高等级公路级配碎石柔性基层施工与质量控制

高等级公路级配碎石柔性基层施工与质量控制

任向丽 

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甘肃省智和工程检测有限公司

摘要：中国高等级公路建设中大量采用半刚性基层路面结构，主要由于半刚性材料结构强度高、承载力强且造价低、来源广。可是半刚性材料自身却存在排水性能差、受温湿度影响易开裂等缺点。针对该情况，本文对柔性基层展开研究发现，若将柔性基层材料铺设在半刚性基层上，这两种基层路面相互结合、优劣互补，能提高路面的抗裂性能、延长路面使用寿命。其中级配碎石在柔性基层中运用较广。本文主要通过对高等级公路级配碎石柔性基层的施工流程和质量控制管理进行研究，分析两种不同基层路面的区别，查找级配碎石柔性基层减缓裂缝的理论基础，总结施工过程中可能发生的问题和解决办法，探索应用级配碎石柔性基层是否能够有效革新当下传统高等级公路的路面基层结构，提高公路的安全性。

一、柔性基层路面性能分析

我国高等级公路中，使用较广的基层路面包括半刚性基层路面和柔性基层路面，本章主要是对比半刚性基层，分析柔性基层路面的优缺点、路面结构的破坏形式等，简单了解柔性基层性能。

（一）柔性基层材料的优缺点

半刚性基层主要选用粉煤灰、水泥等无机结合料，有着承载力强、刚度大、稳定性好等特点，且材料获取方便，采购价格较低，经济划算。但也正是由于半刚性基层使用了水泥、石灰等结合料，这些材料属于典型的脆性材料，导致这种基层路面受到降雨、曝晒等环境的影响，产生反射裂缝。随着时间推移，路面车辆越来越多，铺设的路面极易出现松散、车辙等问题，破坏路面结构，留下安全问题。

对于柔性基层来说：（1）柔性基层的主要优点：柔性基层的材料大多是选择粘弹性材料，例如级配碎石、填隙碎石等。这些材料韧性较好，遇到路面变形小的情况有一定的自我愈合能力，这一优点延长了柔性基层路面的使用寿命。（2）柔性基层的主要缺点：由于柔性基层材料刚度小、承载力不足导致车辙现象出现，若路面变形情况较大或弯沉严重，此时路面情况难以恢复，从而产生裂缝。假如想减缓开裂问题，需要将的铺设路面厚度加大，但这将会使施工建设成本在一定程度上增加。

（二）柔性基层的路面破坏模式

柔性基层的破坏是功能性的破坏。正常情况下，它的破坏顺序是由上至下的，最初从面层开始破坏，产生裂缝、车辙等破坏。这种破坏模式可以通过进行面层预防性养护来补救。

柔性基层路面选择的是具有一定韧性的粘弹性材料，当这些材料受到破坏时而产生裂缝时，凭借自身弹性而拥有自我愈合的能力。而半刚性基层采用的脆性材料一旦开裂就不再愈合甚至随着其他压力的增加，裂缝迅速延伸变大。

（三）建设级配碎石柔性基层的建议

（1）级配碎石柔性基层能分散减缓半刚性基层的反射裂缝，达到良好的高等级公路路面保护效果，建议在高等级公路级配碎石柔性基层建设时，柔性基层的摊铺厚度不宜过薄。在整体路面结构中，级配碎石柔性基层的摊铺厚度标准要以能够承受底面弯拉应力及应变为主，保证有效减缓路面裂缝。

（2）建设柔性基层所用资金较多，并且建设级配碎石柔性基层会导致路面厚度增加，可以考虑将路面面层合理减去部分的厚度，本该用于被减薄的厚度的资金用于建设级配碎石柔性基层，调整建设资金合理使用。而在原材料采购方面，为了达到所需厚度则需要增加石料用量，可考虑适当减少半刚性基层的厚度，原用于半刚性基层方面的材料采购用于补充级配碎石柔性基层所需石料数量。

（四）级配碎石性能分析

高等级公路路面基层材料的选择首先要从结构、功能开始入手，考虑行车荷载、结构受力特点、环境影响等多方面因素，毕竟一条公路的建成也不仅靠单一材料或某材料的一两个性能就能完成的，要选择运用多种材料的优点特征加入工程建设才能实现最后的目标。

（1）级配碎石材料能被用在高等级公路中用来解决反射裂缝的问题，优先要考虑的是碎石材料的力学性能。力学性能主要其由弹性模量、抗剪强度等决定。从结构上看，级配碎石材料强度差别主要是由粗集料与粗集料之间的接触嵌挤决定。当车辆行驶时，面层上的荷载传递到基层结构上分散开来，为了保证路面质量，就要求材料强度达标，抗压抗磨、承载力要好。

（2）级配碎石有着较好的排水性能、渗透性能和抗冻性能。将级配碎石选作基层材料，不能仅注重级配碎石的承载力和力学性能，还要考虑在特定情况下，材料能否适应变化的能力。例如阴雨天，作为基层材料就要考虑它的排水性能好坏。假使级配碎石渗透性能差，遇到雨水冲刷，路面长期浸泡在水中，不仅会在一定程度上降低材料本身的力学性能，还会加重加快路面的损坏；在较寒冷地区使用级配碎石材料，级配碎石的抗冻性能将起很大作用，最基础的即避免基层受寒受冻发生开裂。所以碎石材料的抗冻、排水性就可以很好规避这些问题。

二、高等级公路级配碎石柔性基层质量控制

公路路面基层在高等级公路中起到承重、维持公路路面稳定的作用。因此，高等级公路路面基层的施工质量对整个高等级公路的质量好坏、使用效果起到了决定作用，加强对基层施工质量的控制，保证高等级公路整体的质量，提高公路的使用性能、延长其寿命。

（一）施工准备阶段的质量控制

级配碎石原材料质量控制。级配碎石原材料的优劣是把控级配碎石柔性基层路面质量好坏的前提条件。注重施工过程之前，先着重对原材料的质量控制。

级配碎石下承层质量控制。下承层的施工质量对公路路面基层的整体承载性能有重要的影响，是保证上层路面结构稳定的结构层。柔性基层的强度不仅来自材料碎石集料之间的嵌挤，还与下承层自身强度息息相关，在正式铺筑前，要对下承层进行质量验收，保证没有损坏，整体结构完整、压实。

级配碎石拌和质量控制。级配碎石拌和的质量是在基层施工前要保证的重点。在拌和现场要配备具有相应资质的施工人员进行配合比调整，保证拌和均匀；拌和的设备要控制各料仓进料稳定，必须严格按照最初确定的设计比例进料，不可以随意调整，要及时检查拌和情况，若出现问题，及时停止拌和。

（二）级配碎石柔性基层养护

施工完成后需加强对级配碎石基层养护，虽然级配碎石柔性基层没有半刚性基层容易开裂，但也不能忽视它的养护重要性。后续的初期养护工作在柔性基层碾压作业完成后即可进行：

（1）在养护期间要封闭路面，首先要禁止重型车辆行驶，谨防基层路面材料受压破碎。

（2）在养护过程中注意温度把控，避免直接暴晒，及时洒水确保柔性基层路面材料的含水量。

（3）在路面检测合格后，清除表面层杂物，均匀喷洒透层油。油干后撒布细沙封层、开放路面交通。

（4）养护结束后，仍需限制同一时间的车辆通行数，规定最高的车辆行驶速度，做好成品保护。

结论

目前中国正在日益壮大，国内的各个方面都在寻求创新、可持续发展，运输交流是必不可少的。因此人们对于高等级公路的质量有了更高的要求，在目前经济、技术的支持下，高等级公路路面改善方法的探索势在必行。根据本文的研究分析，级配碎石柔性基层对延长高等级公路使用寿命、提高公路质量有很大帮助。

参考文献

[1]李君.高等级公路柔性基层(级配碎石)的研究[D].大连理工大学,2004.

[2]孙建伟.高速公路基层级配碎石性能及其CBR试验和数值模拟研究[D].石家庄铁道大学,2019.

[3]何礼明.级配碎石柔性基层在沥青路面工程中的应用[J].低碳世界,2017,000(008):213-214

[4]刘伟.柔性基层沥青路面性能观测预估研究[D].长安大学,2015.