合理組配以達(dá)到較高強(qiáng)度和穩(wěn)定性。嚴(yán)格控制其細(xì)土含量，并控制其公稱最大粒徑在37.5 mm。碎石中針片狀顆粒的總含量應(yīng)≤20%，壓碎值≤30%。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

3.2.1 瀝青混凝土級(jí)配設(shè)計(jì)

AC-13、AC-16瀝青混凝土面層采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求的動(dòng)穩(wěn)定度、水穩(wěn)性和滲水系數(shù)，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，給出其級(jí)配范圍如表3所示。

表3 AC-13C/AC-16C級(jí)配范圍表

為了確保在目標(biāo)配合比級(jí)配最佳含水量下的CBR值≥100%，同時(shí)固體體積率≥85%，設(shè)計(jì)的大粒徑級(jí)配碎石級(jí)配范圍如表4所示。

表4 大粒徑級(jí)配碎石設(shè)計(jì)級(jí)配表

3.3 路面結(jié)構(gòu)方案

結(jié)合以上分析和工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，得出重建工程的路面設(shè)計(jì)方案(見(jiàn)表5)。

表5 重建路面結(jié)構(gòu)方案表

4 大粒徑級(jí)配碎石施工質(zhì)量控制

4.1 施工前準(zhǔn)備

施工前，需要對(duì)舊路面進(jìn)行清理清掃，對(duì)路面裂縫、破損、唧泥等病害部位重點(diǎn)清理，清理工作完成后要灑水保持路面潤(rùn)濕。合理編制施工進(jìn)度計(jì)劃，做好技術(shù)交底，確保施工高效有序進(jìn)行。

4.2 拌合與運(yùn)輸

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)布置，選擇合理的拌合與運(yùn)輸方案，本項(xiàng)目大粒徑級(jí)配碎石施工主要采用場(chǎng)站內(nèi)集中拌合，分級(jí)備料，分級(jí)堆放。由于級(jí)配碎石在施工過(guò)程中水分會(huì)蒸發(fā)，含水率下降，要確保碾壓施工在最佳含水量范圍內(nèi)進(jìn)行，需要加水使集料含水量在最佳含水量之上。針對(duì)不同的天氣特點(diǎn)，對(duì)溫度低而濕度大的天氣，應(yīng)當(dāng)高出最佳含水量0.5%～1%；在溫度較高，空氣干燥的情況，高出最佳含水量的1%～2%更適宜。在施工前，將水適量撒布在粗集料中，使其預(yù)先吸水達(dá)到飽和，能起到粗集料含水量保持在較高水平的效果，確保施工質(zhì)量。此時(shí)應(yīng)保持細(xì)集料和石屑的干燥，能使集料的施工性能達(dá)到最佳。另外要規(guī)范拌合工藝，確保不發(fā)生離析現(xiàn)象。

4.3 攤鋪

采用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪。攤鋪機(jī)司機(jī)必須有熟練的技術(shù)水平，調(diào)試好攤鋪機(jī)的工藝參數(shù)，以滿足平整度、坡度、高程及橫斷面要求，且盡可能減小離析。攤鋪前宜采用人工輔助鋪設(shè)土工格柵反包級(jí)配碎石層。攤鋪過(guò)程中，找平工要注意送料器的存料高度，及時(shí)調(diào)整。設(shè)置可移動(dòng)基準(zhǔn)面，保證兩臺(tái)攤鋪機(jī)之間的標(biāo)高基準(zhǔn)面準(zhǔn)確，兩機(jī)重疊攤鋪，控制重疊長(zhǎng)度為20～30 cm，保持?jǐn)備仚C(jī)之間的距離在8～10 m范圍。安排專人負(fù)責(zé)搭接處的離析，加裝反轉(zhuǎn)螺旋葉片以減少機(jī)械原因造成的離析，盡可能確保攤鋪施工的質(zhì)量。

4.4 碾壓

嚴(yán)格控制碾壓工序、時(shí)間、接縫及橋頭處理等環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，能夠使基層壓實(shí)度符合要求，使路面平整度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。碾壓施工的一般原則是：從高程較低的一側(cè)向高程高的一側(cè)，由慢壓到快壓，先輕壓一遍再接著重壓。

由于大粒徑級(jí)配碎石的特點(diǎn)，只有在不小于最佳含水量條件下才能到最佳壓實(shí)效果[3]，因此現(xiàn)場(chǎng)碾壓時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制含水量。級(jí)配碎石攤鋪后應(yīng)緊跟及時(shí)碾壓，拖延壓實(shí)時(shí)間會(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，尤其是夏季高溫季節(jié)施工，應(yīng)根據(jù)情況以噴霧式灑水車適當(dāng)灑水后再碾壓。如果含水量過(guò)高，應(yīng)立即停止碾壓，并用平地機(jī)翻曬，待其接近最佳含水量時(shí)，再進(jìn)行碾壓。

級(jí)配碎石基層可采用振動(dòng)壓路機(jī)與輪胎壓路機(jī)碾壓組合工藝。采用振動(dòng)壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)聯(lián)合碾壓，碾壓效果較好。首先用靜壓碾壓級(jí)配碎石，材料取得密實(shí)的結(jié)構(gòu)和相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性能后，再采取強(qiáng)弱振動(dòng)結(jié)合施工，進(jìn)一步降低空隙率，提升結(jié)構(gòu)的密實(shí)性和穩(wěn)定性。施工最后過(guò)程采取膠輪壓路機(jī)碾壓，通過(guò)上述的施工工序，基層的內(nèi)外結(jié)構(gòu)面密實(shí)性最大。根據(jù)路面攤鋪厚度，各路段要求的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，隨時(shí)調(diào)整碾壓施工的次數(shù)，從而可在避免過(guò)壓的同時(shí)，確保壓實(shí)施工質(zhì)量。

4.5 保養(yǎng)

大粒徑級(jí)配碎石基層碾壓完成后，要及時(shí)開(kāi)放交通，并根據(jù)天氣變化情況進(jìn)行灑水保養(yǎng)，確?；鶎颖砻鏉駶?rùn)不流淌。

5 大粒徑級(jí)配碎石施工質(zhì)量檢測(cè)

經(jīng)檢測(cè)，那陽(yáng)至百合公路災(zāi)毀恢復(fù)重建工程大粒徑級(jí)配碎石基層的壓實(shí)度、彎沉值、平整度、厚度、寬度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范的要求，施工質(zhì)量?jī)?yōu)良，達(dá)到了設(shè)計(jì)和施工的預(yù)期目標(biāo)。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)對(duì)舊路面的狀況調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，原有路面的破損情況嚴(yán)重，PCI評(píng)價(jià)較差，但原路面的彎沉和抗壓強(qiáng)度都滿足作為底基層的標(biāo)準(zhǔn)。新路面的設(shè)計(jì)基于此條件，在舊路面底基層和新鋪瀝青混凝土面層間鋪筑大粒徑級(jí)配碎石基層，能夠滿足路面強(qiáng)度和路面排水兩方面的要求。

(2)大粒徑級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度，是依靠碾壓施工來(lái)保證的，通過(guò)碾壓工序，級(jí)配碎石中的大顆粒集料成為聯(lián)結(jié)嵌擠的結(jié)構(gòu)，而細(xì)顆粒填充進(jìn)空隙中，從而取得路用強(qiáng)度。因此碾壓施工的質(zhì)量，很大程度決定級(jí)配碎石基層的質(zhì)量。另外要采取適合級(jí)配碎石的保水措施，保證施工時(shí)的最佳含水量，以取得最佳的壓實(shí)效果。

(3)在針對(duì)大粒徑級(jí)配碎石基層碾壓施工時(shí)，使用振動(dòng)壓路機(jī)和膠輪壓路機(jī)組合碾壓工藝，可以取得良好的效果。能使結(jié)構(gòu)層空隙率降低，內(nèi)部更密實(shí)。

(4)大粒徑級(jí)配碎石的強(qiáng)度、耐久性、施工和易性主要受到其級(jí)配影響。應(yīng)避免施工中產(chǎn)生離析，能夠使其級(jí)配穩(wěn)定，避免發(fā)生級(jí)配變異。嚴(yán)格控制材料拌合工序和攤鋪、碾壓施工質(zhì)量可以減少離析發(fā)生的可能，保證施工的質(zhì)量。