公路路面级配碎石基层的应用及质量控制
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【摘要】随着经济的发展，社会的进步，我国越来越看重城市化建设。道路建设从简单满足通行要求，发展到现在路途增长，路面扩宽。道路的建设发展不仅仅体现在其外观面积上，还体现在道路的利用率上。私家车是经济发展的典型产物，而现今几乎每家每户都拥有私家车。道路的承载压力因此而越来越大，道路路面施工要求也越来越高、质量要求越来越严格。半刚性基层沥青路面是道路建设以来，研发出的最常用的、最普通的公路路面结构形式。
引言：半刚性基层沥青路面[1]是我国现行公路建设中，最常用的一种公路路面结构形式。由于我国经济的不断发展，私家车越来越多，公路的承载力以及道路的使用率越来越大。公路路面因此经常出现裂缝、局部塌陷的状况。而此状况不仅影响了车辆的顺利通行，同时对车辆轮胎造成伤害，划伤轮胎导致爆胎、在路面破损处车辆突然减速导致车辆追尾等现象时有发生。出于对公路路面施工质量的考量，研发出采用级配碎石作为公路路面的基层，倒装式施工作为沥青路面的施工方法，可有效提高公路的承载力，减小公路里路面的裂缝产生，改善公路路面的施工质量。本文通过对公路路面级配碎石基层的概念理解，分析级配碎石基层在公路路面的施工方法，向读者阐述级配碎石基层的应用和质量有效控制的方法。
一、公路路面级配碎石基层的概念
所谓的级配碎石，顾名思义，就是将等级不同的碎石配合在一起。是由各种大小不一、直径不等的碎石混合而成。当其级配符合技术规范的规定时，称其为级配型集料。级配型集料包括级配碎石、级配碎砾石（碎石和砂砾的混合料）和级配砾石（或称级配砂砾）。三种级配型集料的性能是不一样的，其中，级配碎石的的稳定性最好，级配碎砾石其次，级配砾石性能居末。
在公路路面施工中，传统的半刚性基层、沥青面层的路面，半刚性基层的泌水性差，导致沥青面层容易出现裂缝。因此，在沥青面层与半刚性基层之间，增加级配碎石基层。级配碎石基层对半刚性基层承载的压力进行隔绝，使沥青面层不会因为半刚性基层受压力收缩而产生裂缝。同时，级配碎石基层具有良好的渗水性，可将沥青路面层间的水分及时排出。
二、级配碎石基层的施工方法
公路路面级配碎石基层的施工过程是一个连续性、严谨性的过程，其施工结构组织图如下图所示：
2.1级配碎石的选材
选材是一个项目施工启动的第一步。级配碎石基层作为一种混合集料的基层，其材料的种类以及材料的性能需要进行严格的挑选。
根据我国颁布的《公路路面施工技术规范》中的规则要求，以及在公路路面中丰富的实战经验，级配碎石的选材可从以下四方面考虑：其一，碎石必须质地坚硬，且碎石没有经过风化过程，碎石的的颗粒形状以及颗粒直径要符合《公路路面施工技术规范》要求的石灰石碎石。碎石的形状以及颗粒大小达不到要求时，可用反击式破碎机进行加工;其二，碎石必须表面洁净，不应粘有泥土、植物等，如果采集加工的碎石表面有灰层、泥土或者植物残枝，应用清水冲净再施工应用;其三，碎石根据粒级的不同，分堆堆放。碎石应根据颗粒直径的大小进行区分堆放，不同碎石堆应用隔板隔离。碎石存放点要注意避免碎石被雨水离析，而直径为4.75mm的碎石应为其设置遮雨设施;其四，碎石的级配等级要设置多个，根据碎石颗粒直径的不同，最少设置三个等级，如0～4.75mm、4.75mm～12.5mm、12.5mm～26.5mm三个等级。
2.2级配碎石施工配合比设计
级配碎石的备料工作完成，是不能直接予以施工的。材料种类多且有尺寸规定，在施工中对不同集料的选择以及比例的控制[2]，是施工的关键。本文根据常张高速公路路面级配碎石基层施工过程，向读者解析级配碎石之间的配合比设计方法。
此项目的级配碎石级配等级分为三级，分别是：0～4.75mm、4.75mm～13.2mm、13.2mm～26.5mm。首先，项目负责人对此三个等级的级配碎石进行质量指标进行检测，得到如下表1所示结果：
表1 级配碎石基层集料的质量检测结果
根据检测的级配碎石集料的质量技术指标，对三个级别的碎石进行水洗、筛分、压实等步骤，得到配合设计参考依据如下表2所示，根据表2的数据，最终获取项目施工级配碎石基层三个等级集料的配合比如表3所示：
表2 级配碎石基层集料筛分与合成级配结果
表3 级配碎石基层集料生产配合比
由表1、表2、表3可以看出，级配碎石的生产加工过程，每个程序均需要有严谨的检测，检测合格方能进行下一个程序，才能建设处优质公路路面。
2.3级配碎石混合料拌和
当级配碎石集料的等级以及等级取材比例确定完成，要对其进行搅拌。级配碎石集料的搅拌需要掌握好的搅拌技术。
在对集料搅拌之前，应添加适量的水。水的量一定要控制好，不要在搅拌过程中，发现集料浆液干了，往其中加水。在搅拌过程中加水，水分被集料吸收度较低，集料的连稠度也比较低。搅拌之间添加的水量，应根据实验检测的最佳含水量检测数据添加。施工时，可将颗粒直径为4.75mm以上的集料，在施工前12小时，对其洒水让其膨胀。而颗粒直径小于4.75mm的集料，需设置遮雨设施保证其干燥，避免下料不均匀而影响配合比的准确性。
2.4级配碎石混合料的摊铺与碾压
级配碎石混合浆液搅拌完成之后，一般采用摊铺机摊铺方式进行摊铺。级配碎石基层两侧采用钢模板控制边沿，设置摊铺机自动找平方式，自动控制平整度以及厚度进行摊铺作业。摊铺机的速度控制在1.0～1.5m/min范围内，尽量做到不停机待料，减少横向接缝。
级配碎石基层的宽度有12.2m，而摊铺机的宽度只有12m。在摊铺作业时，应当在级配碎石基层两侧安排施工人员，用铁铲将级配碎石混合料向两侧填充。级配碎石基层碾压时，碾压机的速度要均衡，不能过快，碾压机的后轮要重叠二分之一的路宽，以避免压力不均衡产生裂缝。
公路路面级配碎石碾压完成之后，需要对路面进行压实度检测，压实度进行检测。对路面压实度检测，注意对路面节点进行编号，分别检测。如下表4为张高速公路路面级配碎石基层公路路面碾压检测部分数据：
检测每个节点的压实度之后，对每个节点压实度进行压实度平均值计算，平均值超过了《公路工程质量检测评定标准》的规定值，则合格。
三、级配碎石基层的质量控制
级配碎石虽然是级配型集料中性能最好的集料，但是其强度以及弹性模量[3]（也称回弹模量）与一般性基层比拟起来还是稍差。其受力的原理是根据碎石之间的相互挤压而产生的摩擦力。因此，质量好的碎石，碎石混合的高密度，以及公路施工完成后的高压实程度，能够较好的提高级配碎石的性能，提高级配碎石基层的质量。
3.1碎石颗粒的大小
碎石颗粒的大小影响集料的强度，颗粒直径越大，集料的强度越大。其原理是，当碎石颗粒承载路面车辆施加的压力时，碎石颗粒之间的接触点小而且少，碎石颗粒变形小，进而强度大。另外，碎石颗粒的形状也能影响碎石强度。菱角分明的碎石集料，比中规中矩的碎石集料强度要大。
3.2细料的含量和塑性
级配碎石是一种混合集料，除了有大小形状不一的碎石之外，还有些混合细料。细料是对碎石之间的空隙进行填充，细料需要具备极高的塑性以及粘性，以保证碎石集料能够高度粘连。细料与碎石的比例得当，且细料的塑性越高，则级配碎石的抗压性、抗剪性以及永久变形性能越好。
3.3密度以及含水量
对路面的压实过程，级配碎石集料相互挤压，集料之间的水分被挤出，缝隙越来越小，级配碎石密度越来越大，集料的刚度也相应变大。集料的刚度可以对路面车辆传来的压力一层层扩散，以保证路面受力均衡，路面不至于急速变形与开裂。
四、结语
级配碎石基层是公路沥青路面与半刚性基层的中间层，是保证公路路面抗压力、抗剪力、永久变形的主要结构。文章中对公路路面级配碎石基层的施工应用进行详细的阐述，并对影响其质量的因素进行了分析。望公路建设单位能够予以重视，在今后的公路路面施工过程中作为参考，以建设高性能公路。
参考文献：
[1]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京：人民交通出版社，2005-02-06.
[2]范新华.级配碎石的级配研究[J].北方交通，2007-11-10.
[3]颜海建.级配碎石配合比设计及质量控制[J].西部探矿工程，2006-05-10.