路面垫层施工技术研究

【摘 要】垫层在路面结构中的作用不容忽视。本文通过对路面垫层的探讨，提出了建议的路面垫层质量的一些要求。

【关键词】路面；垫层；施工技术

在沥青或水泥混凝土路面中，为保证路面结构层中滞留的自由水及时排除，或为了满足抗冻的要求，在水温条件不良地段，需要设置垫层。垫层对材料及施工的要求与级配碎（砾）石底基层不相同，仅满足规范中对级配碎（砾）石底基层的要求的材料并不能保证垫层的质量要求。

为了满足使用要求，垫层应具有较高的弹性模量，以提供良好的荷载分布作用；应该具有高的抗剪强度，以减轻车辆（主要是上层施工前施工车辆行走〕作用下的辙槽；应该具有的透水性，以使进人 的自由水在有条件时能快速排出；其中的细土的塑性应尽可能小，以保证良好的水稳性，并应该是低冰冻敏感性的。常用的材料一般为无结合料的级配碎（砾）石等。

其中前面的两条要求是力学的要求，与级配碎（砾）石底基层的要求是相同的，需要通过集料间的嵌挤作用形成，少量的粘聚力有利于获得更的弹性模量。在这里起决定作用的是颗粒的尺寸、形状和 级配，在形成密实骨架或嵌挤骨架的情况下，强度达到比较高的水平，颗粒之间的粘结力处于可有可无 的地位。后两条要求则不同于级配碎（砾）石底基层。它要求结构层中存在尽可能大的空隙，以利于自 由水的排除，同时将冰冻敏感性降到最低。

单纯满足前两条要求比较简单，但同时要满足后两条要求，限制要高得多。只要级配良好，在充分 压实的条件下，就可以保证有足够的强度和模量，可以满足受力的需要。按照路面基层施工规范规定的 材料要求做，很容易即可达到。但在目前规范对这种材料的要求中，规定的垫层材料小于0.075mm颗粒含量可达7～10%，同时允许有一定的塑性指数。这种材料在压实后，形成非常密实的状态，渗透系 数很小，含泥量大的甚至会形成接近板体的状态，根本不能满足排水的需要，其内部的毛细空隙反而成 为一种蓄水结构，耐冰冻能力也非常差，甚至具有一定的冻胀性。尽管有粘聚力，但非常的小，不像无机结合料具有很大的化学作用，甚至不足以抵抗由于粘粒的自然-胀作用，因此这种结构不利于提高路 面使用寿命。

要具有大的渗透系数，小于0.075以下颗粒含量应尽可能少，材料以嵌挤骨架结构为佳，具有较大的空隙率，这种结构毛细作用很弱，不会存水，不具有冻胀性，真正能起到切断毛细水上升、防冻、吸 收路基裂缝的作用。这种结构能够符合现行规范对级配碎（砾）石底基层的要求，但按现行规范规定施工的垫层很大一部分不能满足要求，在很多项目中，垫层几乎没有真正能够满足使用要求的。

由于以上所阐述的垫层要求材料无粘聚性并且缺少用于填充孔隙的细颗粒的特点，使得其在压实后与常见的级配碎（砾）石底基层不同，主要表现在：

（1）压实后表面始终处于松散状态，只要行车，平整的表面马上会被破坏；

（2）标高难以控制，由于主要是粗骨料，细料相对较少，因此比较难以用细料找平顶面，影响标控制精度；

（3）压实度难以准确检测，由于结构层处于松散状态，在挖坑过程中不能保证坑壁稳定，无法用灌砂法等办法检测，采用核子密度仪，也只能用表面散射法检测其密实度，而且无法校验；

（4）弯沉检测困难，砂砾垫层经常还同时担负处理挖方段软弱路槽的作用，路基强度无法检测，就换为检测垫层顶面的弯沉，由于汽车车轮着地面积小，在车轮作用下，表层的局部砂砾可能会发生的轻微变位，就会导致弯沉检测结果不准确；

（5）如前所述原因，其他诸如平整度、厚度、横坡等的指标控制难度也相对较大。

由于以上原因，施工单位在具体实施时一般倾向于选择细颗粒较多、具有一定粘性、易于压实和成 型的级配，尽管表面看效果非常好，但实际影响了垫层的使用效果。

通过对已竣工高速公路的钻探调结果令人震惊一一当年压实后效果非常好、强度也非常高的垫层竟然变成了含水的冻胀层，更有的由于材料粘粒含量非常大，石料强度低，竟成了一层泥状。这说明现在非常有必要对路面垫层做出专门的要求和规定。

1 材料要求

1）优先选用优质砂烁或石料破碎的碎石，但粉尘大的石料不宜采用。风化岩石，尽管也具有较好 的初期强度和稳定性，但大量的风化成分决定了透水性和冰冻稳定性都比较差，同时在自然作用下继续风化（主要是由于冰冻、水作用下强度降低导致破碎成细粒状；），因此不能用于垫层；

2）材料应洁净，无泥土。采用破碎碎石时，碎石破碎时间不能过长，表面沾有大量石粉的石料不 宜用于垫层；

3）骨料材料应具有足够的强度，应满足三级以上石料的标准；材料压碎值对于高速公路不宜大于26%，对于其他公路不宜大于30%，容易压碎的岩石会产生大量的石粉，影响其渗透性；

4）5mm以下部分小于0.075mm颗粒含量应尽可能少，最好少于3%，受条件限制时也不宜超过5%，并应具有足够的渗透系数；

5）小于0.5mm部分应基本无塑性（建议塑性指数小于2）；

6）对级配要求不需要太严，但应保证稳定性要求，并且承载比（CBR）应不小于60%，（对浸水天数不做严格规定，满足以上要求材料的值受水浸影响很小），以满足受力的要求。

2 施工要求

1）天然混合砂砾或未蹄分碎石，可直接摊铺碾压，分级准备的材料宜用拌和机（沥青混凝土、水 泥混凝土或稳定土拌和机均可）拌和均匀后方可摊铺；

2）采用机械摊铺，在摊铺过程中应避免离析；对于局部发生离析的部位，应通过补充拌和保证其 均匀性，严重离析的应局部换料；

3）摊铺后的垫层应具有合适的路拱和均匀一致的初始密实度，以保证压实效果。初始压实度不均匀的后果将使局部压实度不足；

4）应在适当含水量下压实，适当的含水量可以保证压实效果；

5）压实合格的标准是自重10～12吨的振动压路机在20～22吨激振力下进行碾压，表面无明显推移和轮迹；

6）在进行下一层施工前，必须封闭交通，如果长期大量行车，受影响深度将相当大，在下一层施工时，车辆应尽可能少在垫层上行走；

表面的破坏不会对其整体强度产生影响，但在下一层施工时必须注意切实压实，使受破坏的表面重新处于稳定状态。

3 质量检验标准

推荐质量检验标准如下：

4 强度检测方法

垫层经常还同时被用于处理挖方段软弱路槽，此时需要对塾层顶面进行检测以确定其强度。如前所述，垫层的强度不能用贝克曼梁准确检测，经过对比分析，用承载板法（《公路路基路面现场测试规 程》JTJ059 -95）是比较合理的方法。首先，测点不是在车轮位置上，避免了行车的影响；其次，荷载分布在直径30cm的面积上，可以充分发挥其整体受力能力。

采用落锤式弯沉仪也是可用的方法。

5 使垫层具有排水功能

在设计时应该考虑垫层内的水有合适的出口，最好是设计边缘排水系统，将水集中引到适宜的位置，将垫层的水排至边沟，只有在边沟设计深度相当大时（边沟顶面标高低于垫层边缘标高）才合适，在通常情况下是难以达到目的的。

路面垫层由于其功能决定了它不同于路面基层，把握住路面垫层的使用特点，使得垫层真正发挥其作用，是保证路面的正常使用寿命的重要条件之一。