水泥处治排水基层（CTPB）设计与施工

黄林　陈伟

摘 要：2002-08，针对320国道玉山段路面损坏严重的情况，上饶市公路管理局和同济大学道路与机场工程系共同组成课题研究组，利用320国道玉山段修复工程的机会，对“现有水泥混凝土排水探究以及路面的结构加强”这一课题作了深入探讨，为320国道所有的上饶段水泥混凝土路面修复积累了一定的设计和施工经验，并找出了一个既经济又可行的修复方案，本文即为研究成果的一部分。

关键词：水泥处治；排水基层；配合比；混合料

中图分类号：U416.214 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0065-02

1 排水基层（CTPB）材料的性能

1.1 透水能力

对于CTPB而言，其材料的组成设计相当烦琐，首先要符合一定的排水需求。依据美国的相关研究，排水层材料的设计渗透系数K值要控制在0.18～0.36 cm/s。受试验和施工环境等不稳定因素的影响，室内试验的K值一般要设置在0.4～2.0 cm/s的范围内。在《公路排水设计规范》中，建议透水材料的渗透系数不低于0.35 cm/s。

在实际操作当中，也需要遵照《公路排水设计规范》中的方式，依据设计渗入率、排水层宽度、厚度等一系列的条件计算和确定所需材料的渗透系数。

1.2 强度和抗变形性

根据力学分析可知，由于荷载的作用，排水层的底部通常要承受拉应力。此次探究以劈裂的强度视为强度的指标。根据《公路沥青路面设计规范》，水泥碎石的劈裂强度为0.4～0.6 MPa。另根据Bisarpc2.0程序的计算分析结果可知，确定排水基层底部的拉应力还要考虑到试验和施工的变异性。

CTPB材料需要具有一定的抗变形性能，其抗变形性主要是采用抗压回弹模量来测试，可参考《公路沥青路面设计规范》当中的水泥碎石抗压回弹模量的设计参数。排水基层的设计回弹模量一般在1 300～1 700 MPa之间。

1.3 CTPB级配要求和设计思路

CTPB材料的集料级配主要采用的是开级配的方式，也就是粗集料多，细集料少，粗骨料之间点与点融合，就出现了一种嵌挤的构造。开级配计算主要采用的是“变K法”，按照不一样的K值来确定CTPB的级配区域。依据国内外的相关实践经验，只有2.36 mmCTPB集料的通过率低于20%时，才达到了符合条件的空隙率，所以，使用“变K法”调整级配的时候，可以将其视为一个合理的控制点。此次探究拟采取10 cm厚的排水基层，最大粒径为31.5 mm。

2 水泥处治排水基层的修筑

2.1 集料施工的配合比

根据供料料场的细集料和粗集料的级配情况和设计级配的范围要求，并通过一系列的有效试验来确定粗、细集料的施工配合比。

根据《公路排水设计规范》当中的第5.3节确定级配碎石排水垫层的相关材料要求和配比情况，主要目的是满足该层材料的反滤要求。

在排水基层中，下承层应该是不透水层，比如利用石灰-粉煤灰等材质来稳定碎石、水泥，从而达到稳定碎石基层的目的。其表面应当坚实、平整，拥有一定规定的路拱，且表面没有松散材料。待下承层的施工全部完成之后，按照《公路路面基层施工技术规范》当中的第8.5节安排验收工作。只有达到了基层的合格标准后，方可做排水基层的铺筑工作。如果有一些特殊的设计要求，也应该在排水基层底面铺洒上乳化沥青封层或铺筑细粒式沥青封层，然后再做排水基层的施工工作。

在沥青下封层的铺筑过程中，施工的气温不得低于10 ℃，且要保持路面干燥，不可有脏物、尘埃等杂质。

2.2 CTPB的拌和工作

对于CTPB混合料而言，适合采取强制式拌和机或卧式叶片拌和机等厂拌设备进行拌和，并要注意严格控制混合料的配合比、集料的级配、水泥的用量和水灰比。

2.3 CTPB的摊铺工作

依据所使用的摊铺机具和试铺情况来确定松铺系数。在平地机铺时，要将松铺系数控制在1.18左右。摊铺机摊铺工作时，也控制在1.15左右，然后按照确定的松铺系数进行施工放样工作。

摊铺工作之前，要在CTPB石屑反滤层的表面洒水湿润。将材料运至施工现场之后，要按放样来标高，再使用摊铺机、平地机或者是其他一些合适的设备将混合料均匀地铺在规定的宽度范围内，应保证表面平整度，且要有达标的横坡。

摊铺的宽度应尽可能地避免纵接缝，并全面考虑摊铺设备的类型、CTPB的宽度和碾压工作的进度问题。在分幅摊铺时，应采取施工接缝处理或采取两台摊铺机前后间隔5～8 m的方式，同步向前摊铺CTPB混合材料，并同时进行碾压工作。摊铺进度的控制应以表面的平整度和CTPB混合料不会发生离析为前提。

碾压1 h后，在距压实层的末端10 cm以上的位置的垂直路中心线处切割压实层，以此形成垂直向接缝面。或者在预定长度末端的垂直路中心线处安置方木或钢模板，其基层和高度的压实厚度应当一样。在继续施工前，应拆除支撑方木或钢模板，摊铺时，应确保排水基层表面除碾压器械以外没有其他车辆通行。

2.4 压实工作

在摊铺整形工作之后，采取6～8 t的光轮压路机进行碾压工作。碾压时，从横坡的下侧向横坡的上侧处推进，禁止压路机在碾压表面时出现调头或调向的现象。碾压时的来轮轨迹应重叠1/3的轮宽。

在完成第一遍碾压之后，应该查看碾压的表层是否有超标的凸起或低洼情况。如果有，就需要进行填补工作，然后再进行第二遍的碾压工作。待碾压完毕之后，如果表层印有轮迹，就要再做第三遍碾压工作，直到压实表面没有松散材料和印痕后，才可停止碾压工作。

碾压工作应该紧接摊铺工作而进行，从混合料开始加水拌和起的2 h之内完成初碾工作，2.5 h之内做完终碾工作。压路机的工作速度通常为1.3～4.0 km/h，第一遍碾压的速度为2～2.5 km/h。碾压时，应按照实际情况来安排碾压设备的数量和施工进度。

3 质量管理和检验

3.1 原材料

对集料的粒径进行分析，并测定含泥量和压碎值。每批供料使用前要测2个样品，使用过程中每300 m3测2个样品。然后依据测定结果判定集料质量是否合格，并按设计级配要求确定施工配合比。

3.2 混合料

混合料的组成设计首先要选定设计级配，包括水泥含量（170 kg/m3）和水灰比（0.40）。测定混合料的干密度、空隙率（有条件时进行渗透系数测定试验）、抗压强度（水泥碎石）和回弹模量，为施工提供质量控制标准。

3.3 试铺阶段

在正式开工前，要进行铺筑试验，以确定合适的松铺系数。要使拌和、运输、摊铺和碾压机械相互协调、配合，保证碾压质量。

4 结束语

排水基层的修建，解决了水泥混凝土路面接缝地表水渗水问题，但是造价相对较高，施工工序也复杂。

〔编辑：王霞〕