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厚層水泥穩(wěn)定碎石基層的技術(shù)特性及發(fā)展趨勢(shì)

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厚層水泥穩(wěn)定碎石基層的技術(shù)特性及發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)布日期:2016-05-23 00:00 來(lái)源:http://kssypcb.com 點(diǎn)擊:


2013年第9期 (總第235黑龍江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI No9,2013( Sum No235)


厚層水泥穩(wěn)定碎石基層的技術(shù)特性及發(fā)展趨勢(shì)

李花磊,程偉濤

長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院)

摘 要: 通過(guò)對(duì)近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)應(yīng)用厚層水泥穩(wěn)定碎石基層經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),結(jié)合目前其在公路建設(shè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀以及國(guó)外對(duì)此的使用情況,系統(tǒng)地介紹了不同施工方式條件下厚層水泥穩(wěn)定碎石基層的技術(shù)性能。同時(shí)根據(jù)我國(guó)公路交通行業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),指出了厚層水泥穩(wěn)定碎石基層所面臨的困境及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞厚層水泥穩(wěn)定碎石技術(shù)特性

中圖分類(lèi)號(hào): U416. 214 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: C 文章編號(hào):1008 3383( 2013) 09 0021 01

收稿日期:2013 04 21

作者簡(jiǎn)介李花磊( 1988  ) ,女,長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院碩士研究生,研究方向道路與鐵道工程專(zhuān)業(yè)。

厚層水泥穩(wěn)定基層的技術(shù)特點(diǎn)及使用現(xiàn)狀

近幾十年來(lái),我國(guó)公路建設(shè)行業(yè)發(fā)展迅速,以水泥穩(wěn)定碎石基層為代表的半剛性基層瀝青路面?zhèn)涫軓V大公路建設(shè)者的青睞。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)已建成的高速公路中,90% 以上使用的是此種路面結(jié)構(gòu)。這主要是由我國(guó)公路交通行業(yè)的特點(diǎn)交通量大、軸載重的特殊狀況決定的,而這種特殊的交通狀況使我們選擇了半剛性基層瀝青路面為我國(guó)公路建設(shè)的主要路面結(jié)構(gòu)。表 1 為我國(guó)三十年來(lái)所建設(shè)的具有代表性的高速公路使用半剛性基層的情況。

 1 半剛性基層結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程

通車(chē)時(shí)間

公路名稱(chēng)

基層結(jié)構(gòu)及厚度/cm

底基層/cm

1984

滬嘉高速

46 二灰碎石

20 砂礫

1989

廣佛高速

20 水穩(wěn)碎石

25  28 水泥石屑

1993

京津唐高速

20 水穩(wěn)碎石

20  30 石灰土

2001

銅黃高速

20 水穩(wěn) + 20 二灰

13 石灰土

2003

甬臺(tái)溫高速

41 水穩(wěn)碎石

13 級(jí)配碎石

2006

甘肅某高速

30 水穩(wěn)碎石

20 水泥砂礫

2009

龍麗麗龍高速

40 水穩(wěn)碎石

18 水穩(wěn)碎石

待定

銅黃高速在建)

38 水穩(wěn)碎石

19 水穩(wěn)碎石

我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至道路建設(shè)提出了更高、更遠(yuǎn)的要求。在這種環(huán)境下,為了進(jìn)一步滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)道路建設(shè)的要求,厚層半剛性基層結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生,并且有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)。這種情況從表 1 的近幾十年的幾條具有代表性的高速公所使用路基層的厚度增長(zhǎng)情況就可看出。針對(duì)此種情況,并結(jié)合國(guó)外的研究應(yīng)用成果,對(duì)厚層半剛性基層的技術(shù)特點(diǎn)及存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究。

所謂厚層半剛性基層是指整個(gè)基層由穩(wěn)定類(lèi)基層材料組成,厚度一般在 35 cm 以上,并具有較強(qiáng)的分布荷載能力。目前的研究認(rèn)為在路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性得以保證的條件下,厚層半剛性基層的經(jīng)濟(jì)性有明顯地提高,這是因?yàn)橄鄬?duì)于瀝青面層來(lái)講,半剛性基層的修筑費(fèi)用要低的多。如果基層足夠承載行車(chē)荷載,那么面層只用作功能層,其厚度也就不用要求很高。正是基于這種理論,厚層半剛性基層的使用受到重視。

( 1) 技術(shù)特點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)的半剛性基層而言,厚層半剛性基層因其施工方式的不同而存在不同的力學(xué)性能。以目前比較有代表性的三種施工方式間斷分層施工、一次性施工和連續(xù)分層施工為前提,介紹其結(jié)構(gòu)特性,并對(duì)其進(jìn)行分析比較。

間斷分層施工方式的基層特性

此種施工方式是在傳統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。由于基層厚度的不斷增加,而原有的施工機(jī)械水平有限,這就使設(shè)計(jì)時(shí)的整體厚度基層必須分兩層進(jìn)行間斷性施工即下基層經(jīng)過(guò)鋪筑養(yǎng)生成型了,再進(jìn)行上基層的鋪筑。雖然施工人員在接觸面上采取了各種方式來(lái)增加層間粘結(jié)強(qiáng)度,但是收效甚微。這種基層的主要特點(diǎn)是層間分層明顯,其受力模式為雙層薄板受力。雖然其整體強(qiáng)度不及其他兩種施工方式的強(qiáng)度,但由于其施工技術(shù)成熟,攤鋪和碾壓質(zhì)量可以得到充分保證,同時(shí)對(duì)機(jī)械水平要求較低。所以這個(gè)施工方式得到了大部分施工單位的青睞,也是目前大部分施工單位采用的基層施工方式。在對(duì)河南某高速公路現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的間斷分層施工方式在對(duì)上基層攤鋪碾壓時(shí),對(duì)已成型好的下基層產(chǎn)生擾動(dòng)和松散破壞,在兩層層間界面處就可能存在受力薄弱層。這成為路面在使用過(guò)程的一個(gè)巨大隱患。

一次性施工方式的基層特性

隨著工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展,大功率的攤鋪機(jī)和壓路機(jī)近幾年出現(xiàn)在公路施工現(xiàn)場(chǎng)。這也使得一次性施工方式成為了可能。通過(guò)最近幾年各地的試驗(yàn)路研究發(fā)現(xiàn)一次性基層施工方式真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)整體性基層的目的,具有良好的結(jié)構(gòu)性能,降低了對(duì)土基強(qiáng)度的要求同時(shí),它可以大大地縮短施工工期,降低施工單位的生產(chǎn)成本。可以預(yù)見(jiàn)此種施工方式是未來(lái)基層施工發(fā)展的必然趨勢(shì)。但是其目前在施工技術(shù)控制方面的技術(shù)還有待完善。例如目前使用的級(jí)配設(shè)計(jì)方法是否適用于厚層水泥穩(wěn)定碎石混合料的設(shè)計(jì),如何確定最佳的碾壓組合方式。壓實(shí)度是水泥穩(wěn)定碎石施工時(shí)控制工程質(zhì)量的有效手段,但在試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度合格的現(xiàn)象,取芯時(shí)部分芯樣空隙大,離析嚴(yán)重,底部有松散的問(wèn)題,這說(shuō)明壓實(shí)度檢測(cè)手段存在缺陷,這方面也值得深入研究。而限制這種施工方式廣泛推廣的另一個(gè)原因是施工機(jī)械的缺少。對(duì)于成本巨大的施工機(jī)械,許多施工單位寧可犧牲效率也不愿做如此巨大的投入。

連續(xù)分層施工方式的基層特性

連續(xù)分層施工指下基層鋪筑壓實(shí)完成后并對(duì)下基層表面進(jìn)行拉毛處理以實(shí)現(xiàn)上下基層之間更好的結(jié)合,經(jīng)檢測(cè)合格后立即進(jìn)行上基層的鋪筑壓實(shí)工作。這種方式改善了第一種方式存在的受力薄弱層,同時(shí)也不會(huì)對(duì)已成型好的下基層造成擾動(dòng)和松散破壞。但這種施工方式對(duì)材料供應(yīng)和快速檢測(cè)方法提出了更高的要求。如果材料供應(yīng)不及時(shí)或者檢測(cè)耗時(shí)較長(zhǎng),則隨著上下兩層鋪筑時(shí)間間隔的增加,其層間界面處的粘結(jié)情況會(huì)大打折扣,失去了連續(xù)施工的意義。對(duì)于連續(xù)分層施工方式的鉆芯取樣情況可以看出,其分層情況不明顯,且層間結(jié)合情況較好。在現(xiàn)有施工機(jī)械水平下,這種施工方式是一種效率較高,基層性能較好,可以大幅縮短工期的方式,值得在全國(guó)推廣。

( 2) 三種施工方式的比較

第一種施工方式雖然施工工藝簡(jiǎn)單,但由于層間界面存在明顯的薄弱層,使得基層的整體性能大為降低而第二種施工方式因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了基層的整體性,所以大有應(yīng)用前景。但是由于目前還有很多技術(shù)問(wèn)題難以解決,且滿(mǎn)足此種施工方式的工程機(jī)械購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用大,所以目前難以推廣特別是對(duì)于一些小型施工單位而言。而第三種施工方式取前兩種工藝的長(zhǎng)處,基層的整體性能較強(qiáng),可以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。目前的施工機(jī)械也完全可以滿(mǎn)足施工工藝的要求,因而比較適合大范圍推廣。

國(guó)外半剛性基層的使用情況

從世界幾個(gè)主要國(guó)家對(duì)于半剛性材料的使用情況可以看出,由于這種材料本身存在收縮大、抗變形差等先天性缺陷,同時(shí)作為基層使用時(shí)存在一定的隱蔽性和維修成本大等因素,因此使用時(shí)受到嚴(yán)格的限制。此外,由于國(guó)外的交通事業(yè)發(fā)展較早,一系列的公路養(yǎng)護(hù)管理以及對(duì)超載車(chē)輛的治理等制度建立的相對(duì)完善,所以對(duì)于基層的強(qiáng)度要求不高,車(chē)輛荷載主要由較厚的瀝青面層來(lái)承擔(dān)。雖然由于面層厚度的增加會(huì)導(dǎo)致初期投入的增加,但是其綜合效益卻是最佳的。

厚層半剛性基層使用所面臨的問(wèn)題

從目前國(guó)內(nèi)外的對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn),我國(guó)對(duì)于半剛性基層使用的青睞和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)它的謹(jǐn)慎使用形成了顯著的對(duì)比。

我國(guó)加入 WTO 已十年有余,與世界其他國(guó)家的外貿(mào)交易發(fā)展迅速,進(jìn)一步促進(jìn)了地球村的形成。而這個(gè)村子的人們卻對(duì)同一種材料持有不同的看法,這不得不使我們對(duì)于自己的做法進(jìn)行思考。

調(diào)查發(fā)現(xiàn),厚層半剛性基層的廣泛使用主要得益于其強(qiáng)度大和建設(shè)成本低。而對(duì)其缺點(diǎn)干縮開(kāi)裂致使瀝青面層開(kāi)裂往往采取亡羊補(bǔ)牢的方法,即出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行修補(bǔ),而這樣的修補(bǔ)本身就具有滯后性。同時(shí)由于位于面層之下基層具有隱蔽性,這就增加了其修復(fù)難度。

因此,在半剛性基層的病害得到有效解決之前,對(duì)于其使用應(yīng)該持謹(jǐn)慎態(tài)度。在確定瀝青路面設(shè)計(jì)方案時(shí),對(duì)厚層半剛性基層瀝青路面和厚層瀝青路面的周期效益成本進(jìn)行分析,必要時(shí)可以聘請(qǐng)國(guó)外專(zhuān)家進(jìn)行交流,以期確定出綜合效益最佳的路面設(shè)計(jì)方案。

結(jié) 論

通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)流行的三種厚層半剛性基層施工方式下的基層技術(shù)特性進(jìn)行介紹,發(fā)現(xiàn)連續(xù)分層施工既可以滿(mǎn)足技術(shù)要求,又可滿(mǎn)足工程建設(shè)單位施工要求,并具有較大的推廣價(jià)值。同時(shí)對(duì)外國(guó)的半剛性材料的使用情況進(jìn)行了介紹,并與國(guó)內(nèi)的使用情況進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)了我國(guó)在半剛性基層的使用中還存在很多問(wèn)題,需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn):

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