楊 凱

（西昌市鄉(xiāng)村公路規(guī)劃建設管理所， 四川 涼山 615000）

1 研究目標

農村公路主要以次要集散和支線交通功能為主，其公路等級以三級公路和四級公路為主。路面基層應具有足夠的承載力、抗疲勞開裂性能、足夠的耐久性和水穩(wěn)定性。應根據(jù)公路功能、技術等級、交通量，結合沿線地形、地質、氣候和當?shù)芈访娌牧系茸匀粭l件進行設計。

水泥穩(wěn)定級配碎石或礫石適用于各種交通荷載等級的基層和底基層，適用公路等級較為廣泛、施工技術較成熟，具有良好的整體性、足夠的力學強度、抗水性等性能，其初期強度較高，并且隨著齡期的增長而增長，所以本文以農村公路水泥穩(wěn)定級配碎石或礫石基層（下文均稱“基層”）為主要研究對象。

2 研究的必要性

基層的主要病害是疲勞開裂、車轍和面層反射裂縫。地表水從反射裂縫處滲入后容易出現(xiàn)唧泥、基層脫空等損壞現(xiàn)象，從而加速路面狀況急劇惡化，并會影響路基強度。經(jīng)分析、研究，主要是受以下因素影響：

（1）在農村公路實際使用年限內，實際交通荷載等級、當量設計軸載累計作用次數(shù)與可行性研究和施工圖設計階段出入較大，主要表現(xiàn)為實際交通荷載等級高于設計階段交通荷載等級。

（2）設計交通荷載等級低于實際交通荷載等級后，致使路基頂面回彈模量設計值偏低，不能滿足實際交通荷載等級需求，導致路基提前出現(xiàn)損壞，進而影響基層和面層工程質量。

（3）基層設計厚度、原材料技術要求、設計參數(shù)及結構組合等不滿足規(guī)定或取值不當，會對基層質量產生較大影響。

（4）基層施工過程中，原材料、混合料生產、施工工藝、攤鋪與碾壓、養(yǎng)生與交通管制、質量檢驗未按設計要求或技術規(guī)范施工，也會造成工程質量達不到預期目標。

3 基層質量控制要點

基層設計應貫徹就地取材的原則，認真做好當?shù)夭牧系恼{查，根據(jù)交通量及組成、筑路材料以及路基水文狀況等因素，選擇技術可靠、經(jīng)濟合理的結構層。施工現(xiàn)場應根據(jù)基層設計厚度、材料性能、攤鋪與碾壓方式等，充分發(fā)揮壓實機具的功能，保證基層質量。

3.1 設計交通荷載

根據(jù)公路技術等級和設計使用年限，通過現(xiàn)場調查并結合可行性研究報告中的交通量年平均增長率等資料，準確計算設計使用年限內設計車道累計大型客車和貨車的交通量，確定設計交通荷載等級，使設計交通荷載等級與實際交通荷載等級一致。

為保證基層不發(fā)生由于疲勞開裂導致的結構破壞，應控制疲勞開裂壽命不小于設計使用年限內當量設計軸載累計作用次數(shù)。

3.2 路基回彈模量

路基回彈模量設計值 E0，應不小于路基回彈模量要求值[E0]。除路基濕度調整系數(shù)和干濕循環(huán)或凍融循環(huán)折減系數(shù)外，標準狀態(tài)下路基動態(tài)回彈模量值 MR對路基回彈模量設計值影響最大。如受試驗條件限制，對于新建農村公路可采用路基填料的CBR值估算標準狀態(tài)下填料的回彈模量值。

3.3 厚度范圍和最小厚度。

基層厚度應根據(jù)交通荷載等級、材料性能，壓實機具的功率，以及有利于施工等因素選擇最佳壓實厚度。根據(jù)工程經(jīng)驗和結構分析，當施工厚度小于最小厚度時，在重載車的作用下，層底易產生過大的拉應力而出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，發(fā)生疲勞開裂破壞的風險明顯提高。

3.4 材料特性和參數(shù)

基層材料應根據(jù)公路等級、交通荷載等級和當?shù)夭牧咸匦缘?，在技術經(jīng)濟論證基礎上確定材料設計參數(shù)。原材料技術要求和混合料組成與技術要求應符合規(guī)定，并應結合當?shù)亟?jīng)驗確定。

在滿足設計要求的前提下，無側限抗壓強度不宜過高，否則會產生過多的收縮裂縫和反射裂縫。水泥劑量宜控制在3%～6%之間，過多地增加水泥劑量，并不會提高混合料強度，反而會加速混合料收縮開裂，進而導致路面發(fā)射裂縫增多?？刹扇】刂圃牧霞夹g指標和優(yōu)化級配設計等措施來提高混合料強度。

3.5 結構組合

路面結構厚度與層間模量比有密切的關系，在設計時應適當控制層間模量比的要求?；鶎优c瀝青面層的模量比宜在1.5～3.0之間，基層與土基模量比宜在2.5～12.5之間。在基層下，宜設置粒料類改善層等措施，可有效減輕反射裂縫處的唧泥、脫空現(xiàn)象，提高基層水穩(wěn)定性。

3.6 原材料技術要求

水泥初凝時間應不小于3h，終凝時間應大于6h且小于10h，強度等級宜采用32.5或者42.5普通硅酸鹽水泥。細集料中0.075mm以下顆粒塑性指數(shù)不大于17，含量不大于20%。級配碎石壓碎值不大于30%，級配礫石壓碎值不大于35%，級配碎石針片狀顆粒含量不大于20%。級配碎石或礫石液限不大于28%，塑性指數(shù)不大于7。

農村公路重、中和輕交通荷載等級，材料分檔不宜小于3檔備料。對于極重、特種交通荷載等級且強度要求較高時，為了保證級配的穩(wěn)定，宜選擇不少于4檔備料。

用于水泥穩(wěn)定碎石或礫石的級配范圍，宜根據(jù)設計交通荷載等級和所在層位確定，推薦范圍如下表：

推薦級配范圍（%）

適用范圍篩孔尺寸（mm）極重、特重 重、中等、輕基層 基層 基層或底基層37.5 100 31.5 100 100 100～90 26.5 100 100～90 94～81 19 68～86 100～90 87～73 83～67 16 92～79 82～65 78～61 13.2 83～67 75～58 73～54 9.5 38～58 71～52 66～47 64～45 4.75 22～32 50～30 50～30 50～30 2.36 31～22 36～19 36～19 36～19 1.18 26～12 26～12 26～12 0.6 8～15 19～8 19～8 19～8 0.3 14～5 14～5 14～5 0.15 10～3 10～3 10～3 0.075 0～3 7～2 7～2 7～2

3.7 施工工藝

農村公路技術等級較低，對于水泥穩(wěn)定級配碎石或礫石，推薦采用集中廠拌和攤鋪機攤鋪的工藝,并應在水泥初凝之前完成碾壓成型工作。混合料碾壓成型后每層的壓實厚度不宜小于150mm，最大厚度不宜大于200mm。

部分農村公路出現(xiàn)了碾壓厚度稍大于200mm的情況，如220mm、240mm、260mm或者280mm。碾壓厚度的增加，雖然可以減少結構層的數(shù)量，改善層間結合性，提高路面的整體性。但要實現(xiàn)大厚度的攤鋪和碾壓，需要具備相應大功率拌和、攤鋪和碾壓設備，但具體碾壓厚度應根據(jù)試驗路段的試驗結果來確定。

對于上、下兩層連續(xù)攤鋪的現(xiàn)象在農村公路中也越來越常見，雖然可以有效改善層間結合狀態(tài)，縮短養(yǎng)生時間，節(jié)約成本，節(jié)省工期。但缺乏對下層質量的有效控制，出現(xiàn)下層壓實度不符合技術要求，整體性較差，鉆心取樣的芯樣完整性較差，導致“夾心層”的出現(xiàn)。

對于厚度較大，需分層攤鋪碾壓時，應在下層施工質量檢測合格后，再攤鋪上層。此種施工方法也存在幾種弊端：（1）在進行路面結構層設計時，基層是作為一個整體層進行驗算，施工時卻為兩個獨立的薄層，而且形成較為光滑的結構面，導致上層彎拉應力增大，對整個基層的使用產生不利的影響，造成整個基層的整體性較差。（2）下層壓實成型后需要養(yǎng)護7天以上才能達到規(guī)定的設計強度，如分層施工，必將造成工期延長。（3）在上層施工過程中，大噸位的運輸車輛和壓路機的使用會對下層造成一定的影響，導致基層結構松散、發(fā)生細微裂縫等現(xiàn)象。（4）有研究表明，如上下層粗集料級配不同、結合劑量不同、施工時間間隔等原因，會造成上下層裂縫互相反射。

3.8 養(yǎng)生與交通管制

基層從攤鋪碾壓完成，到上層鋪筑之前都是養(yǎng)生期。7d齡期無側限抗壓強度是施工質量控制的主要指標，養(yǎng)生期不宜少于7d，并且延長至上層結構開始施工前2d。在養(yǎng)生7d后，其結構強度仍無法承受施工期間的大型運輸荷載，非常容易產生各種裂縫，因此應通過合理安排施工工序，制定交通方案，以保證養(yǎng)生周期，適當提高混合料的早期強度或限制通過車輛的軸載。

《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51-2009）中規(guī)定，水泥穩(wěn)定材料類的標準養(yǎng)生溫度為20℃±2℃，標準養(yǎng)生濕度不小于95%，保持試件表面有一層水膜且不能用水直接沖淋。所以，當基層完工后，宜采用透水土工布或塑料薄膜全斷面覆蓋，根據(jù)養(yǎng)生期間的溫度控制灑水時間和次數(shù)，始終保持已完工基層表面濕潤直至下一道工序開始。

疲勞開裂壽命主要受基層混合料的彈性模量、厚度和彎拉強度影響?！豆饭こ虩o機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTG E51-2009）中規(guī)定，水泥穩(wěn)定類材料的彎拉強度和彈性模量試件的養(yǎng)生齡期應為 90d，但在農村公路實際施工中，往往因為工期等原因，會過早地開放交通，致使該養(yǎng)生齡期很難達到，造成基層結構發(fā)生早期破壞。所以，為了實現(xiàn)水泥穩(wěn)定粒料基層的設計強度，有必要盡可能地延長交通管制時間，減少交通荷載對基層材料初期強度的影響。

3.9 施工質量檢驗

在具備完整的目標配合比報告和生產配合比報告時，應在生產路段上鋪筑長度為200～300m的試驗路段，及時檢測原材料技術指標、混合料的級配、水泥劑量并制作7d齡期無側限抗壓強度試件。對試驗段養(yǎng)生7d后，及時檢測標準養(yǎng)生試件 7d無側限抗壓強度、測定試驗段鉆心取樣標準試件強度、測定彎沉指標，然后對配合比、含水量、松鋪系數(shù)及碾壓工藝等進行總結，形成試驗段總結報告。

正式施工過程中，后場控制的關鍵內容主要為原材料和混合料的抽檢，前場控制的關鍵內容主要為目測含水量、是否離析、壓實機械組合和碾壓次數(shù)、壓實度檢測、現(xiàn)場取樣強度檢測和鉆心取樣檢測整體性。

4 需要進一步研究的問題

對于半剛性基層上下兩層連續(xù)攤鋪碾壓的施工工藝，可以有效改善層間結合狀態(tài)，縮短養(yǎng)生周期、節(jié)約成本和施工工期，實際受力狀態(tài)基本符合設計要求。但需進一步研究如何加強雙層半剛性材料層之間的聯(lián)結，使雙層結構成為單層式整體結構，提高承載力和耐久性。

檢測現(xiàn)場鉆芯試件強度，是一種后驗證的質量評定方法，往往受養(yǎng)生時間、取樣時間、鉆芯和切割的影響，目前沒有具體的芯樣試件試驗檢測規(guī)程，需要進一步研究現(xiàn)場鉆芯取樣試件強度檢測規(guī)程，提出質量后評定標準。