基于基层大厚度和双层面层一体摊铺的基面连铺技术*

安平， 高俊启， 盛余祥， 李昊

(1.日照公路建设有限公司， 山东 日照 276800；2.南京航空航天大学 民航学院， 江苏 南京 210016)

1 研究背景

目前中国国道、省道路面结构层主要形式为水泥稳定材料结构层+沥青混合料结构层。水泥稳定材料结构层总厚度大多为54 cm，采用传统施工工艺进行分层摊铺及碾压(即18 cm底基层+18 cm下基层+18 cm上基层)，要求水稳基层的施工厚度不超过20 cm，且每层施工完成养生7 d后才可进行上一结构层施工。水泥稳定粒料基层分层摊铺技术存在以下主要问题：1) 由于分层施工的结构层强度不能同周期形成，上层水稳层在施工中易损坏已铺筑完成的下层水稳层；2) 上下层之间易出现层间受力，降低结构层承载能力；3) 上下层之间易相互脱离，导致与设计有所偏差，难以保证结构整体受力满足设计要求；4) 上下层水稳层分层施工，会延长工期，影响施工进度，提高工程造价。沥青混合料结构层总厚度大多为10 cm，也采用分层摊铺及碾压施工工艺(即4 cm上面层+6 cm下面层)，且面层施工在基层养生7 d后方能实施。沥青混合料分层摊铺技术虽然对沥青混合料这种柔性结构层的施工质量具有一定积极效应，但施工周期大大延长，对工程进度有很大影响。

为此，在摊铺、压实、施工技术和工艺上开拓创新，针对水稳结构层施工提出分2层连续摊铺碾压工艺，即将水稳结构层分成2层结构进行摊铺；针对沥青路面则采用双层一体摊铺技术对上下面层进行施工，即把配比不同的2种沥青混合料分别运送进双层摊铺机的2个料仓里，将2层混合料通过一次摊铺、一次碾压成型。目前对这2种技术分别开展了一些研究，如：朱梦良、邱丽鹏等介绍了沥青砼路面双层连铺施工技术，分析了在沥青路面使用这种摊铺技术时各层黏结性能、路基夯实度和路面抗渗系数等路面使用性能；王选仓等通过西商(西安—商州)高速公路项目，比较了基于双层连铺的沥青路面层间黏结、平整度等性能与传统分层摊铺技术的优劣，认为采用双层连铺技术，路面抗剪强度、平整度及压实度等性能都得到显著增强；李刚等依托实际工程，论述了大厚度基层的施工工艺及质量控制措施；杨武阐述了水稳基层双层连铺施工技术及质量控制措施；何纪国结合遂西(遂宁—西充)高速公路路面工程，分析了水稳基层和底基层施工大厚度、大宽度一次摊铺技术的特点。以上都是单独讨论这2种技术，而基面连铺施工技术将这2种技术相结合。该文结合G204日照绕城段改建工程，研究水稳基层大厚度和双层面层一体摊铺的基面连铺技术。

2 水泥稳定碎石基层施工

2.1 配合比设计

水泥采用32.5普通硅酸盐水泥，掺量4.3%。集料为石灰岩粗、细集料。经检测，各种材料的技术指标均满足规范要求。对水泥稳定碎石材料的矿料各规格组成进行筛分试验，确定各集料的通过百分率。G204日照绕城段改建工程试验段采用的矿料级配见表1。为进行比较，同期施工道路S613采用传统施工工艺，即54 cm基层分3层摊铺，10 cm面层分2层摊铺，水泥掺量4.5%。

表1 水泥稳定碎石材料的集料级配组成

2.2 施工设备配置

大厚度施工拌合站配置：1#水稳站配置1台WCB1000型、1台WCB800型稳定土拌合机，产能1 400 t/h；2#水稳站配置1台WCB800型稳定土拌合机(备用1台WCB1000型)。

摊铺机：水泥稳定碎石基层第一层施工采用2台福格勒摊铺机(梯队形式)，第二层采用大宽度抗离析1800型摊铺机。

2.3 模板支立

基层摊铺时，摊铺机两侧以导线为基准标高进行摊铺作业。由于大厚度摊铺时使用的超大吨位振动压力机激振力达90 t左右，在进行边部碾压时会产生较大侧向力，易导致模具变形甚至上下跳动。因此，建议采用刚度大、变形小的钢模，并进行充分固定(见图1)。

图1 模板支立示意图(单位：cm)

为确保碾压边部时不损坏模板，模板高度比设计高程低2 cm。模板加固采用1 m长钢管和螺杆顶托，一边通过钢管前面直接顶在钢模支撑点上，另一边固定在中线位置的固定桩上，然后根据距离调试螺杆，保证模板既固定牢靠又保持顺直。为保证模板下端的侧压力，在钢模外侧下承层上打入钢钎进行支撑。每块模板固定3个点。宽幅大厚度水泥稳定碎石施工中挂设钢丝绳控制高程和平整度。

2.4 摊铺

水泥稳定碎石基层双层连续摊铺一次全厚成型的控制要点如下：

(1) 采用单台大功率摊铺机全幅摊铺，摊铺前对熨平板下垫木进行调整，使其高度达到松铺层表面标高。

(2) 物料输送至熨平板全宽度上且料位高度均匀一致后才能进行摊铺，摊铺1 m左右即检测摊铺厚度。如厚度有偏差，调整自动调平设施，使摊铺厚度达到理想厚度。

(3) 大厚度水泥稳定碎石施工时，松铺厚度较大，大粒径石料极易滑落至底部，造成底部烂根。为此，摊铺机采取抗离析措施，如增设反向叶片、半叶片及橡胶挡板等。

2.5 碾压

碾压程序为14 t双钢轮压路机往返静压1遍→2台26 t单钢轮压路机采用高频低幅分别弱震2遍(小吨位压路机在前)→2台26 t单钢轮压路机采用低频高幅强震2遍(小吨位压路机在前，期间采用25 t胶轮压路机交叉揉搓)→2台26 t单钢轮压路机采用高频低幅分别弱震2遍→14 t双钢轮压路机收光(见表2)。

表2 推荐的碾压组合方式

对于不同压实厚度或不同级配类型基层，根据试验段情况酌情加减压实遍数。每台摊铺机摊铺过程中，压路机紧随其后进行碾压，一次碾压长度控制在40～60 m，碾压中做到重叠一半的轮胎宽度。要求在水泥初凝前和室内试验延迟时间内完成碾压，达到设计压实度，并且不出现明显痕迹。

3 沥青面层施工

沥青面层施工采用DYNAPAC双层摊铺机，该设备在1台摊铺机的平台上增加1套熨平板实现双层摊铺。其优势在于不需要过多的设备，仅1台设备即可运作，可减少施工失误和混合料离析概率，压实和普通沥青混合料一样。将54 cm水稳结构层分2层结构进行连续摊铺碾压后，对沥青上下面层采用双层一体摊铺技术进行施工，一体完成碾压(见图2)。压实机械配备见表3。该技术是“热对热”的摊铺，不仅可提高沥青路面施工质量，还可降低施工工期，减少施工人员。

图2 基面连铺技术示意图(单位：m)

表3 面层碾压组合

4 质量检测

施工完成后，G204基层7 d无侧限抗压强度平均值为4.5 MPa，S613基层7 d无侧限抗压强度平均值为4.0 MPa，G204大厚度基层的无侧限抗压强度稍高。

2018年12月，利用传感光纤对G204基面连铺路段和S613传统施工路段基层裂缝情况进行测量，测量结果分别见图3、图4。由图3、图4可知：基面连铺路段基层有3条裂缝A、B和C，其中C处裂缝宽度较小，A、B裂缝间距12.6 m，B、C裂缝间距32.6 m，平均裂缝间距22.6 m；传统施工路段平均裂缝间距约25 m。54 cm基层采用2层结构进行连续摊铺施工，基层裂缝间距在合理范围内，并没有因大厚度施工导致基层裂缝数量增多。

图3 基面连铺路段基层裂缝

图4 传统施工路段基层裂缝

图5为G204试验段基面连铺施工后的取芯芯样。由图5可知：面层和基层芯样整体完好，基于基层大厚度施工和双层面层一体摊铺的基面连铺技术获得成功。

图5 基面连铺芯样

5 结语

针对国、省道路面结构层形式，提出基于基层大厚度和双层面层一体摊铺的基面连铺技术。在这2种技术本就大幅节省施工工期的基础上，基面连铺技术可再节省7 d养生期，共节省28 d养生期，具有重要的经济效益。采用传感光纤对G204基层裂缝情况进行测量，平均裂缝间距22.6 m，基层裂缝间距在合理范围内，并没有因大厚度施工导致基层裂缝数量增多；面层和基层芯样整体完好，基于基层大厚度施工和双层面层一体摊铺的基面连铺技术可行。采用该技术可增强半刚性基层沥青路面基层、面层的一体性，提高路面平整度；提升生产效率，缩短工期，降低工程费用。