高寒地区公路防冻胀砂砾垫层施工工艺

郑立君

(龙建路桥股份有限公司第七分公司，黑龙江 哈尔滨 150090)

1 防冻胀砂砾垫层工艺特点

施工时采用依托试验、梅花布料、全宽摊铺、分层控制、湿法碾压、静振结合、高频低幅、斜坡接缝的工艺技术。

采用与路床同宽的全宽式施工工艺，有利于改善基层或面层边缘的受荷条件和给路肩以额外的加强；有利于控制路基因水发生冻胀对路面结构产生不利影响。

2 防冻胀砂砾垫层工艺原理

在潮湿或过湿地段修建公路，为防止因路基毛细水作用使路面结构发生冻胀破坏，利用级配砂砾良好的水稳性、隔热性和透水性，采用在基层下设置砂砾垫层的方法，防止路面冻胀和减少反射裂缝，保证路面结构的稳定。

3 防冻胀砂砾垫层工艺操作要点

3.1 施工准备

(1)原材料检验。原材料在使用前应进行质量检验和标准试验。质量检验：砂砾垫层采用的天然砂砾，应具有规定的级配，其最大粒径不宜超过37.5 mm，通过筛分试验确定材料级配符合要求。标准试验：选取有代表性的进场材料，按重型标准进行击实试验，获得垫层砂砾材料的最大干密度(1.9～0.3 g/cm3)和最佳含水量(9%～13%)，作为垫层压实的参照。

(2)准备下承层。下承层应该经业主、监理等验收合格，且满足继续施工条件。对路基高程、路基宽度、路基压实度及各项试验数据进行检查，看是否满足垫层施工前的要求，对不合格位置应予以处理，直到达到相应的质量要求。在铺筑砂砾垫层前，要对路基顶面进行全面清除干净，并适当洒水湿润，并用压路机振动碾压一遍，使顶面保持平整密实。

3.2 测量放样

(1)合理布设水准点，使水准点准确无误便于施工，一般300～500 m布设一个比较合理，施工也比较方便。

(2)施放中线，直线段隔15～20 m设一中心点，曲线段隔10～15 m设一中心点，并在每一断面的路肩两侧设置指示木桩。

(3)高程测量，在两侧的指示木桩上用红油笔画出砂砾垫层边线的设计高程。针对分层施工方案，每层高程放样均按松铺厚度在边桩上进行挂线。

3.3 首件施工

(1)正式施工前，应进行全幅砂砾垫层试验段(长度不小于200 m)施工，以便确定砂砾垫层的机械配备、人员组织、松铺系数、压实遍数等工艺参数。通过首件工程施工，总结相关技术数据，指导砂砾垫层大面积施工。

(2)通过试验，总结出一套适合于路面砂砾垫层施工合理的施工组织和机械设备的配置方式，总结如何依据国家有关技术标准规范进行施工标准化管理和进行质量控制。

3.4 材料运输

(1)砂砾运输采用自卸汽车由料场运至施工作业现场，由专人指挥卸车，根据自卸汽车装载数量及材料的松铺厚度(不得超过30 cm)确定卸车距离。同一作业段，由远及近按计算距离规整地卸于路基上。

(2)砂砾料堆应呈梅花形布置，卸车距离应计算取得，以免卸料过多或过少，同时料堆间注意预留便于施工作业的缺口。

3.5 摊铺整平

(1)砂砾垫层应分层摊铺，采用路床全宽式，松铺厚度通过试验段确定，一般每层为15～20 cm。当砂砾处于最佳含水量+1.5%左右时，先用推土机将砂砾按规定的路拱进行初步整平，接着用压路机在已初平的路段上快速碾压2遍，然后用平地机进行精平施工，使其达到规定的要求。

(2)摊铺整平过程中随时检查松铺厚度情况，必要时，应进行增料或减料。垫层砂砾摊铺若出现小面积粗、细集料集中的情况，应及时翻拌均匀。

3.6 夯实碾压

(1)按试验段确定的碾压遍数分层碾压，压路机往复碾压不得少于4遍，轮距搭接宽度50 cm以上，碾压不到的部位用人工或夯机补夯密实。

(2)施工时应适当控制砂砾含水量，应在碾压前根据其干湿程度和气候条件，适当洒水以保持砂砾的最佳含水量。如材料过干应事先洒水，洒水时应采用“薄洒多次”的方法，洒水量应使全部砂砾湿润，并不导致下承层路基翻浆。

(3)碾压时，含水量要始终控制在最佳含水量+1.5%状态。碾压时，应先静后振再静，振动碾压应高频低幅，初始碾速宜为25～30 m/min，砂砾稳定后，碾速宜控制在30～40 m/min。碾压时，碾压遍数要严格控制。

(4)碾压直到达到检测合格为止，碾压轮迹不应大于5 mm，砂砾表面应平整、坚实，无松散和粗、细集料集中现象。

(5)压实度检测：碾压4遍后，在压实的砂砾垫层顶面布点，测点的频率为每25 m取一断面，不足2 000 m2至少设置8个测点，不足200 m2设置2个测点，压实度检测采用灌砂法，压实度不小于设计值，否则继续碾压。

3.7 接缝处理

(1)砂砾垫层分层施工时接缝应做成斜坡形式，坡度宜为8∶1。每层接缝处的水平距离宜错开0.5～1.0 m，并应充分压实。

(2)横缝的处理：因施工间歇原因产生的施工缝，应采取搭接碾压形式衔接。即已完成的段落摊铺后，预留0.8～1.5 m不做整平碾压，待后续施工时，将预留下的未整平碾压部分，同步进行整平碾压。

(3)纵缝的处理：砂砾垫层施工应全幅进行，不设置纵向接缝。若必须采取分两幅施工的技术措施时，应在半幅施工时，在相邻的边部预留30 cm左右不进行整平碾压，待铺筑另一幅时，同步进行整平和碾压。

3.8 检查验收

砂砾垫层应表面平整、碾压密实、无积水和离析现象，边线直顺、曲线圆滑。按照规范规定的项目进行逐项检验，质量合格标准是各项偏差指标不超范围值。

4 人员、材料与机械设备使用要求

4.1 人员组织

为保证砂砾垫层施工，成立垫层施工队，负责砂砾垫层施工工作。挑选有丰富经验的工人，跟随机械指挥卸料，跟机找平，整修侧边，随机加油等辅助工作。机械驾驶操作人员要经过岗前培训，考核合格，并严格执行操作规程。

4.2 主要材料

砂砾材料应质地坚硬、级配良好，含泥量、压碎值、最大粒径等指标合格，砂砾材料中不得含有有机杂物。

级配砂砾的颗粒范围和技术指标应符合表1的规定。

表1 级配砂砾的颗粒范围和技术指标

(1)冰冻或寒冷地区塑性指数应小于5，暖湿地区塑性指数应小于7。

(2)对于有防冻胀要求的级配砂砾应偏粗，尽量靠近范围上限。

4.3 主要机械设备

根据砂砾垫层施工条件，结合现场实际情况，合理选用运输、摊铺、平整、碾压、夯实等机械设备，在考虑达到设计要求的同时，兼顾进度、效益要求。

5 防冻胀砂砾垫层工艺质量控制措施

(1)为防止路基出现不均匀沉降，砂砾垫层及路基施工前，应组织有关技术人员进行现场地质调查，制定具体的施工技术措施，并严格执行。

(2)应选用质地坚硬、无杂质砂砾，颗粒级配应符合要求。

(3)砂砾垫层施工时应使用拌和均匀、级配良好的材料，若拌和不均匀应在料场进行充分拌和，若级配不满足要求，应通过筛分试配进行调整。

(4)碾压时应遵循试验路段总结的碾压工艺方法，最终达到要求的压实度。

(5)碾压过程中，派人跟踪检查，若出现弹软、离析等质量缺陷时，要及时采取必要措施进行处理，并使其最终达到密实要求。

(6)对于压实度达不到标准的段落，应分析原因，采取措施解决。并注意控制每层填料厚度，分层碾压，检测合格。

(7)施工作业面的自然积水，要迅速排出作业面。

(8)施工过程中应加强对现场的质量管理和施工要点的控制，严格按工艺要求和技术交底作业。

(9)砂砾垫层完成施工后应及时进行基层的施工。

(10)已经成形的砂砾垫层不应做施工道路，施工中的重型车辆应尽量使用施工便道，防止路床碾压后不平整或产生坑槽。

6 结束语

“高寒地区公路防冻胀砂砾垫层施工工艺”很好地应用了砂砾垫层的有关特性。在我国北方，特别是东北高寒地区，公路采用防冻胀砂砾垫层施工工艺，既能有效防止路面冻胀，保证路面结构稳定，又能有效利用资源，节约工程成本。而且工艺先进，组织严密，工期合理，保护生态环境。同时能大幅降低公路运营维护费用，使投资更早地得到回报。