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沥青稳定碎石排水基层设计及技术应用探析
李雪想
（河南海威路桥工程咨询有限公司,河南 郑州 450052）
摘 要：作为公路工程路面早期损害的主要因素,水损害对路面质量、使用年限影响巨大.如何提升沥青路面质量,必须重视沥青稳定碎石排水基层施工.文章在分析沥青稳定碎石排水基层路面结构设计的基础上,通过工程案例,对沥青稳定碎石排水基层施工材料准备与施工工艺进行了探究.
关键词：沥青稳定碎石排水基层；公路工程；公路路面；水损害；路面质量；使用年限文献标识码：A
中图分类号：U416文章编号：1009-2374（2016）02-0104-02DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.051
因“强基薄面”的制约,现阶段,我国公路建设仍选取半刚性基层,此类基层具有高强度,能够为路面提供有效支撑作用.但在裂缝与行车荷载的重复影响下,沥青面层麻面、松散、网裂等现象较为严重.这些病害问题的长期存在不仅降低了公路工程施工年限,更会对沥青路面结构与应用技术推广造成严重阻碍.据相关数据显示,目前水稳性是沥青路面早期破坏的主要原因,其中70%～80%的路面损坏与水有关.为此,将排水基层设置到路面内部,可有效解决以上问题,并达到延长柔性路面使用年限的目的.
1沥青稳定碎石排水基层路面结构设计
将排水基层设置到沥青路面结构,可快速排出通过面层裂缝、孔隙与松散位置向路面结构渗入的自由水,以降低因侵入水分而出现的路面结构早期损坏现象.一般选取沥青稳定碎石进行沥青路面排水基层的修筑,在柔性基层沥青路面结构中,基层模量通常在排水层模量以下,将排水层加入路面结构后,由上到下刚度将不断降低,但其属于正序结构,该情况下路面结构应力变化较小.半刚性基层沥青路面结构内,基层模量将比排水层模量大出许多,此时其属于“软”夹层结构.该结构将对原有沥青路面结构受力情况进行改变,尤其是面层底部应力情况.基于此,在沥青碎石排水基层设计中,必须确保拉应力不出现在排水基层内部,才能提升排水基层的质量.在半刚性基层沥青路面各项参数（路表弯沉、拉应力）计算中,应严格遵循SHELL的BISAR程序进行准确计算.同时,根据我国沥青路面设计规范、路表弯沉等进行路面结构疲劳寿命的计算.其公式如下：
式中：实际弯沉值为ls；理论弯沉值为l；标准车型轮胎接地压强P；标准车型当量圆半径δ；土基回弹模量为E0.由以上公式可得出,半刚性基层路面结构疲劳寿命计算公式为：
2工程案例
某高速公路总长度为35.326千米,其处于低山丘陵地区,地形具有较大起伏,切割严重,河沟交错纵横.其道路情况为双向四车道,路面为沥青混凝土材料,每小时100米为其设计时速,24米为其路基宽度.其试验段沥青路面与水泥稳定碎石基层之间需求沥青稳定碎石基层（15厘米）ATPB-25.通过分析沥青稳定碎石排水基层设计,可对其施工材料、施工工艺进行探究,以此对沥青碎石排水基层应用效果进行评价与分析.
3沥青稳定碎石排水基层施工材料准备
3.1沥青
高黏度改性沥青为沥青稳定碎石排水基层施工所需沥青材料,工地实验室应对其各项指标进行检验,如针入度、延度、软化点等.
3.2集料
根据相关规定进行集料粒径规格分档,90%～100%为各档规格料上限百分通过量的范围,0%～10%之间为其下限百分通过量.干燥、坚硬、清洁、无风化等为细集料选择的要求,一般选取机制砂作为沥青稳定碎石排水基层施工的细集料.根据工程建设规定,施工单位必须严格控制检测频率,如自检为每500T一次,抽检为2500T一次.
3.3填料
根据有关标准确定填料质量技术要求,一般选取硅酸盐水泥（32.5级）与生石灰粉（磨细）作为沥青稳定碎石排水基层施工的填料.在生石灰粉（磨细）选择时,必须对其生石灰粉细度进行有效控制.
4沥青稳定碎石排水基层施工流程
4.1拌和
根据批准生产配合比规定对拌和所需各种材料,如沥青、集料等进行准确计量,在允许范围内有效控制其计量误差.在该过程中,必须对沥青、集料加热温度等进行掌握,一般情况下,沥青温度都会低于集料温度20℃,在储料仓热拌混合料成品存储后,其温度降低幅度在10℃以内,存储时间则控制在24小时以内.因沥青稳定碎石混合料为骨架空隙类材料,其施工温度选择应尽可能与下限相近,在确保压实度符合施工规定的基础上,提升其耐久性.
4.2运输
混合料拌和后,通过自卸车直接向施工现场进行运输.选用整洁、有金属底板的自卸汽车作为沥青混合料的运输车辆,应清理干净车槽内部、车辆底部及两边.分3次进行车辆装料施工：车厢前部为第一次装料；车厢后部为第二次装料；车厢中部为第三次装料.与拌和能力、摊铺能力相比,车辆运输能力应高出一点,以此确保摊铺施工的连续性.运输施工中,可将篷布盖在车辆混合料上,以降低水分严重流失.
4.3摊铺
根据试铺现状在合理配置摊铺机的情况下进行松铺系数（1.15）的确定.材料运至施工现场后,根据放样标高在设计宽度范围用摊铺机均匀摊铺混合料,要求具备平整的表面应力,并与横坡规定相符.根据摊铺机械类型确定摊铺宽度,其纵向施工缝必须与车道边缘偏离15厘米以上的距离.排水基层施工中,可选取2台以上摊铺机进行同时作业,其形式为梯形,其摊铺重叠长度控制在5～10厘米.前后2台摊铺机距离则控制在10～30米,以此避免前面摊铺混合料冷却.要求混合料供给量必须与摊铺需求量相符,在不出现离析现象的情况下,确保拌合料的均匀性.缓慢、均匀、连续为沥青混合料摊铺施工的要求,在整个摊铺施工中,必须出现速度随意转换与停止的现象.并根据施工现场实际情况,对松铺厚度进行详细检测,确保其符合施工规定.
4.4碾压
相比普通沥青混合料,沥青稳定碎石混合料具有较厚的摊铺厚度,为确保嵌挤结构的形成及避免损坏粗集料,施工企业必须重视碾压施工.与本工程相结合,需选取2台双轮双振压路机（11～13吨）、2台胶轮压路机（20～30吨）、1台钢轮压路机（7～11吨）进行施工.
4.4.1初压.在混合料温度较高情况进行初压施工,稳定及提升铺设层承载力为其施工作用.通过双钢轮压路机进行初压施工,碾压速度控制在每小时1.5～2千米,2遍为初压碾压最高次数.
4.4.2复压.铺层强度符合施工规定后,可进行复压施工.为提升路面密实度,必须选用振动压路机进行复压施工,揉搓压实时可选用轮胎压路机施工.根据工程需求选用双驱双振双钢轮压路机作为振动压路机施工,其重量为12t.根据铺层厚度,薄层、次薄层路面（3～10厘米）应选用0.3～0.55毫米的振动压实振幅.
4.4.3终压.轮迹消除及路面平整度提升为沥青混凝土路面终压施工的作用.双钢轮静作用压路机作为终压的施工机械,其行驶速度可控制在每小时2～4千米,最高碾压次数为3遍以此达到轮迹消除的作用.
4.5施工接缝
热接缝作为摊铺梯队作业纵缝的处理方式.施工中预留部分完成摊铺的混合料,宽度为10～20厘米之间,该部分不进行碾压作业,并将其作为后摊铺部分的高程基准面,随后进行跨缝碾压施工,以此将缝迹彻底消除.热接缝一般不用于半幅施工,如进行半幅施工时,可进行挡板加设与切刀切齐.另半幅摊铺前必须清理干净缝边缘,并进行黏层沥青的一定量铺撒.通过人工的方式在摊铺施工后铲除前半幅上层混合料.为确保排水基层具有良好渗透性,可选取平接缝进行横向接缝作业.接缝铺筑时,可将部分热混合料摊铺在已压实位置,并对其进行预热软化,以此对新旧混合料黏结力进行有效提升.
4.6交通开放及养护
完成排水基层摊铺工作后,必须及时将交通封闭并指派专人进行看护,禁止排水基层受到行人、车辆的损坏.因沥青稳定碎石具有较大孔隙率,其表面粗糙,表面在车辆荷载下极易产生松散现象,为此在完成施工后,应及时进行沥青下面层的铺筑.下面层施工前,必须做好沥青稳定碎石排水基层养护作业,防止任何杂物,如沙土、石屑等进入施工路面,对孔隙造成堵塞,降低排水能力.
5结语
综上所述,作为公路路面结构的重要组成部分,路面基层也是公路建设极易产生质量问题的结构层,其在路基和路面之间起着承上启下的作用.沥青稳定碎石排水基层技术作为公路路面施工的主要技术之一,因其具有施工便捷、成本低、强度高等特点,在公路路面施工中得到了广泛的应用与推广.为此,施工企业必须严格遵循现场施工的实际情况,做好沥青稳定碎石排水基层设计工作,合理选择施工材料,规范施工工艺,只有这样才能有效控制公路工程路面基层施工的质量.
参考文献
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[4]杜顺成．沥青稳定碎石排水基层性能研究[D]．长安大学,2003．
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作者简介：李雪想（1981-）,女,河南濮阳人,供职于河南海威路桥工程咨询有限公司,研究方向：公路工程与管理.
（责任编辑：黄银芳）
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