路面垫层施工技术在公路工程中的应用

项阳 宋文凯

摘要 为全面提高公路路面垫层的施工整体质量，文章结合工程实例，介绍了公路路面垫层材料的路用性能及路面垫层施工主要的工艺流程，包括施工准备、混合料的拌合摊铺、碾压，并用回弹模量来分析评价主要施工技术效果。研究结果表明，进行公路垫层施工时应注意原材料质量控制，选择合适的路面垫层施工工艺技术，并进行质量检测，保证路面结构的安全性和可靠性。

关键词 路面垫层;公路工程;路用性能;质量检测

中图分类号 U416.2 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）07-0106-03

0 引言

路面垫层作为路基结构处理方式中的一种技术手段，一般分为以下四类：排水垫层、隔水垫层、防冻垫层和承托垫层。在地下水位接近地表的地段可以发挥隔水、排水的作用，在冰冻寒冷地区的中湿、潮湿路段则具有抵抗冻融循环的防冻作用。垫层作为路面与路基之间的结构层，应具有足够的强度，并将由路面传出的竖向荷载均匀地分布，具有传递荷载和保护基层稳定的作用。随着我国公路建设理念的不断发展和设计观念的不断更新，施工维护技术方法也需要不断修改完善，良好适用的路面垫层技术可以有效地促进公路修建。在公路实际建设施工养护中应当充分结合环境特点和施工技术条件来选择合理的垫层材料[1]。该文依托某公路工程项目，重点对路面垫层材料路用性能进行研究，介绍垫层施工技术要点，并进行质量控制。

1 工程概况

以某公路工程为例，项目全线长24.45 km，按双向四车道的车道形式设计，设计速度为120 km/h，面层采用三层式沥青混凝土的结构方案，结构层样式如表1所示。该公路工程处于季节性冰冻地区的中湿路段，根据施工规范要求设计防冻垫层不仅可以减少道路发生冻胀等病害，还具有承重和扩散荷载的作用。设计采用石灰粉煤灰稳定碎石作为路面垫层材料，垫层厚度设计为18 cm。集料结构形式采用骨架密实型结构，该结构的石灰粉煤灰碎石混合料拥有最好的力学性能和抗收缩性能，能够满足工程项目要求。试验研究将选用当地石灰厂生产的石灰和粉煤灰，石料来自当地采石场，并按规定进行了无害化回收处理，材料配比及技术制作上均尽量采用厂拌法，并设计一套合理可行且安全有效的路面垫层施工试验方案[2]。

2 工程实践

2.1 原材料

（1）该文已通过《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）的试验并确定其级配，混合料中的粗集料形成骨架，足够多的细集料填充骨架形成内摩阻力，提高粉煤灰稳定碎石的强度。同时参考《公路路面基层施工技术细则》（JTGT F20—2015）的相应规定，石灰粉煤灰密度为1.638 g/cm³，粗细集料体积为0.572 g/cm³，选取的石灰与集料配比为20∶80。石灰粉煤灰碎石垫层需具备足够强度来承受施工车辆荷载的反复作用，需要石灰粉煤灰混合料具有良好结构特性。根据试验检测结果分析表明：石灰与粉煤灰的比例对混合料的结构特性有很大影响，最佳配比为1∶2.5，集料级配组成表如表2所示。石灰粉煤灰碎石混合料的设计最大干密度及最佳含水量如表3所示。

（2）工程项目采用集料为该项目所在地采石场生产的石料，采用石灰片岩作为粗集料，利用破碎机进行破碎，粗集料的强度是由压碎值和磨耗值作为主要指标来表示，压碎值控制在26%以下，磨耗值控制在35%以下。把石灰片岩碎石进行第二次破碎成石屑作为细集料，亚甲蓝值控制在2.5 g/kg以下，砂当量控制在67%以上。试验条件使用该规范前应认真参考《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）进行测试，相关技术指标与检测方法结果如表4所示。

（3）路用性能。抗压强度和劈裂强度均用于分析评价石灰粉煤灰稳定类碎石路用性能的重要参考指标。在《公路路面基层施工技术细则》（JTGT F20—2015）的标准规定下，7 d龄期的无侧限饱水抗压强度和劈裂强度作为石灰粉煤灰稳定碎石类混合料路用性能的主要指标，而《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）规定在路面结构设计当中，用180 d龄期的性能指标作为石灰粉煤灰稳定类的设计参数指标。试验结果见表5和图1。

路面垫层结构的另一重要功能是隔断地下水流动对碎石路基沉降的直接影响，减少土壤在负温度下水分径流向碎石路面结构层。垫层材料具有良好的水稳定性，在沥青路面材料性能分析评价与研究工作领域过程中，采用直接计算软化系数近似表示出该材料的水稳性能。在进行水稳性能研究试验时，对不同龄期对应的石灰粉煤灰碎石碾压成型的二组平行试件进行处理，一组需要24 h的浸水处理，一组则进行不浸水处理，再测出两组对应的无侧限饱水抗压强度并计算出软化系数，试验计算结果见表6和图2。

2.2 施工技術要点

2.2.1 垫层厚度的确定

结合该次工程项目的计算得出设计弯沉为Ld=18.74（0.1 mm），通过路表弯沉等效原则简化路面结构如表7所示：

试验结果表明，石灰粉煤灰稳定碎石垫层模量为200 MPa，增设垫层厚度计算表如表8所示：

2.2.2 施工准备

路面铺装垫层正式进入施工前，对下承层进行检查验收，保证路面的清洁和平整，在路基顶面洒水，保持路面的湿润。之后进行水准测量，计算出标高，算出内外边桩的高程作为基准线。

2.2.3 运输与摊铺

石灰粉煤灰稳定碎石的拌合应严格按照实验室配合比进行，项目选用WBZ600稳定粒料拌合设备，配备包含5个配料斗，并由两台小型装载机同时工作进行上料。拌料期间保证混合料的含水量稳定在最佳含水量左右。运输混合料时，提前在运输车内壁涂一层隔离油，在混合料的表面铺盖一层厚帆布用来阻止混合料的温度和水分在搅拌和运输过程中快速消散。混合料安全到达施工现场后，对运输车辆进行清洁，避免粉尘污染。摊铺采用2台SP95稳定土摊铺机（最大摊铺厚度为360 mm，最大摊铺宽度为9.5 m），在摊铺前期采用两台摊铺机进行同步摊铺，组成梯队，前后轮迹重叠80 cm，根据路面松铺系数反复均匀摊铺，速度保持在1.5 m/min。每次进行混合料摊铺时，严格按要求进行混合料的含水量控制，避免在摊铺过程中出现水分损失而造成严重影响。

2.2.4 碾压

施工配备2台YZ18J振动压路机、1台20 t胶轮压路机，碾压从两侧路肩向路中心，碾压时速控制在1.5～

2.0 km/h范围之内，后轮轮迹重叠约为1/2轮宽。在碾压过程中需要随时洒水以保持水分，确保混凝土含水量满足设计要求。施工安全技术人员及时处理施工碾压工程中存在的起包现象。碾压行驶速度应保持匀速稳定。碾压施工完毕后必须及时取样检测平整度、高程、压实度系数等主要指标[3]。碾压行车时压路机也不得出现突然停车和急转弯，以免直接破坏路面结构。

2.2.5 接缝处理

拌料铺装地面施工停止时，还需设置合理的水平缝，将其整齐地放置在拌料末端，并结合压实程度及时调整土方施工。接缝施工处理应严格按照施工方案设计进行，确保质量。

2.3 质量检测

在垫层施工完成之后，检测方对垫层的各项技术指标进行检测验收，利用标准灌砂法来检测现场压实度，每100 m车道取样一次。利用3 m直尺法等距离连续测试，算出标准差来表示平整度，每100 m测一处。利用水准仪测试纵断高程与路拱橫坡，每200 m测4个断面。测量数据及规定指标见表9。

在该工程项目路段上选取了K500+180～K500+300作为试验检测路段，采用路面垫层法施工试验技术来进行道路施工的检测，施工验收完毕通过后，通过回弹模量值检测来准确评价线路施工质量。试验各路段的检测评价结果分析如表10所示，根据上述检测的结果，路面垫层的回弹模量值约为150 MPa，公路工程的设计中土基回弹模量约为40 MPa，表明路基结构的相对强度可以得到较为显著提高，垫层材料通过选择石灰粉煤灰混凝土稳定碎石层及路面垫层等施工养护技术进一步提高增强了施工路面材料强度的可靠性与稳定性。

3 结语

路面垫层作为路面和路基之间的复合结构层，不仅具有排水、防冻等功能，还要具备足够高的强度以承受施工车辆的荷载，为底基层的施工提供良好的基础。该文结合某公路工程项目，介绍了石灰粉煤灰稳定碎石这一特殊垫层材料，确定石灰与粉煤灰与集料的比例，并得出混合最佳配合比，使其拥有较好的抗压强度和劈裂强度的同时具有防水抗冻的稳定性。按照当地实际地质情况选择合适的路面垫层结构，分析路面垫层结构施工方法技术要求，总结了施工技术要点，并提出路面垫层施工质量评价指标，对提升永久性路面的稳定性有着显著作用。

参考文献

[1]张志文. 道路施工中路面垫层施工质量控制[J]. 科技传播， 2010（22）： 143-146.

[2]郭海强. 高速公路工程路面垫层的施工技术研究[J]. 工程技术研究， 2021（2）： 56-57.

[3]闫萍. 关于路面垫层施工技术在公路施工中的控制[J]. 黑龙江交通科技， 2020（2）： 40-41.