高速公路路面结构垫层施工技术

2023-12-11贺强饶振华

运输经理世界 2023年25期

贺强、饶振华

（江西省嘉和工程咨询监理有限公司，江西南昌 330013）

0 引言

高速公路工程中，路面结构是非常重要的组成部分，做好路面结构施工技术的优化对项目开展有重要作用。然而，在以往的路面结构层施工中，垫层的设计与施工常常存在不合理的情况，容易导致路面断裂和下沉等问题的发生。因此，需要对路面结构垫层技术进行深入探讨，掌握其中的关键技术点，为公路路面项目的开展提供技术指导。

1 路面垫层概述

路面垫层是公路结构的关键组成部分，从一定程度上来说，可以直接决定最终的工程施工质量、工程的实际实用性以及安全、稳定性。根据垫层施工材料的差异，可以将垫层分为碎石垫层和砂砾垫层两种类型。

碎石垫层：碎石垫层通常由不同粒径的石子组成，在公路基底上铺设，以提供稳定的支撑和排水功能。这种垫层在公路工程中有重要作用，能够分散荷载、抵抗变形，从而保障上部路面结构的稳定性和耐久性。碎石垫层的粒径组成和厚度应根据公路类型、交通量和地质条件等因素确定，确保其满足承载能力和排水要求。

砂砾垫层：砂砾垫层由砂子和砾石组成，广泛应用于公路建设中。砂砾垫层旨在提供较好的支撑、排水和分散荷载的功能。细砂和粗砾的混合能使砂砾垫层适应不同的路面形状，提供稳定的基础，防止地基下沉和变形。与碎石垫层类似，砂砾垫层的设计取决于公路的特性，以确保能够满足预期的工程要求和公路性能[1]。

2 施工基础要求

在高速公路路面结构垫层施工中，首要要求是保证垫层的稳定性、耐久性和承载能力。垫层的设计级配应根据地质条件、交通负荷和环境要求进行，确保适应不同路段的承载需求。施工过程中，应确保垫层的均匀性，避免出现密实度不均、松散等问题。材料的选用也至关重要，应选择质量稳定、符合规范要求的石子、砂子等原料，以保证垫层的质量和性能。

施工过程中需严格控制材料的水分含量，以确保达到最佳的密实效果。同时，应采用适当的施工设备，如压路机、碾压设备等，还应特别注意均匀铺设和压实，避免出现不均匀厚度、空鼓等问题。此外，施工过程中应进行严密的质量检查和监控，及时发现并纠正问题。垫层施工完成后，需要进行充分的养护，确保其在使用过程中不会出现开裂、沉陷等情况。

3 路面垫层施工技术在公路施工中的运用

3.1 路面设计

3.1.1 参考标准

高速公路工程中，整体设计依据双圆垂直均匀分布原理展开，并以多层弹性连续体系为设计标准参考。在设计时，应以地层抗应力等各项成熟的技术为支撑，结合相应的数据和实际计算内容，合理控制不同类型结构层的厚度[2-3]。

3.1.2 土基要求

在高速公路工程中，充分了解地质条件并据此进行设计，是保证设计和施工质量的基础。其中，对路面结构顶面的回弹模量进行详细的分析和合理的处理，是确保公路质量和可靠性的关键。

回弹模量是衡量材料弹性和变形特性的重要指标，直接影响路面的承载能力和稳定性。在干燥环境下，路面材料容易受到温度变化和干燥因素的影响，因此回弹模量的要求应相应提高，一般要求超过50MPa，以确保路面在干燥条件下仍保持良好的强度和稳定性，防止裂缝、变形等问题的发生，从而保障公路的正常使用寿命和运行性能。湿润环境可能引发路面材料的软化、膨胀等问题，因此在湿润环境下回弹模量的要求需要相应降低[4]。

3.2 选择垫层施工材料

在高速公路路面结构垫层施工中，选择合适的垫层施工材料是确保公路质量和性能的重要因素。

第一，需要根据地质条件、交通负荷和环境特点综合考虑。对于碎石垫层，应选用质量稳定、坚硬耐磨的石子，能够提供稳定支撑并分散荷载。而对于砂砾垫层，需要选择细砂和粗砾，使其混合得当，在提高承载能力的同时具备较好的排水性。

第二，施工材料的可获得性和成本也是重要考虑因素。应选择当地容易获得且成本合理的材料，以降低施工成本。

第三，需关注施工材料的稳定性和耐久性，确保垫层在长期使用中不会出现松散、变形等问题。

第四，需考虑环保因素，选择对环境和人体健康无害的材料。

第五，选择垫层施工材料时，应充分考虑材料的物理和力学性质，确保其满足规范和设计要求。

第五，对材料的品质进行严格把控，进行必要的质量检测和试验，以确保选用的材料质量达标、性能稳定。

3.3 施工前期准备

3.3.1 场地排水设计

进行场地硬化施工处理时，需要严格按照既定的施工流程进行，以确保中心区域的强度超过四周区域的强度。一般选用混凝土土层，设置排水坡度超过1.5%，并合理布置四周的排水设施。在设置排水设施时，需要在道路底部使用砂浆，并进行科学的补面操作。如果在雨季进行施工，不仅要关注日常排水情况，还需要确保原材料具有良好的防水性能。

3.3.2 分隔料仓

在料场管理中，应根据不同材料的性质进行仓储分隔工作。根据粒径大小和种类对材料进行分类存放，禁止交叉堆放，以免外部因素对材料质量产生影响。可砌筑2m 高的分料墙，并使用水泥砂浆进行基础的抹面处理。为了有效排水，通常在料仓内部设置4%的坡度。对于仓库内部的细集料，可以选择性能较好的防水布进行覆盖处理。此外，在材料运输车到达料场之前，应及时清理轮胎和车身，以防止将泥土带入施工现场，避免场地污染[5]。

3.4 下承层施工

完成路基施工后，需要对路基的压实度、平整度以及其他参数进行全面检验，以确保其符合相关标准要求。在水泥稳定砂施工过程中，需要注意对路面垫层下承层的处理。具体操作流程如下：

首先，按照就近原则科学设置路面垫层施工控制桩。同时，施工人员应根据路肩土体的实际情况准备砂砾。

其次，根据天然砂砾的使用范围和数量，在路肩板上采用梯形铺设的方式进行铺设，并借助专业的验收工具进行严格检查和验收。

再次，在既定位置选择石灰粉对砂砾进行标注处理。

最后，在下承层砂砾铺设环节，采用先进的推土机进行均匀铺设，以提升整体铺设厚度的一致性。完成铺设后，根据水分缺失情况及时补充内部水分。

3.5 水泥拌和与撒布

在公路工程垫层施工中，通常需要采用专业的灰土搅拌机，并邀请专业人员进行质量检测。如果水泥拌和质量未达到设计规范标准，需要重新处理。在水泥撒布环节，使用推土机进行系统的整平处理，然后结合其他规范要求进行细节调整，确保达到水泥撒布技术标准。

3.6 整平作业

公路路面垫层的整平处理是施工过程中的关键步骤。为了确保整体效果，应采用人工和机械相结合的方式进行施工操作。例如，对于推土机无法调整的局部角落，需要通过人工操作完成对细节部位的修整。

水泥砂浆搅拌结束后，首先要进行取样试验，以检查其质量是否符合设计标准。如果符合施工规范，可以借助推土机进行粗平处理，以避免路面出现严重的凹凸或波浪现象，确保整体平整度。在稳压作业中，通常采用振动压路机。施工过程中，由外向内推进，并通过人工处理的方式修理压路机和推土机无法操作的死角，以确保公路路面垫层的施工质量。

在摊铺施工中，为了保证整体平整度，应根据摊铺厚度和设计标高选择合适的摊铺机。可适当增加摊铺高程，并使用基准钢丝法进行科学的找平处理，沿边缘方向设置适当间距的支撑杆。在基准钢丝标高设计中，要考虑细节、合理设计参数。通常情况下，基准钢丝的长度约为300m，最理想的状态是控制在250～300m 之间。钢丝的紧张力通常设置在150～200kN 之间[6]。

3.7 碾压作业

公路路面垫层施工的最后工序是碾压，此环节非常重要。进行公路路面垫层碾压时，通常选择振动式压路机。具体的碾压流程如下：

完成整平作业，然后从两边向中间推进进行碾压。压路机的搭接间距一般要超过20cm，以避免出现较大的碾压缝隙。碾压9±1 次后，需要及时检测压实度情况。如果达到设计标准，可以进行错轮碾压处理，根据实际情况确定轮迹重叠宽度，碾压次数控制在4±1 次。之后对公路路面垫层的平整度和整洁性进行检测，如果达到设计要求，可以暂停碾压操作。另外，需要注意，为了提高碾压质量，必须保证碾压施工的连续性，同时要合理控制压路机的碾压速度，以确保最佳的碾压效果。

4 质量检验

根据《公路工程质量检验评定标准》（JTJ 071—98）附录B 的规定进行检验压实度，设置四个检测点，间距为0.2km，96%的点达到规定值视为合格。根据公路级别的划分，一级公路的平整度规定值为12mm，其他公路为15mm。此外，需要按照《公路工程质量检验评定标准》（JTJ 071—98）附录H 的要求进行厚度检测。

5 公路施工中路面垫层施工控制措施

5.1 施工技术标准的完善和升级

在公路施工中，路面垫层施工技术的改进能够显著改善整体施工质量，这需要从以下方面入手：

第一，确保路面垫层具有良好的弹性和稳定性是至关重要的，因此设计人员需要了解施工现状和具体要求，制订完善的施工标准，并与管理人员进行有效沟通。在碎石和砂砾垫层的应用中，最大粒径和结构层厚度应保持协调，以提高结构的稳定性。此外，应结合施工规范标准，提升路面清洁度，注意控制路面弹性变化，以减小压力，同时提升路面的平整度和水稳性。

第二，施工工作的细化也是关键。管理人员应当明确每项施工任务的具体内容，同时需记录和分析各项数据，合理分配任务，并实施奖惩制度。发现工程质量问题时，应当对相关技术人员进行处罚，以此作为警示。