路面垫层施工技术在高速公路施工中的应用探析

陈 欣

福建省高速公路养护工程有限公司 福建 福州 350100

垫层主要为公路路面结构中重要的结构层，处于路面和地基之间，为路面提供防水、承载、保温等作用，提高改善垫层质量可直接改善公路的整体质量[1]。目前垫层主要材料有两种碎石垫层和砂砾垫层，通过颗粒级配的碎石垫层可用于高速公路建设，其颗粒间紧密优于未通过颗粒级配的碎石垫层。未颗粒级配的碎石垫层常用于较低等级的公路工程中的基层和垫层[2]。一般情况下，为了在外界应力作用下发生的变形满足要求，路面垫层选择具有较高的弹性模量材料，较有利于公路内力的重新分布和缓解。另外，为了降低高速公路路面坑洼现象，选择抗剪强度较大材料，同时为了提高路面排水效率，降低路面积水现象，选择透水性良好的材料，有利于提高高速公路整体的稳定性[3]。我们在抉择材料时，应当从项目出发，高速公路实际应用出发，保证路面垫层材料与基层材料的一致性，避免高速公路出现积水、坑洼、变形等问题，严格把关施工过程，提升施工质量，把控技术要点，提升施工质量，提高人民出行安全性[4]。

1 路面垫层存在的不足

路面垫层结构图如图1所示，路面垫层材料主要存在以下几个不足点：

图1 高速公路路面结构示意图（单位：mm）

①垫层材料粘聚性差，通过机械压实，容易导致结构不稳，出现变形。

②极难控制标高。由于垫层材料粒径大，皆由粗骨料组成，影响标高控制，找平难度大。

③由于垫层材料颗粒粒径较大，颗粒之间空隙大，结构间不紧密，常规的灌砂法无法在挖坑时进行测定，其他压实度测定误差较大，造成测定压实度不准确，校核困难。

④弯沉检测难度大。沙砾垫层具有防护软弱路槽的作用，但其路基强度检测难度较大，沙砾垫层位置会受到行车荷载作用发生变化，造成弯沉检测结果误差大。

路面垫层材料的是需要严格满足国家规范和路面施工设计要求，材料是影响路面施工质量的直接因素，并且严格控制施工材料的优异性才能保障高速公路的耐久性以及强度，提升高速公路行车安全。在垫层工作施工前需要做好颗粒级配工作，保证垫层材料的粘结性和咬合力，提高垫层材料的结构的稳定性，提升路面的使用功能。但垫层材料的好坏往往造成更高的成本输出，部分单位大肆控制成本上出现问题，造成公路质量的问题，应该在施工成本评估以及综合评估经济效益前，成本应当在保证公路质量的基础上进行实施，否则会严重影响路面耐久性以及无法更好发挥出作用。因此，施工单位更倾向于具有粘聚性及颗粒粒径较大的垫层材料，便于更好的压实。但却不利于路面垫层发挥应有的作用[5]。本文为了提高我国目前高速公路路面垫层的施工质量，对整个施工环节提出建议，望优化我国高速路面垫层施工技术，提升其实际应用。

2 垫层材料优化

2.1 垫层材料准备

垫层材料是路面垫层工程问题之根源，占据着很大因素。垫层材料既要满足质量要求，又要满足颗粒级配标准。垫层材料在进场前一般由施工单位选用自卸性运输车辆将工厂材料托运至施工现场，对于材料进场路线应当合理控制运输距离和路线。对于材料运输的成本占着不小的成本输入，合理控制路线、车距、运输量有利于施工方节约成本。自卸式运输车辆合理控制运输量，不能为了节约成本而严重超载，造成严重的施工进度影响。并且为了保证运输途中垫层材料水分减少损失以及沿途灰尘弥漫，应当盖好帆布袋，满足城市管理要求。施工技术人员在特殊季节中，例如冬季、夏季，应时刻监视垫层材料的表面温度，防止过高温度或过低的温度造成骨料混合料的搅拌质量的影响，对于混合材料搅拌前做好合理的调试工作，保证符合技术规范。

2.2 垫层材料控制

在垫层材料进场后，现场实验人员应该对进场材料进行室内实验，对国家材料规定范围内严格控制标准，使材料符合垫层材料所需的刚度和强度要求，并保证所使用的材料满足施工标准和粒径需求。在垫层压实后其强度及弹性模量皆要满足需求。垫层材料的选用是首要工作，选择级配合理、质量优异的碎石和沙砾材料。碎石的选择需要避免其含尘量过高，通常经过机械破碎后需要清除碎石表层灰土，且检测原石材的强度和刚度，使其满足使用要求。路面垫层材料不同，其性能用途大不相同，目前我国常用不同碎石尺寸以及用途如表1所示。

表1 不同尺寸碎石用途汇总表

由表1可知，不同尺寸的碎石用途各不相同：当粒径处于0-4.75mm间时，称之为石粉，常用作于路面小裂缝修复，例如水分挥发引起的路面收缩裂缝，还能起到路面光滑作用。石屑与石渣的粒径分别处于4.75-13.2mm与13.2-19.0mm之间，其通过采石场或者碎石机筛下的部分石料，表面极其不光滑，有棱角，适用于更大的裂缝修复，粘结性强，抗压强度高，一般用于处理路面小缝隙、大裂缝等问题；粗骨料、中骨料以及细骨料占有一定比例组成称为混合料，满足国家规定的级配碎石，通过密实级配要求，使得公路基层和垫层抗压强度更高，耐久性高。一般来说粗骨料的原材料为石灰岩片或者卵石，现场破碎机械控制压碎值处于30%左右将粗骨料破碎为碎石材料，需控制粗骨料中针片状集料含量小于20%。

施工单位在选取材料后根据实际需求调整合理的颗粒级配，使得垫层材料具有一定的粘聚力，并在外界作用下能够有较好的抗变形能力。垫层良好的黏性能够抵抗高温、水等外界作用的膨胀变形，提高垫层的耐用性。为了减少高速公路积水现象，可提高组合材料的渗透性能，即提升垫层结构的孔隙率，控制颗粒级配，形成良好的镶嵌型骨架结构，更有利于及时排出路面积水，避免冬季发生路面冻胀破坏，从根源上减少孔隙间的水分，提升路面的耐久性，大大提高高速公路的使用年限。

3 施工技术优化

3.1 混合材料摊铺

垫层整体施工过程一般是：①筛分碎石材料；②采用机械摊铺材料；③机械压实碎石垫层；④人工整平垫层。采用半机械半人工的方式完成整体建设。摊铺碎石需要提前清理作业面上面的杂物、废弃土料，保证作业面的干净整洁，浇水保湿，提升作业面的粘结性。碎石通过颗粒级配采用混合料形式进行提升整体咬合力，但需要保证摊铺时材料搅拌均匀，不出现粒径分离现象。

当路面整平清理完成混合料入场后，采用自动找平机械对混合料进行摊铺工作，并且能够确保自卸式运输车来往卸货工作区间，保证混合料能够及时输送，避免发生断面等施工问题。施工人员时刻监督施工进度，协助完成混合料摊铺工作，更有效完成机械找平工作，降低混合料发生离析的概率，并且在完成摊铺工作后保证坡度、接口处、平整度满足设计要求以及国家规范。

3.2 混合材料碾压

在混合料摊铺完成后进行碾压工序，保证垫层碾压的平整度以及厚度的均匀性，并且施工人员及时检测碾压结果，判断是否满足施工标准，避免碾压不符合要求后续出现返工现象，造成成本以及施工时间的浪费。碾压机械的选择也应当结合施工现场，控制碾压施工成本输出，注重环境温度、碾压速度、碾压力度、碾压平整度以及碾压厚度等参数。建议在碾压前，规划一段碾压路线当作测试路段，调整各个参数，保证垫层碾压质量，施工人员同时还需要注意混合料是否出现离析等问题，避免因为碾压工序形成粗骨料扎堆等问题。采用机械摊铺不但需要注意作业面清理，还需要采用平地机进行表面整平，最后采用压路机进行碾压压实。压路机压实功、碎石料的含水量、摊铺预设厚度皆会对压实程度产生影响。在保证摊铺厚度的情况下，对机械压实功进行预设，控制好碎石料的含水量，才能够保证压实程度的有效性，最大增加碎石料之间的粘结性，促进垫层的结构稳定。当垫层铺设压实完成后，应当自然风干晾晒，将垫层中的多余水分排出，起到保护垫层作用，将污水及时排出，排水施工图如图2所示。

图2 高速公路排水示意图

3.3 接缝与调头处理

高速道路在整个路段施工过程中，不可避免的是接缝与调头的处理工作，接缝的施工质量对整个高速公路的项目质量有着至关重要的影响。施工人员在完成垫层碾压工序后，需要对垫层碾压的平整度进行全面检测，一般情况是采用3m直尺进行校验。倘若某一路段垫层出现平整度问题或者不够的情况，施工人员需要立即采取措施进行修复。在碾压垫层新路段时，压路机的停放需要规整化，不能随时停放于新路段，应停于已压实的路段上。对于横向垫层施工缝的处理，可向作业垫层路段深入15cm后，再展开机械碾压，当碾压达到施工设计标准后，选用长度为10m左右且厚度较大的塑料布或者油毡覆盖住碾压面，最后采用砂土覆盖住碾压面，砂土铺盖厚度为10cm左右，完成这些工序后方可调头。

4 养护及质量检测优化

4.1 养护作业优化

高速公路垫层完成后，施工方需要重视后续养护工作。及时进行路面清理、洒水养护工作，保证公路路面的湿度，避免在夏季等高温环境中发生干裂、隆起等问题。在路面垫层施工完成后需要进行养护作业，有助于提高高速路面垫层的耐久性。养护作业需要根据现场完工时气候、水温、含水率等进行合理洒水养护，制定养护洒水频次、洒水量，时刻监督，随时应对气候变化带来的影响，调整洒水频次和洒水量，避免过量或者少量带来路面垫层干缩而产生裂缝，影响投入使用。路面垫层虽具有排水功能，但还是需要注意洒水时，不能出现大量积水现象，并时刻关注路面排水功能是否正常，对排水能力作出有效的判断。在夏季，路面有可能受到爆嗮，从而影响质量出现裂缝、鼓包等，可在路面上遮盖遮光布或草席形成隔离层，避免爆嗮。在路面垫层养护期间，加强交通管理，避免无关车辆驶入施工现场，否则影响施工质量，造成交付困难，形成经济损失。

4.2 质量检测优化

高速公路垫层项目工程验环节是一项至关重要的扫尾工作：①首先要保证垫层表面的整洁性、平整性等，一般采用直接观察法进行判定；②其次需要检测机械摊铺平整度是否满足设计要求，一般采用直尺对每隔20m左右的点位进行测定，误差需要小于10mm；③最后需要对碾压的垫层厚度进行测定，一般采用钢尺对每1000㎡的定位进行测定，误差厚度不得大于20mm。高速公路垫层的施工质量要求甚高，主要是为了确保行车的安全性，保证垫层拥有更好的使用功能以及有良好的弹性模量，将路面上的荷载更加有效的传递至地下。还需要检测高速公路垫层的抗剪强度，判断检测结果是否满足要求，避免因为抗剪强度不符合设计要求，造成路面车辙等事故。

5 结语

为了更好的让路面垫层在高速公路中发挥更好的作用，应该结合实际，更好地优化路面垫层施工技术。采用级配良好的垫层材料，合理科学的施工和养护，让路面垫层发挥出更好的应用功能，提升高速公路整体质量和耐久性，有效发挥出高速公路的社会价值，创造社会经济。本文主要介绍的高速公路垫层结构以及目前垫层施工存在的问题，对整体公路结构、施工质量影响因素进行详细分析，并对整个垫层施工技术进行研究分析，提出了垫层材料、施工工艺、养护以及质量检测的注意事项，通过详细的施工技术分析，证实了垫层施工技术更新的可行性和必要性，给相关领域研究人员提供一个思路。