大厚度半刚性基层施工技术在公路路面施工中的运用

张雄

摘要 文章基于探究大厚度半刚性施工技术在某城镇公路中的应用，介绍了工程情况和施工流程，并从确定物料配合比、混合料的拌和与运输，以及现场摊铺作业和碾压施工等方面，分析了大厚度半刚性基层施工工艺的技术要点，并结合工程实例，于养护28 d后分别开展了压实度和抗压强度的试验测定。结果表明：压实度在98.4%～99.3%之间，达到了规范中压实度不低于98%的要求；平均抗压强度为8.35 MPa，高于规范中不低于4.0 MPa的要求，因此，该工程中大厚度半刚性基层施工技术的应用效果达到了预期。

关键词 半刚性基层；公路工程；配合比；压实度；抗压强度

中图分类号 U416.217文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）13-0069-03

0 引言

大厚度半干刚性基层的厚度通常在30 cm以上，通过适当增加半刚性基层厚度，有利于提升公路沥青路面的强度，对预防路面开裂、沉陷等质量病害有显著作用。在以往的施工中，受到施工设备、施工技术等因素的限制，大厚度半刚性基层施工需分层进行，导致基层之间的黏结力不足，容易产生错台、裂缝等质量问题。近年来，随着施工技术的创新，施工设备的升级，可以做到30 cm以上大厚度半刚性基层的一次性施工，保证了基层的完整性，提升了基坑的抗压强度和抗裂能力。

1 工程概况

某城镇公路原路面结构为“水泥混凝土刚性基层+沥青面层”，道路等级为一级。随着当地物流业的快速发展，车流量不断增加，路面出现了较为严重的裂缝、沉陷等病害，存在一定的行车隐患。为保证行车安全，方便物流运输，需要对该公路进行改造。改造路段的起止里程为K110+000～K118+000，改造后的公路结构为“半刚性基层（35 cm）+AC-20（6 cm）+AC-13（4 cm）”。公路改造选用大厚度半刚性基层施工技术，整体流程如图1所示。

2 大厚度半刚性基层施工技术要点

2.1 确定配合比

基层混凝土的配合比是决定大厚度半刚性基层荷载强度的决定性因素。该工程经过多次试验，确定各物料配合比为水泥∶水∶砂∶碎石∶减水剂=1∶0.34∶1.56∶2.77∶0.013。确定最佳配合比后，严格检查各物料的质量。水泥采用硅酸盐水泥P.O42.5，要求水泥本身无受潮板结等质量问题，初凝时间不低于45 min、终凝时间不超过10 h；碎石粒径在10～30 mm之间，表观相对密度为2.5 g/cm3，吸水率2.53%，压碎值不超过28.4%。各物料经质量检查符合施工要求后，按照配合比制作混凝土试件，养护7 d后对该试件进行力学性能试验[1]。结果显示，试件的抗压强度为4.94 MPa，大于《混凝土强度检验评定标准GBJ107》中规定的4.0 MPa，满足该公路大厚度半刚性基层的施工要求。

2.2 混合料拌和与运输

在试件各项性能指标均达标的情况下，批量化生产混凝土。考虑到该公路改造工程现场施工空间有限，为保证混合料的制备质量和稳定供应，在改造路段北侧2.5 km处建立搅拌站。该工程中，创新性地采取了两级拌合工艺，第一级搅拌是将粗细集料与水泥进行搅拌，保证两者混合均匀；在此基础上进行第二级搅拌，按照配合比向混合料中加入水和减水剂，搅拌至充分混合。经过两级拌和处理后，所得混合料粒度均匀，性能良好。搅拌站制备的混合料，必须进行出站检验，对混合料的温度、和易性、流动性等质量指标进行检查，对于不符合要求的不允许出站。经检查达标后，用自卸车运输到施工现场，从出站到摊铺的间隔时间需要控制在4 h以内，防止搁置时间太长混凝土出现离析情况。運输过程中，用密封性较好的篷布遮盖车斗，避免运输途中或是排队等待时混凝土严重失水。

2.3 摊铺作业

自卸汽车到达公路施工现场后，使用溜槽将车斗内的混凝土灌入摊铺机的料槽内。摊铺作业连续进行，避免混凝土供应不及时而停机，可提高半刚性基层的整体性。在摊铺前，施工人员根据现场情况和公路改造要求，设定好摊铺机的各项参数。例如普通厚度（15～20 cm）下摊铺机的运行速度设定为2.5～4.0 m/min；但是该工程属于大厚度（35 cm），适当放缓摊铺速度，最终确定摊铺速度为1.0～1.5 m/min，保证螺旋叶片有充足的时间将混合料搅拌均匀，提高半刚性基层的抗压强度。摊铺机的各项参数设定完毕后，现场选择一段长度约为20 m的路段进行试铺，并在试铺结束后观察摊铺效果。如果存在摊铺厚度不均匀，或者是混合料黏稠度不均匀等问题，应当分析原因并采取相应的处理措施。经过试铺确定符合施工要求后，方可将摊铺机移动到正式路段开始施工。摊铺过程中要注意保证摊铺机的前进速度均匀，禁止出现急加速或急刹车等情况，保证摊铺料的均匀洒落，对提高大厚度半刚性基层的成型效果有一定帮助。

2.4 碾压施工

在大厚度半刚性基层施工中，碾压工艺也是影响施工质量的关键因素。该公路改造工程中摊铺的混合料厚度达到了35 cm，需要多次碾压才能提高混合料的密实度，保证后期公路开放通车后路基能提供足够的承载力。在碾压施工环节，重点把控的技术要点主要涉及碾压速度、碾压遍数和碾压组合3方面。

2.4.1 碾压速度

在碾压施工中，碾压速度过快、作用时间太短，会导致压路机产生的能量无法传递到混合料的底部，压实度达不到要求；碾压速度太慢，会因为混合料水分的蒸发导致碾压难度上升。合理确定碾压速度对提高半刚性基层的施工效果有积极帮助。该公路改造工程采取了多种碾压方式，需要分别确定碾压速度。初碾时混合料比较松散，为压实混合料需要使压路机维持在较低的速度，初碾速度控制在1.5～2.0 km/h；复碾时适当增加速度，控制在2.0～3.0 km/h；最后的终碾速度可提升至4.0～6.0 km/h。在每个碾压阶段，启动压路机后均匀提升速度，达到要求的速度后进入匀速行驶模式，期间不得出现急刹车或拐弯等情况，保证碾压效果[2]。

2.4.2 碾压遍数

压路机在同一路段往返碾压一次，为一遍。通常来说，碾压遍数越多，则半刚性基层的压实度越好。施工经验表明，随着碾压遍数的增加，后期每增加一遍碾压，压实度的增加值较小，施工的成本攀升。碾压施工时，在压实度达到规定值的前提下，必须选择最少的碾压遍数，兼顾施工质量与施工成本。在该次公路改造工程中，进行了碾压遍数与压实度的相关性试验，结果如表1所示。

结合表1数据可知，在碾压遍数小于5时，每增加1遍碾压，半刚性基层的压实度提升效果明显；在碾压遍数超过5时，继续增加碾压遍数，压实度的提升效果有限。结合《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）中的要求，一级重载交通道路的半刚性基层压实度不应低于98%。则该工程中将碾压遍数设为6遍是比较合理的。

2.4.3 碾压组合

对于大厚度半刚性基层，无法做到一次碾压成型，需要分多次碾压。该公路改造工程中，采取了初压、复压、终压3种碾压组合，具体要求如下：

初压选用15 t的双钢轮压路机，碾压方式为静碾，目的是稳固表层混合料，并初步提升混合料的密度。考虑到摊铺料的厚度超过了30 cm，属于大厚度，该环节的碾压遍数为2遍[3]。

复压选用20 t的单钢轮压路机，碾压方式为振动碾压。通过振动由钢轮向半刚性基层的中部和底部传递冲击能量，让半刚性基层的压实度进一步提升。振动复压的碾压遍数在3～5遍。

终压选用30 t的胶轮压路机，该环节的目的是利用脚轮的揉搓作用，让基层表面混合料中的颗粒重新定位，保证表面光滑和平整，达到终压收光的效果。终压遍数为1遍。

在碾压施工中，还要注意以下技术要点：

（1）无论在哪种碾压方式下，均要遵循“先两侧，后中间”的碾压顺序，可提高混合料的密实度。完成一侧碾压后，驾驶员要将压路机驶离当前作业路段，完成调头后再从另一侧继续进行碾压，不得在摊铺路面上直接调头。

（2）在振动碾压时，遵循“先行驶后启振，先停振后停机”的顺序。在试验路段启动压路机，行驶至标准速度后开始振动碾压。完成当前路段的碾压后，关闭振动设备，将压路机行驶到指定区域，关停压路机。

（3）在终压开始前，检查胶轮压路机的轮胎，保证轮胎表面光滑，提高收光效果。

（4）为提高碾压效果，在混合料表面呈湿润状态下进行碾压。因风力较大、气温较高导致混合料过快干燥的，采用喷洒的方式补充少量水，但是严禁大量浇水。

2.5 半刚性基层的养护

由于大厚度半刚性基层属于大体积混凝土，容易出现收缩裂缝和温度裂缝。为提高公路基层的完整性，在完成碾压后立即开展养护措施，养护周期不低于28 d。养护人员在基层表面铺上一层土工布，并洒水让土工布始终呈湿润状态[4]。在洒水时，为避免水流直接冲刷半刚性基层，不得使用高压胶管直接洒水，而是要在胶管端头加装喷头。洒水次数要根据天气情况灵活调整，以土工布保持湿润、没有积水为宜。在养护期间，临时封闭交通，禁止车辆通行，除必要的养护人员外，其他人员禁止在养护路基上走动，养护结束后即可开放通车。

3 大厚度半刚性基层施工效果

在半刚性基层养护完毕后及时开展质量检测，验证施工效果。该工程主要选择了压实度和抗压强度两项指标，判断大厚度半刚性基层的施工质量是否达标。若质量检测不达标，立即组织返工整修，确保工程在合同约定期限内顺利交付验收。

3.1 压实度

压实度是检验大厚度半刚性基层施工效果的关键指标，在养护28 d后即可开展压实度检测。根据《公路路基路面现场试验规程》（JTG 3450—2019）中的有关规定，采用“灌砂法”进行压实度的检测，最大干密度为2.16 g/cm3，检测结果见表2。

结合表2数据可知，在K116+40～K16+120路段開展压实度检测，分别选取6个位置进行了测定，结果表明压实度在98.4%～99.3%之间，均满足《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）中规定的“一级重载交通基层压实度不低于98%”的要求，压实度达标[5]。

3.2 抗压强度

考虑到该路段车流量较大，并且厢式货车占比较高，为防止路面出现沉降、车辙等病害，在半刚性基层施工中尽量提高路基抗压强度。在养护28 d后开展抗压强度的试验，该次试验采取钻芯取样的方式，测定芯样的抗压强度。使用钻机在多个位置钻孔取样后，将芯样切割成150 mm×150 mm的标准圆柱体试件。在实验室内开展无侧限抗压强度试验，取样位置及抗压强度测定结果见表3。

结合表3数据可知，该次试验从6个位置获取的芯样，平均抗压强度为8.35 MPa，超过相关规定中“高速公路和一级公路基层7 d龄期无侧限抗压强度不低于4.0 MPa”的要求，抗压强度达标。

4 结语

道路交通是经济发展的命脉，在交通量日益增加的背景下，提高路基承载力，防止公路裂缝、沉陷等病害发生，对保证交通顺畅、维护行车安全、支持经济发展有重要意义。大厚度半刚性路基具有抗压、抗裂性能强，自动化作业程度高、施工质量易于控制等一系列优势，在新建公路以及公路改造等方面均有广泛应用。在开展大厚度半刚性路基施工时，应重点加强物料配合比设计、摊铺碾压、洒水养护等环节的施工控制。同时在养护结束后开展压实度、抗压强度等检测，对照相关规范验证施工效果，确保施工质量达标。

参考文献

[1]刘龙松， 王川， 杨棋. 机场道面半刚性基层振动搅拌及整体成型施工技术探讨[J]. 四川建筑， 2022（1）： 92-95.

[2]邹克群， 章兰波. 半刚性基层沥青路面抗裂施工技术研究[J]. 交通世界， 2021（35）： 221-223.

[3]李虎. 半刚性基层层间水泥浆同步喷洒技术的应用控制[J]. 黑龙江交通科技， 2021（6）： 122-125.

[4]孙浩然. 公路路面水泥稳定碎石基层施工质量控制要点[J]. 黑龙江交通科技， 2021（7）： 25-26.

[5]宣涛， 李燕宁. 不同压实方法对半刚性基层开裂性能影响研究[J]. 交通世界， 2022（23）： 100-102.