公路路面基層

1、 / 5公路路面基層工程概述第一節(jié)路面基層的分類及特點(diǎn)基層是直接位于面層下的結(jié)構(gòu)層次，而墊層則位于基層與路基之間?；▔|）層都是路面結(jié)構(gòu)中的重要組成部分?；鶎宇愋陀袨r青混合料（瀝青貫入碎石、熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石混合料等）及瀝青穩(wěn)定土，各種集料基層及采用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料或穩(wěn)定土類。后者指的是用石灰或水泥穩(wěn)定集料或土類，以及用各種含有水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣基層，當(dāng)環(huán)境適宜時(shí)，強(qiáng)度與剛度會隨著時(shí)間的增長而不斷增大，其最終抗彎拉強(qiáng)度和彈性模量，比一般的基層要大，但還是遠(yuǎn)較剛性路面為低，稱為半剛性基層。而用瀝青穩(wěn)定各種集料的基層及不加任何結(jié)合料的各種粒料基層則統(tǒng)稱為柔性基層。碎石類基層屬柔性基層

2、，按強(qiáng)度構(gòu)成可分為嵌鎖型與級配型。嵌鎖型基層，強(qiáng)度主要依靠碎石顆粒間的嵌鎖和摩阻作用所形成的內(nèi)摩阻力，而顆粒之間的粘結(jié)力是次要的，這種結(jié)構(gòu)層的抗剪強(qiáng)度主要取決于剪切面上的法向應(yīng)力和材料的內(nèi)摩阻角。嵌鎖型包括泥結(jié)碎石，泥灰結(jié)碎石、填隙碎石等。級配型粒料基層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，取決于內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力的大小。它的強(qiáng)度與穩(wěn)定性在很大程度上取決于集料的類型（碎石、礫石或碎礫石）集料的最大粒徑和級配以及混合料中 ! #$ 以下細(xì)料的含量及塑性，指數(shù)，同時(shí)，還與密實(shí)度有很大關(guān)系。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層屬半剛性基層，系指以石灰、水泥摻入土（集料）中或與工業(yè)廢渣等共同或分別摻入土（集料）通過加水拌和，中，碾壓成型的基

3、層。常用的有石灰土、水泥土、石灰粉煤灰土、石灰水淬渣土，以及以此類材料分別或共同摻入礫（碎）石、工業(yè)廢渣中，成為各種無機(jī)結(jié)合類材料。盡管半剛性基層品種繁多，但其作用機(jī)理是石灰與水泥中的活性物質(zhì)與細(xì)粒土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或此類活性物質(zhì)對工業(yè)廢渣中的材料起&%第二篇公路路面基層施工新技術(shù)、新工藝與驗(yàn)收規(guī)范激化作用而膠結(jié)、凝固，成為高強(qiáng)度的整體材料，以抵抗外力的作用。而 結(jié)合料的劑量、性質(zhì)、集料的級配等都會影響此類基層材料的強(qiáng)度。第二節(jié)路面基層的主要技術(shù)要求基層的強(qiáng)弱和好壞對整個(gè)路面，無論是瀝青路面還是水泥混凝土路面的整 體強(qiáng)度、使用質(zhì)量和使用壽命都有十分重要的影響。因此，作為路面的基層， 一般必須具備以

4、下幾個(gè)基本條件：一、足夠的強(qiáng)度和剛度（一）強(qiáng)度基層必須能夠承受車輪荷載的反復(fù)作用，即在預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸 載反復(fù)作用下，基層不會產(chǎn)生過多的殘余變形，更不會產(chǎn)生剪切破壞（無結(jié)合 料的粒料基層）或疲勞彎拉破壞（用各種結(jié)合料處治的基層）?；鶎右獫M足上 述的技術(shù)要求，除必需的厚度外，主要取決于基層材料本身的強(qiáng)度。對基層材 料的強(qiáng)度要求，在重交通道路上要比一般道路上的高。材料的強(qiáng)度包括兩個(gè)主 要方面：一方面是石料顆粒本身的硬度或強(qiáng)度，可用集料壓碎值或集料磨耗值 表示，我國也用巖石的抗壓強(qiáng)度表示；另一方面是材料整體（混合料）的強(qiáng)度 和剛度，如回彈模量、承載比、抗壓強(qiáng)度、抗剪切強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度或間接抗 拉強(qiáng)度（

5、劈裂強(qiáng)度等）。在我國路面基層施工技術(shù)規(guī)范中，對于集料，采用集 料壓碎值作為選擇粒料的技術(shù)指標(biāo)。集料壓碎值既可用來檢驗(yàn)碎石，也可以用 來檢驗(yàn)礫石以及其他粒料。測定該技術(shù)指標(biāo)的儀器構(gòu)造簡單、操作方便以及試 驗(yàn)精度高。對于用水硬性結(jié)合料處治的材料，采用抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，而沒有采用 其它指標(biāo)。這一方面是因?yàn)榭箟簭?qiáng)度是一個(gè)已使用了數(shù)十年的大家熟悉的指標(biāo)，從試 件的制備到試驗(yàn)本身都是比較簡單易行的，也積累了豐富的資料和經(jīng)驗(yàn)。另 外，不同強(qiáng)度指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)的，同種材料的不同強(qiáng)度指標(biāo)間具有較好的統(tǒng)計(jì) 關(guān)系。（二）剛度基層的剛度（回彈模量）必須與面層的剛度相配。如面層和 基層的剛度差別過大，則面層會由于過大的拉應(yīng)力

6、或拉應(yīng)變而過早開裂破壞。各種基層材料，就其強(qiáng)度和剛度而言，大致可分為三個(gè)等級。強(qiáng)度和剛度最高的一級中可包括水泥穩(wěn)定粒料（土）石、mil !第一章公路路面基層工程概述灰粉煤灰穩(wěn)定粒料（土）石灰土穩(wěn)定碎石、（或砂礫）或石灰穩(wěn)定砂礫土、瀝青碎石（混合料）及瀝青貫入式碎石（該兩種含瀝青的材料僅指在較低 溫度下）。強(qiáng)度和剛度中等的一級中可包括水泥土、石灰粉煤灰土、石灰土、 級配碎石和填隙碎石。強(qiáng)度和剛度最低的是級配礫石和級配碎礫石。當(dāng)然，在 同一等級中的不同材料的強(qiáng)度和剛度也是有明顯差別的。例如，水泥穩(wěn)定粒料 和石灰粉煤灰粒料的強(qiáng)度和剛度大致相同，但它們的強(qiáng)度卻明顯高于石灰土碎 石和石灰砂礫土。又如，同

7、樣是石灰粉煤灰粒料，石灰粉煤灰礦渣的強(qiáng)度大于 石灰粉煤灰碎石，而后者的強(qiáng)度又大于石灰粉煤灰砂礫。因此，在瀝青面層 下，應(yīng)該選用結(jié)合料穩(wěn)定材料做基層，特別是用水泥或石灰粉煤灰等穩(wěn)定的粒 料。在普通道路上，瀝青面層一般較薄，整個(gè)路面的承載能力將主要依靠基層 來滿足。這就要求基層材料具有較高的強(qiáng)度和剛度，而且基層的厚度也要較 大。使用強(qiáng)度大、承載能力高的基層，以適應(yīng)較薄的瀝青面層，或適當(dāng)減薄瀝 青面層，在我國的具體情況下具有很大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。對于普通道 路，采用水泥混凝土路面時(shí)，也希望采用強(qiáng)度大、承載能力高的基層。在重交 通道路、一級公路和高速公路上，基層材料還應(yīng)該有高的抗疲勞破壞能力。就

8、各種材料的抗疲勞破壞能力而言，由強(qiáng)到弱的排序?yàn)椋簽r青混凝土、瀝青碎 石、石灰粉煤灰粒料（礦渣、碎石、礫石）水泥粒料、（碎石、礫石、砂礫 土）以及石灰土粒料或石灰粒料土。目前，在我國的高等級道路上，特別是在高速公路上，無論是瀝青面層，還是水泥混凝土面層，幾乎全部采用半剛性材料做基層。這是因?yàn)榘雱傂圆?料，特別是厚層的半剛性材料（它可以是同一種材料，也可以是兩種不同半剛 性材料的組合）可使路面具有很，高的承載能力。國內(nèi)高級公路基層多采用水 泥穩(wěn)定粒料或二灰碎石（粒料）但該種結(jié)，構(gòu)組合也是有爭議的。主要是全柔 性路面（即瀝青面層采用級配碎石或級配碎礫石，或采用瀝青碎石作為基層）以及剛性路面柔性基層（

9、即水泥混凝土路板下采用級配碎石或級配碎礫石或?yàn)r青碎石）級配集料基層國內(nèi)采用的少。國內(nèi)慎用的原因，主要是集料規(guī)格級配掌握不當(dāng)，控制不嚴(yán)，施工機(jī)械化程度低。柔性基層的最大特點(diǎn)在于粉細(xì)料含量低，排水效果好，抗沖刷。二、有足夠的水穩(wěn)性和冰凍穩(wěn)定性瀝青面層，特別是噴灑型（即俗稱的層鋪法）的瀝青表面處治和瀝青貫入式面層，往往是透水的，尤其在使用初期，其透水性較大。因此，雨季表面水有可能透過瀝青面層進(jìn)入基層和底基層，也可能從兩側(cè)路肩或路面與路肩的結(jié)合處以及中央分隔帶緣石（通常是預(yù)制混凝土塊）與路面結(jié)合處透入路面結(jié)合層中。如果瀝青面層產(chǎn)生了裂縫，表面水更將從裂縫透入路面結(jié)構(gòu)層中。在地下水位接近地表的地段，特別

10、在路基填土不高時(shí)，地下水可通過毛細(xì)作用進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層；在冰凍地區(qū)，由于冬季水分重分布的結(jié)果，mil !第二篇公路路面基層施工新技術(shù)、新工藝與驗(yàn)收規(guī)范路基上層和路面底基層都可能處于潮濕或過分潮濕狀態(tài)。瀝青面層雖不是完全不透水的，但卻能阻礙路面結(jié)構(gòu)層和土基中的水分蒸發(fā)。調(diào)查試驗(yàn)表明，水分從瀝青面層蒸發(fā)出來，要比透進(jìn)去困難得多，慢得多。水泥混凝土路面面板，由于橫縫、縱縫及脹縫的存在，盡管廣泛采取填縫料灌縫密封，但事實(shí)上表面水不可避免地沿縫進(jìn)入基層、底層甚至路基。通常情況下，水進(jìn)入基層頂面，并滯留在那里，在高速行車作用下產(chǎn)生高壓水，對基層頂面產(chǎn)生沖刷，致使板下脫空、碎裂、斷板。進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層的水（包括

11、氣態(tài)水）能使含土較多、土的塑性指數(shù)較大的基層或底基層材料的含水量增加及強(qiáng)度大大降低，從而導(dǎo)致瀝青路面過早破壞，或剛性路面損壞。在冰凍地區(qū)，這種水造成的危害更大。因此，必須用水穩(wěn)性好的材料做路面的基層和底基層。就各種基層材料的水穩(wěn)性而言，水泥粒料的水穩(wěn)性最好，石灰粉煤灰粒料次之，細(xì)土含量多且塑性指數(shù)大的級配碎石和級配礫石的水穩(wěn)性最差。水泥處治粒料及石灰處治粒料土的水穩(wěn)性隨其中細(xì)土含量的增加及其塑性指數(shù)增大而降低。必須特別注意，在確定基層材料的強(qiáng)度時(shí)，必須考慮表面水不可避免地要進(jìn)入基層的最不利情況。用于冰凍地區(qū)，特別是重冰凍地區(qū)的路面基層材料還應(yīng)該有足夠的冰凍穩(wěn)定性。在冰凍地區(qū)，在地下水位接近地表

12、或路基兩側(cè)有長期積水的情況下，如果路基填土長期滯留水的土層高度不大，在冬季土路基中會發(fā)生水分重分布，!#$%溫度下，在會形成嚴(yán)重的聚冰現(xiàn)象，土層會有很多冰晶體，甚至冰夾層。這層土常稱做路基中的聚冰帶。到春融期間該聚冰帶化凍時(shí)，土層變得過分潮濕，使土基的強(qiáng)度急劇下降。如果在這種可能變得過分潮濕的土基上（例如含細(xì)土較多的粒料土、石灰土、水泥土等）直接鋪筑與土基相接觸的路面結(jié)構(gòu)層的材料，將產(chǎn)生明顯的毛細(xì)水作用。在這種材料層內(nèi)也會發(fā)生水分重分布現(xiàn)象。如這些材料層又位于冰凍深度范圍，在這些材料層內(nèi)也可能發(fā)生聚冰帶，到春融化凍期間，這些材料層強(qiáng)度也會明顯下降，導(dǎo)致路面整體承載能力明顯下降，甚至發(fā)生破壞。在冰凍地區(qū)，當(dāng)石灰土用在過分潮濕路段時(shí)，常發(fā)生路面破壞，就是因?yàn)槭彝恋谋鶅龇€(wěn)定性不好。因此，在冰凍地區(qū)的潮濕路段上，在路面的底