公路工程中路面基层施工技术研究

王元昊

（甘肃省交通战备公路工程总队有限公司，甘肃 酒泉 735000）

1 引言

路面基层施工是公路工程中的重要步骤，其对整个公路工程的质量有直接影响。整个路面基层施工过程不仅包括施工前材料、设备的准备工作，测量放线以及铺筑试验段，还包括混合料的制作、运输、摊铺整形、压实施工，以及养护技术措施。每个施工环节的执行和技术措施的应用都会对路面基层的施工质量产生不同程度的影响，因此，加强对路面基层施工技术的研究十分有必要。

2 路面基层施工技术中材料组成设计

2.1 材料组成研究

1）水泥的标号和剂量。虽然不同种类、标号的水泥对路面基层的强度和模量的影响差别不大，但是水泥剂量对混合料的参数取值有直接影响。根据相关研究以及自身经验可知，在一定区间内，适当提高水泥的剂量有助于提升混合料的强度、模量等相关参数，同时也应防止水泥剂量过高，若水泥剂量过高，会导致水化热反应过于剧烈，降低基层抗裂性能[1]。

2）混合料结构类型。水泥稳定碎石基层的混合料结构类型主要包括以下3 种：骨架密实型（GM）、悬浮密实型（XM）以及骨架空隙型。基层的抗压强度主要由骨架以及混合料自身的强度决定，而其中水泥砂浆的作用是提升基层的抗弯拉强度，由于不同公路对路面基层要求不同，因此，混合料的结构组成和类型也不同。

3）混合料含水量。含水量是影响基层材料性能的关键性因素，其主要是通过对水化热反应的影响确定水泥胶浆的性质，进而影响基层的强度等。

4）集料的特性。在选择材料的过程中，需要考虑集料的颗粒大小、表面特征以及含泥量，而这些性质主要由集料的压碎值、磨光值等决定。以甘肃某碎石场生产的四挡碎石集料为例，其物理指标见表1。

表1 碎石物理指标

5）外加剂设计。基于路面基层的实际要求，其外加剂的种类相对较多，如膨胀剂、橡胶粉等，添加外加剂的主要目的在于调整基层的强度以及模量等，促使基层性能符合实际工程要求。

2.2 混合料配合比

通过对上述材料骨料密实结构以及悬浮密实结构碎石筛分情况的分析得到，不同级配集料在不同筛孔尺寸当中的通过百分率情况，其中，GM 级配的集料，在31.5 mm、19 mm、9.5 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.6 mm、0.075 mm 筛孔下，其通过的百分率情况分别为100%、79.5%、53.6%、30.8%、22.8%、9.4%、1.5%；XM 级配的集料通过率分别为100%、94.7%、70.9%、39.5%、24.1%、14.9%以及2.6%。然后对施工所需材料的最佳含水量和最大干密度进行分析，对含水量分别为4%、5%、6%、7%以及8%的混合料展开试验分析，均在材料拌和后的1 h 内完成振动实验，经过实验之后，得到的结果见表2。

表2 振动试验结果

3 路面基层施工中关键工艺探讨

3.1 混凝土凝结时间

为保障基层施工质量，促使相应施工工序得以顺利推进，在实际施工过程中，应加强对混凝土凝结时间的控制，确保混凝土初凝时间达到3 h，终凝时间达到6 h。在实际施工时，可通过添加活性材料的方式减慢水泥凝结速度，常用的活性材料包括矿渣、粉煤灰等。此外，还可通过提升含水量的方式延长水泥凝结时间。

3.2 摊铺整形处理

在实际摊铺施工过程中，应结合实际施工需求以及混合料的松铺厚度选择相应摊铺机，在单台摊铺机无法满足要求的情况下，可选择两台摊铺机，为保障摊铺质量，应确保两台机器之间的运行距离维持在约10 m。此外，还应根据摊铺施工速度合理控制卸料距离和供料速度，避免出现摊铺施工间断的情况。同时，为保障施工质量，还需要融合使用自动找平与人工找平技术，在施工过程中，加强对每层摊铺质量的控制，避免材料离析，并使用金属钢绳等，控制好摊铺路线。

3.3 压实度要求

压实度对于基层性能、质量的影响相对较大，良好的施工质量控制能够有效提高路面基层的抗压性能，减少干缩、开裂情况的出现，因此，加强对路面基层施工压实度的控制十分重要。高速公路要求其基层压实度应至少为98%，其他公路的压实度应至少为97%。在实际施工的过程中，应事先进行试验，并根据试验结果进行技术优化调整，然后再正式展开压实施工。在此过程中，需要加强对碾压速度的控制，确保碾压速度为2.5 km/h[2]。

4 路面基层施工中养护技术的应用研究

养护技术应用的主要目的是确保基层强度、刚度等性能能够符合工程要求，养护过程中影响基层性能的主要因素包括养护的龄期、环境温度和湿度等。根据以往经验以及试验研究，发现适当延长养护龄期会提升基层的强度和刚度，而提升环境温度，适当增加水泥剂量，也能提升强度和模量的增长速度。水泥稳定碎石的成型特点为前28 d 快速增长，此后增长速度逐渐减缓，直至达到最终强度。

因此，在实际养护过程中，应着重关注养护的温度和湿度控制。其中，保湿养护的目的是为水泥水化提供水分，在实际进行基层养护过程中，应确保环境湿度始终维持在80%以上，对此应在养护过程中适当进行洒水处理。在温度方面，标准情况下的养护温度应控制在18～22 ℃，对于有特殊需求的高温养护，其温度应控制在59～61 ℃。在养护过程中，可使用具有一定保水或者透水性的无纺土工布进行覆盖保温，然后再进行洒水养护。

5 影响路面基层施工技术效果的因素

5.1 影响基层抗压强度的因素

影响基层抗压强度的因素主要包括养护龄期、水泥剂量以及级配类型。

1）养护龄期方面，经试验研究分析后，得到抗压强度代表值与养护龄期之间的关系情况见表3。根据表3 可知，随着养护龄期的延长，基层抗压强度也在不断提升，在第90 d 时其抗压强度已经达到90%以上。

表3 抗压强度代表值与养护龄期之间的关系

2）水泥剂量方面，水泥剂量的增加能够助推水化反应发生，增加胶结物，以此提升混合料黏结力，进而提升基层抗压强度。

3）在级配类型方面，经试验分析发现，在水泥剂量相同的情况之下，GM 级配的抗压强度要稍高于XM 级配类型，而且振动成型条件下，GM 型混合料的抗压强度有着更为明显的优势。

5.2 影响抗压回弹模量的因素

养护龄期对于基层抗压回弹模量的影响与抗压强度变化规律相似，随着龄期的延长，抗压回弹模量不断增加，而且前7～28 d 的增长速度较快，之后逐渐变缓，并在90 d 之后趋于平稳。因此，通常路面基层回弹模量要求的养护龄期应至少为90 d。水泥用量与回弹模量之间呈正相关，随着水泥用量的增加，回弹模量也在不断增加，但是随着养护时间的增加，水泥用量对回弹模量的影响逐渐下降，因此，若路面基层养护龄期较短，可以通过提高水泥用量的方式，增加基层抗压回弹模量。此外，级配类型也会对抗压回弹模量产生一定的影响，经试验发现，在水泥剂量相同的情况下，XM 型的混合料的抗压回弹模量要略高于GM 型。

5.3 影响基层弯拉强度的因素

根据试验研究分析发现弯拉强度与养护龄期以及水泥剂量之间均呈正比。值得一提的是，级配类型对于基层弯拉强度的影响也是随着水泥剂量的增加而增大的，相同水泥剂量下，XM 型的弯拉强度要稍高，而不同水泥剂量下XM 型与GM型结构下基层弯拉强度的比值见表4，不同龄期或者水泥剂量下，两种不同配级类型下的弯拉强度比值变化较小，由此可知两种配级下，基层弯拉强度的增长情况基本相同[3]。

表4 不同级配类型时基层弯拉强度比值增长情况

6 结语

综上所述，公路工程中路面基层施工过程中，需要着重注意的技术要点内容包括材料组成、混合料配合比，水泥凝结时间控制，摊铺整形和压实处理施工，以及养护技术的应用。由于养护龄期、水泥剂量以及配级类型等均会对基层抗压强度、抗压回弹模量以及弯拉强度等产生不同影响，因此，在实际进行基层施工的过程中，应加强相应施工技术措施、环节的控制，以此确保路面基层施工技术的应用效果，保障工程质量。