沥青路面半刚性基层异步连续摊铺技术可行性研究

沥青路面半刚性基层异步连续摊铺技术可行性研究

刘俊琴 李东尔

义乌工商职业技术学院，义乌， 322000

摘要：针对传统摊铺沥青路面层间连接状况差、施工效率低、易造成半刚性基层的早期破坏等不足，本文根据水泥稳定碎石和二灰土在不同龄期下的抗压回弹模量，开展一种典型路面结构基层与底基层之间异步连续摊铺技术的可行性研究，结果表明：在控制施工车辆轴载为100KN时，基层、底基层异步连续摊铺7天后可铺设面层；当施工车辆的轴重控制在120KN左右，基层、底基层异步连续摊铺14天后可铺设面层。

关键词：异步连续摊铺技术；半刚性基层；KENPAVE

我国半刚性基层沥青路面设计是采用层间连续的弹性层状体系进行设计的，因此在实际的施工中要求各层之间能够实现良好结合。然而，在实际施工项目中，沥青路面是分多层摊铺的，尽管采取了封层、粘油层等措施，路面层间接触仍是薄弱环节，不可能达到完全连续。

针对上述不足，本文根据半刚性基层沥青路面建设期内半刚性基层材料强度没有完全形成时，在施工车辆和机械作用下沥青路面结构的行为能力规律，路面各结构层施工时的极限最大承载力等特点，进行半刚性基层沥青路面基层与底基层之间的异步连续摊铺技术可行性研究。

1 沥青路面结构和计算参数的确定

1.1路面结构的确定

据调查，我国典型沥青路面结构基层形式主要有两种：两层基层加底基层、一层基层加底基层。高速公路路面面层一般有三层主要以“4+6+8”为主。现选择较为典型的路面结构进行力学分析，研究异步连续摊铺技术的可行性，并从路面结构层力学行为角度出发，同传统摊铺的路面进行对比，从而突出异步连续摊铺技术的优越性。本文选取的路面结构为：4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+18cm水泥稳定碎石+18cm水泥稳定碎石+20cm石灰土。

1.2半刚性基层材料参数选取

根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》的规定，对石灰土和水泥稳定碎石这两种常见的半刚性基层材料在标准养生温度（20℃）下进行劈裂强度和抗压回弹模量室内试验，两种材料在不同龄期下的抗压回弹模量和劈裂强度的范围见表1。

表1 半刚性基层材料在不同龄期下抗压回弹模量和劈裂强度的试验结果

2 异步连续摊铺路面与传统摊铺路面力学对比分析

对典型的沥青路面结构底基层、下基层和上基层异步连续摊铺，在养生一定龄期后，需要通过力学分析，定量考虑施工车辆对已铺结构层的影响，避免采取这种工艺施工造成路面的早期破坏。

本文从结构层养生龄期方面考虑，提出以下两种可行性方案：（1）底基层、下基层和上基层异步连续摊铺7天后铺设面层；（2）底基层、下基层和上基层异步连续摊铺14天后铺设面层。在从施工车辆的轴载变化方面考虑这两种方案的可行性，并在可行的情况分析异步连续摊铺路面结构层与传统摊铺路面结构层内部力学行为的差异性。

2.1力学分析

对路面结构一的底基层、下基层和上基层异步连续摊铺7天和14天后，分别采用KENPAVE软件计算各结构层层底的拉应力、路表的弯沉值和路基顶面的压应变等设计指标，在参照表1中两种常见半刚性基层材料不同养生龄期下的劈裂强度，以此来判断已铺路面是否会发生早期破坏。力学计算结果见表2所示。

表2 方案一异步连续摊铺路面力学计算结果

分析可知，方案一在上基层以及下基层底的拉应力较传统摊铺路面要低22.2%和5.2%，而在其他四项结构层底拉应力和拉应变等设计指标上，方案一较传统摊铺路面平均高16%左右。根据分析结果，虽然方案一在设计指标上要高于传统摊铺路面，但是在保证已铺路面不发生早期破坏以及限制施工车辆轴载在100KN的前提下，方案一较传统摊铺路面可以提前14天进行面层的摊铺工作。

分析可知，方案二除了在底基层底拉应力较传统摊铺路面高47%左右，在其他五项结构层底拉应力和拉应变等设计指标上，方案二较传统摊铺路面平均低10%左右。同样在保证已铺路面不发生早期破坏以及限制施工车辆轴载在120KN的前提下，方案二较传统摊铺路面可以提前7天进行面层的摊铺工作。

4 结论

本文根据水泥稳定碎石和二灰土这两种材料不同龄期下的弹性模量，开展基层与底基层之间异步连续摊铺技术的可行性研究，并在可行的情况分析异步连续摊铺路面结构层与传统摊铺路面结构层内部力学行为的差异性。最后通过经济性评价确定了沥青路面半刚性基层最优的施工工艺，主要得出以下结论：

1. 在控制施工车辆轴载为100KN时，基层、底基层异步连续摊铺7天后可铺设面层；在上基层以及下基层底拉应力设计指标上较传统摊铺路面要低22.2%和5.2%

2. 当施工车辆的轴重控制在120KN左右，基层、底基层异步连续摊铺14天后可铺设面层；在上基层以及下基层底拉应力和拉应变等设计指标上较传统摊铺路面平均低10%左右。

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