公路路面设计探讨

冯菁

摘要：随着我国国民经济的高速发展，交通基础设施建设步入了史无前例的高速发展期。对公路建设的设计要求也越来越高。本文对公路路面基层和垫层施工设计进行简要的分析。

关键词：公路路面基层；垫层施工；设计

Abstract: With the rapid development of our national economy, the construction of transport infrastructure into the unprecedented period of rapid development. The design requirements for highway construction, the highway pavement base and cushion construction design brief analysis.

Keywords: road pavement base; cushion construction; design

中图分类号：U412.36文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

针对我国当前的交通状况和道路的服务水平，急需对道路进行改扩建。但是由于当前技术的不成熟和经验的匮乏，在改扩建的设计中存在着一些问题。为了改善现有的交通状况，提高道路等级和服务水平并减少交通事故，急需对原有道路进行改扩建。公路改扩建的基本原则是尽可能的利用旧路，但在利用旧路的过程中，由于技术的不成熟和经验的匮乏，在路基路面的设计上难免会存在一些问题，对这些问题的分析研究对提高公路的设计、施工质量有着重大的影响。

1 石灰稳定土的强度标准与所受影响的因素

在松散的土（包括各种细粒土、中粒土和粗粒土）中，掺入足够量的石灰和水，经拌和、压实和养护后，当其抗压强度符合规定的要求时，称为石灰稳定土。石灰对土的改善，主要是提高强度，而强度的形成与很多因素有关，如土质、灰质、石灰剂量、含水量和密实度。

1.1 土质

塑性指数为15～20 的粘性土或含有一定数量粘性土的中粒土和粗粒土（加天然砂砾土和砾石土，旧级配砾石路面等），用石灰稳定效果比较理想。塑性指数偏大的重黏土，不易粉碎、拌和，石灰难以与其充分反应，对强度形成不利，这种情况下，可采用两次拌和工艺，即：第一次加部分石灰拌和后，闷放 1～2d，再加入其余石灰进行第二次拌和。塑性指数 10 以下亚砂土和砂土，使用石灰较多，难以碾压成型，施工时应采取适当的措施，或采用水泥稳定。塑性指数为15 以上的粘性土更适宜于用石灰和水泥综合稳定。适宜做石灰稳定基层的材料有：级配碎石、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、煤矸石和各种粒状矿渣等。石灰土集料混合料中集料的含量应在 80%以上，并具有良好的级配，土中 15～20mm 的土块不要超过 5%。作基层时，颗粒最大粒径不应超过 40mm，作底基层时，最大粒径不应超过500mm。

1.2 灰质

石灰中氧化钙加氧化镁的含量直接决定了石灰对土的稳定效果，石灰等级愈高，在掺加相同石灰量的情况下，有更多的 CaO 和MgO 起作用，因而稳定效果愈好。一般情况下，石灰质量应达到Ⅲ级以上的生石灰或消石灰的技术指标。对于高速公路和一级公路，宜采用磨细生石灰粉。生石灰在土中消解，可放出大量热能，加速灰土的硬化。另外，刚消解的石灰其活性和溶解度均较高，能保证石灰与土中胶粒更好地作用。因此，采用生石灰稳定土的效果优于熟石灰，但施工成本要高些。

1.3 石灰剂量

石灰剂量对石灰土强度影响显著，石灰剂量较低时，对土起到稳定作用最为重要的就是石灰。土的强度与密度会得到一定的提高，另外，土的膨胀性与塑性也会相对减小，并且，土的聚水量与吸水量也会相对减少。随着石灰剂量的加强，对石化土的强度、水稳性、耐冻性显著提高，但超过一定剂量，过多的石灰在土中以自由灰存在，这时石灰土的强度反而有下降的趋势。这表明石灰稳定土存在最佳石灰剂量。石灰剂量的选用，应根据路面结构层位要求的强度，并考虑气候、水文地质条件等因素初步确定剂量范围，再由混合料组成设计最终确定。

1.4 含水量和密实度

石灰与土进行反应需要水这一最基本的因素，以满足压实的需要，并对反应起到重要的作用。足够的水分是保证石灰稳定混合料的必要基础与条件。最佳的含水量对于石灰稳定土混合料的重要作用，可以通过重型击实试验确定。

2 水泥稳定土的强度及所受影响的因素

在松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和、压实和养护后，当其抗压强度符合规定的要求时，称为水泥稳定土。影响水泥稳定土强度的因素有：土质、水泥类型标号和剂量、含水量和施工质量等。

2.1 土质

一般而言，除了有机质含量超过 2%或硫酸盐含量超过 0.25%的土以外，各类黏土或砂铄土均可使用。但是，考虑到经济性和施工的便利，具有一定级配的砂土用水泥稳定效果较好。黏土粒含量多，塑性指数高的土质，采用水泥稳定时，需要加大水泥剂量，往往是不经济的。研究表明，水泥剂量随土中粘粒含量的增多而增大，这是因为水泥的水化物需要在强碱介质中才能硬化，当水泥稳定含粉粒和粘粒含量较多及塑性指数较大的粘性土时，水泥水解、水化的生成物首先与粉粒和粘粒作用，致使碱性介质不能顺利形成，从而妨碍水泥水化物的正常硬化。适宜做水泥稳定土基层的材料有：级配碎石、级配砾石、未筛分碎石、碎石土、砂砾土、煤矸石和各种粒状矿渣等。若集料为均匀细砂，用水泥稳定时施工难于压实。解决这一问题的方法是：在砂中可以加入一定量的粉煤灰，并添加小于10 的塑性指数的石灰石，以改善其颗粒组成。

2.2 水泥

水泥的类型、标号和剂量是决定水泥土强度的重要因素。硅酸盐水泥稳定效果较好，铅酸盐水泥则较差。由于从拌和到压实通常需要的时间至少为 2h，所以一般不能采用快硬水泥或早强水泥，应选用终凝时间较长的水泥。如选用初凝时间为 3~4h 终凝时间 6h 以上 32.5 级水泥。水泥强度等级不宜太高。另外，大多数级配好的材料经水泥稳定后，其强度随剂量呈正比例增加。这表明，使用较高的剂量，对强度形成十分有利。选用水泥剂量应综合考虑强度、裂缝、造价诸方面，通过混合料配合比设计确定一个经济而实用的剂量。

2.3 含水量

水泥土中的含水量对水泥土强度有重大的影响。水泥土中要有足够的含水量以保证大土团被粉碎和水泥在土中的均匀分布，有利于水泥的完全水化和水解结晶作用。

2.4 施工质量

施工质量包括拌和均匀度和压实度，还有竣工后的湿养生，也直接影响水泥土的强度。

3 稳定类混合料的配合比设计

为确保达到稳定土的强度要求，需认真做好混合料配合比设计，即确定必需的或最佳的灰剂、最佳含水量（最大干密度），在需要改善混合料的物理力学性质时，还包括掺加料的比例。配合比设计步骤如下：

3.1 选择配制剂量制备同一种土样，五种不同剂量的稳定土混合料试件。

3.2 确定最佳含水量做五组混合料重型击实试验，也可只做三组不同剂量（最小剂量、中间剂量、最大剂量）击实试验，分别获得混合料的最佳含水量和最大干密度，其余二个剂量的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。

3.3 制备试件由工地预定达到的压实度，分别计算不同灰剂量试件应有的干密度，按最佳含水量和计算得到的干密度制备试件。

3.4 强度试验试件在规定温度（冰冻地区 20℃±2℃，非冰冻地区25℃±2℃下保湿养生6d，浸水1d后，进行无侧限抗压强度试验。

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