季冻区柔性基层施工关键技术马英

季冻区柔性基层施工关键技术马英

马英

青海省公路建设管理局青海省西宁市810000

【摘要】由于半刚性的基层沥青路面经常出现一系列的结构性和功能性破坏，严重降低了道路的使用寿命。而柔性基层沥青路面在国外取得了比较好的成效，国内公路建造者开始将视野转向柔性基层结构。级配碎石作为柔性基层沥青路面的主要构成内容，在柔性基层良好性能的发挥中发挥了不可忽视的作用。为了确保季冻区柔性基层结构可以完全发挥自身良好功能，开展季冻区柔性基层级配碎石的优化设计研究显得十分必要。

【关键词】季冻区；柔性基层；级配碎石

1引言

柔性基层沥青路面既可以应对半刚性基层干缩与温缩问题，又可以让路面架构内在的变形与受力更为均衡。因此，对于当前国内沥青路面的架构来说，不管是为了解决半刚性基层的开裂问题，还是为了顺应中国地质状况的多变性，都需要加快柔性基层沥青路面的探究与发展，进而让国内公路路面架构呈现多样化状态，解决沥青路面的毁坏问题。

2季冻区沥青路面常见病害

2.1裂缝分析

季冻区沥青路面病害的一个显著特征就是路面的裂缝较多，面积也比较大，在几种常见的病害中通常占一半以上的比例，裂缝的种类多位龟裂和网裂，裂缝的出现和扩展会严重损害沥青路面。裂缝的存在就会早知路表的积水（雪和雨水）深入到路基和基层，从而降低路面的承载能力，也会造成基层的开裂和路基的冻胀。由于冬季的气温一般都比较低，而且温度变化幅度也比较大，所以季冻区的路面很容易产生基层反射裂缝、温度疲劳裂缝和温缩型裂缝，这也就是为什么季冻区的横向裂缝会比其他地区横缝面积大和比例高的原因。经过冬季温度的不断循环变化，裂缝会不断的发展，严重时甚至能够贯穿整个路面，并且路面上存在的横缝在于纵缝相连之后在车荷载的反复作用下会产生大面积的龟裂，春季雪融化后路面就会产生唧泥和坑槽等现象，严重影响路面的使用性能，使得路面提前破坏。

2.2路基病害分析

季冻区由于四季气温变化大河冬季温度低等特点，在季冻区的路基土体会出现冬季结、夏季融化的现象，呈现出一种十分明显的周期性，路基很容易发生不均匀变形，最终导致季冻区路基容易产生翻浆和冻胀现象。路基冻胀会使路基产生纵长裂缝，而路基裂缝很大程度上会反射至路面，形成新的路面裂缝，导致路面提前破坏。而翻浆则会引起路面的胧胀变形、融沉河沉陷，据相关资料显示，整个路面弯沉中路基弯沉占到了80%以上，所以这两种病害会使得行车安全性降低，路面的承载能力也会随之下降，缩短了整个路面的使用寿命。

2.3车辙病害分析

路面的车辙病害面积比较大，在季冻区软性基层沥青路面病害中占的比例也很大，对路面的损害比较严重，其中主要为失稳型车辙和结构型车辙，一旦车辙达到了一定的深度，坑槽就会积水，如果不加以处理很容易导致交通事故。车辙的产生主要有两个方面的原因：一是基层水稳定性不够好，基层容易出现局部下沉；二是道路的交通量过大，特别是一些重车的比例较大，大荷载就会引起车辙。在季冻区路面的常见病害中，沥青裂缝的发生数量是最大的，病害面积一般也比较大，并且裂缝还会进一步引发其他病害的产生，严重影响路面的使用性能，所以对季冻区柔性沥青面的裂缝和抗裂技术进行研究是十分重要的。

3季冻区级配碎石施工关键技术

3.1原材料要求

为了发挥最大的运用效能，一定要严格把控级配碎石的原料选择关，级配碎石的原料质量是确保混合料效能的关键要素。对于季冻区的级配碎石原材料控制，要从原材料选择、坚固性、压碎值、砂当量、塑液限和针片状颗粒含量这几个常规的指标着手，且依据工程现实状况引进非常规指标，保证级配碎石的原料品质。

①材料的选择

在实际工程施工中，为了保证级配碎石材料的岩性，在条件允许的情况下，要优先选择花岗岩和石灰岩，其次可以考虑选择凝灰岩和安山岩，如果不具备这些条件，则可以选取玄武岩和砂岩等；

②坚固性

为了提升级配碎石的持久性，避免其被部分化学材料与水侵蚀，可依照沥青混合料对于坚固性的指标，在季冻区级配碎石坚固性采用硫酸钠循环，并控制好损失量；

③为了进一步保证季冻区级配碎石的强度，建议其压碎值指标要小于20%；

④砂当量为了提升级配碎石细集料的干净水平，建议此项指标最少大于45%；

⑤塑液限

沥青路面在以级配碎石铺设底层时，一定要把控好其塑性与液限指数，塑性较强的集料在和水相融后较易膨胀，减弱了其透水性与水稳定性，我国《公路路面基层施工技术规范》中明确指定塑性药小于6%，液限要小于8%，为了进一步提高季冻区级配碎石的质量，建议其塑性指数要小于4%；

⑥针片状颗粒含量

对于级配碎石而言，其强度一定程度上是由颗粒间的嵌挤决定的。在中国《公路路面基层施工技术规范》中限定了碎石中针片状颗粒所占比例不可高于百分之二十，假如碎石针片状所占比例过高，其一会对碎石防裂层的紧实度产生影响，其二在压路机进行碾压作业时，针片状颗粒较易毁坏，进而对级配碎石的级配产生不良影响，减弱其嵌挤程度。

3.2施工准备工作

在施工前期的准备工作中，首先要做好场地的硬化工作，根据实际地面的土质确定硬化程度，尤其是在施工高峰期，要考虑车辆的运输和集料的堆放，控制好使用面积的大小；其次，要做好场地排水工作，在施工前期的准备工作中要考虑天气对施工场地的影响，避免原材料和成品料受到雨水的污染，确保原料和成品料的质量，为防止雨水等流入施工场地，要在场地四周用碎石编织袋堆放在沟渠靠场地的一侧，条件允许的情况下还可以配备抽水机；最后要做好料仓的分隔，在施工前要保证不同料仓的分离，细集料要用防水布进行覆盖，并且料场和拌和站要禁止轮胎带泥水的车辆进入。

3.3运输和摊铺

为了避免级配碎石在运输过程中发生离析，最好采用集中厂拌的方式，装料过程中应当分三次装料，如下图所示。

级配碎石的运输车辆每天在开工前都要对其进行检查，并且在装料前对车辆进行清洗，运输车辆的数量要满足拌和出与摊铺的需要，并且最好要留有富余。拌和好的混合料要尽快运输到现场，在装料完成后最好对混合料进行覆盖，从而减少水分的损失。

以往的级配碎石摊铺大多采用的都是平地机，而根据这些年对试验路段的铺筑，采用摊铺机对级配碎石进行摊铺可以取得更佳的效果，在摊铺过程中需要注意以下两点：一是要根据施工的实际情况，安装和调整好摊铺机熨平板，根据实际的作业曲线段大小控制好摊铺作业宽度；二是要做好人员的配备工作，要求机械作业人员必须熟练操作摊铺机，充分发挥摊铺机的优良性能，为了方便摊铺机前期的安装调整和后期作业过程中的鼓掌维修，还应当配备几名维修工，在施工作业前，施工测量试验人员要负责测量摊铺高度，并且测定摊铺作业前松铺系数和厚度，在摊铺作业完成后还要对摊铺层进行压实检测，出于实际工程的需要，需要设置相应的施工辅助人员，在摊铺作业施工中负责指挥摊铺机向前方行进，一些摊铺机没有摊铺的部分，需要进行人工摊铺，压路机不能压实的地方需要人工操作打夯机夯实。

3.4级配碎石成型后的现场控制

①在季冻区雨量较多的季节，应注重级配碎石的成型之后的养护，成型之后的级配碎石应当维持表层的湿润，维持一定的适度，禁止车辆扰动、避免雨水冲洗、用塑料薄膜覆盖；

②级配碎石层在作业完工后应当马上喷洒透层油，透层油的使用数量应当按照有关标准，且确保碎石的洁净，尽量选用洒布车喷洒，确保喷洒匀称；

③成型后的级配碎石层要及时铺筑沥青，在铺筑前要注意将碎石屑清理干净，保证级配碎石层和沥青层的有效联结，此外，还需注意运料车不能够在级配碎石层上调头，在倒车的时候也要尽量缩短倒车距离；

④在养护期过后，需要做好成品的保护工作，严格规定路线、控制车速和限制车辆，禁止急转弯和急刹车；

⑤级配碎石成型后如果未能及时地铺筑沥青层，在季冻区级配碎石过冬应当采取有效的措施，防止级配碎石冻融破坏，影响整体集料的坚固性和级配的稳定。

4结束语

半刚性基层沥青路面由于有着良好的抗疲劳和强度性能，在国内外都得到了广泛的应用，但是裂缝问题一直困扰着半刚性基层沥青路面，随着级配碎石基层具有消除反射裂缝和良好的排水功能逐渐被人们认识后，含级配碎石的柔性基层沥青路面结构将来必将成为我国公路结构发展的重点内容。

参考文献：

[1]黄卫，钱振东.高等级沥青路面设计理论与方法［M］科学出版社.2001.3

[2]何兆益，碎石基层防止半刚性路面裂缝及其路用性能研究[D].南京，东南大学，2013

[3]孙耀东.碎石基层级配混合料组成设计的研究[D].哈尔滨工业大学工学硕士学位论文.2001