CN112942033B - 大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，包括以下步骤：步骤一、底层(1)处理；步骤二、主骨料摊铺；步骤三、填料拌和及摊铺；步骤四、预压微裂缝施工；步骤五、预裂缝(7)施工；步骤六、抗裂防水层施工；步骤七、沥青面层(6)施工。该施工工艺减少了收缩裂缝；减少了温度应力以及车辆荷载对基层材料的影响；减少了现场施工工作量和难度，缩短了施工周期，提高了生产效率。

Description

大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺

技术领域

本发明属于道路工程施工领域，具体而言为一种大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺。

背景技术

随着我国交通建设的飞速发展，公路建设养护需求逐渐扩大。目前，半刚性基层是我国最常用的沥青路面基层类型，其具有强度高、刚度大、稳定性好，施工方便、造价低等优势，因此占到基层用量的85％以上。其中应用最广泛的材料为二灰碎石和水泥稳定碎石。由于水泥稳定碎石的水稳定性优于二灰碎石，因此在多雨区域，水泥稳定碎石基层更为常见。

半刚性基层沥青路面在使用过程中，会在不同程度上发生反射裂缝病害。这是由于半刚性基层主要承受拉应力，而其基材水泥稳定碎石为半刚性材料，其力学性能为抗拉强度远小于抗压强度，受荷载和气候条件变化的反复影响，半刚性材料很容易产生拉应力疲劳效应致使基层开裂，在因应力集中使沥青面层底层开裂，裂缝逐步开展延伸至沥青面层的表层，在路面形成横向开裂或网状开裂，最终导致路面破坏。

针对半刚性基层路面易于出现裂缝的问题，公开号为CN 106012743 A(公开日期为2016年10月12日)的发明专利申请公开了一种适用于高温差地区的半刚性基层抗裂路面结构及施工方法。路面结构包括面层、基层和预裂缝，基层、面层从下至上依次布置，基层包括下基层和上基层，面层包括下面层和上面层，下面层布置于上基层之上；基层中设有若干个预裂缝，预裂缝包括预切缝、灌缝材料和贴缝材料，预裂缝的预切缝上端缝口与上基层上端面平齐，预裂缝的预切缝下端贯穿上基层并置于下基层中，在预裂缝的预切缝中浇灌有灌缝材料，上基层上端面设有与预切缝上端缝口对应紧贴的贴缝材料。该技术方案对半刚性基层在施工养生期内以及运营期内产生的裂缝进行主动控制，改变路面结构内的扩展规律，以降低裂缝反射对沥青路面造成的破坏。

上述技术方案中，预切缝施工步骤繁琐，现场作业量大，施工周期长。

因此，亟待出现一种便捷的水稳碎石基层预裂式施工工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为现有水稳碎石基层施工工艺施工步骤复杂，现场作业量大，施工周期长。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，包括以下步骤：

步骤一、底层处理；

步骤二、主骨料摊铺；

步骤三、填料拌和及摊铺；

步骤四、预压微裂缝施工；

步骤五、预裂缝施工；

步骤六、抗裂防水层施工；

步骤七、沥青面层施工。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，主骨料选择40-70mm的单一粒径碎石。填料采用连续级配，填料最大粒径采用20mm。水泥采用缓凝水泥。主骨料和填料质量比为：55-60:40-45。

主骨料为单一级配的粗碎石，有利于形成骨架，便于机械摊铺，且颗粒棱角较大有利于嵌锁。填料的连续级配有利于密实地填充在主骨料的缝隙之间。缓凝水泥为预压微裂缝和预裂缝施工预留出足够的时间。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，步骤一中底层处理包括以下步骤：

步骤1.1对作为底层的地面进行清理，平整；

步骤1.2根据设计进行施工放样，布置导线点、水准点，设置控制桩。

步骤1.3根据设计标高进行找平。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，在步骤二之前，先进行边模板支护。

边模板支护包括以下步骤：

将边模板的底座固定在底层；

通过支撑件将边模板本体支撑定位；

通过可拆卸锁紧件将支撑件固定。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，在步骤二中主骨料用水稳摊铺机沿路摊铺；摊铺过程中控制基层厚度和平整度，保证接缝与边缘压实。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，在步骤三中，首先将填料拌合，然后将拌合好的填料均匀地摊铺在主骨料上，接着使用稳定土拌和机将主骨料与填料均匀地翻拌一遍形成混合料。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，在步骤四预压微裂缝施工中包括以下步骤：

步骤4.1将翻拌好的混合料进行整平碾压；

步骤4.2人工二次布撒填料，均匀填补主骨料空隙；

步骤4.3使用振动压路机对混合料表面进行压实形成由大粒径水稳碎石层构成的基层材料，碾压不少于3遍；

步骤4.4洒水或喷雾进行养护，养护1天后使用振动压路机对基层材料进行碾压，以在基层材料中形成预压微裂缝。

基层材料在铺筑后养护1-3天内强度增长最快，水化反应最强烈，由于水分挥发、水化作用以及环境温度的影响，基层材料会产生收缩，内部形成裂缝，这些裂缝大多为集料与水泥浆体界面的粘结裂缝。在振动压路机的振动压实下，主骨料与水泥浆体界面上引发新的粘结裂缝，该裂缝已经扩展到基材中，基材中同时也出现少量砂浆裂缝，粘结裂缝继续扩展，并向基材中延伸。砂浆裂缝不断增多，并开始将临近的粘结裂缝连接起来形成连续裂缝，在振动何在的连续作用下，粘结裂缝以及砂浆裂缝迅速增加形成贯通裂缝，而材料收缩变形引起的收缩应力得以释放。由于上述原因，水化过程中基层材料可能出现的长而宽的收缩裂缝被网状微裂缝所取代。上述振动碾压过程发生在强度形成的早期，水泥稳定材料具有自愈能力，随着养生进行，裂缝宽度会逐渐减少甚至弥合，强度也会逐步恢复，不会形成对结构的破坏。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，在步骤五预裂缝施工中包括以下步骤：

步骤5.1在基层材料完全凝固前，将插板插入基层材料中以形成预裂缝；预裂缝均匀分布，间隔8-10m；

步骤5.2继续养护，直至基层材料达到设计强度，拆去插板；

步骤5.3将预制分隔条塞入预裂缝，对其进行封堵。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，在步骤六抗裂防水层施工中包括以下步骤：

步骤6.1对基层表面进行清理，去除表面浮层；

步骤6.2在基层表面黏贴防水层；

步骤6.3在防水层表面设置抗裂玻璃纤维格栅。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，在步骤七沥青面层施工中包括以下步骤：

步骤7.1在抗裂玻璃纤维格栅表面涂覆热沥青作为封层；

步骤7.2分层摊铺沥青面层。

在上述施工步骤中，设置热沥青封层可以改善大粒径水稳碎石基层与沥青面层之间的粘结。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，为简化施工工艺、减低施工难度，本发明对边模板与插板的设置方式做了如下改进。

边模板包括底座、边模板本体、支撑件和锁紧件。底座为板体，用于和底层固定；底座和边模板本体之间铰接连接，该连接方式便于运输和堆放，节约空间；使用时，底座与边模板本体垂直设置。边支撑件为杆状或条状，支撑件的一端与边模板本体铰接连接，另一端通过可拆卸的锁紧件固定在底座上。为了简化连接方式，锁紧件在将支撑件固定在底座上的同时，其固定结构插入底层，将底座与底层固定连接。底座与底层的连接固定装置也可单独设置。

边模板本体内表面(即朝向基层材料的一侧)沿竖直方向开设有若干导向槽，导向槽间隔8-10米设置，其位置与预裂缝所在位置对应。托板垂直于边模板本体内表面设置，托板具有一连接端，连接端卡接入导向槽内，使得托板能沿导向槽上下滑动。边模板本体内表面设置有可调固定件，每个导向槽两侧均对称设置有两个可调固定件，可调固定件设置在托板下方。可调固定件包括转轴和若干插接臂。插接臂固定在转轴周向的轮盘上，插接臂由轮盘表面沿径向外凸；托板底部设置有与插接臂端部配合的凹槽，当插接臂的端部插入对应凹槽时，可将托板固定在预定高度。可调固定件还包括限位件，当插接臂插入凹槽时，限位件限制转轴的转动。

可调固定件设置插接臂为两个，分别是第一插接臂，第二插接臂，二者的长度不同，以实现将托板固定在不同的高度满足不同施工需求。

为满足工程要求，可根据需要设置插接臂的数量、长度以及之间形成的角度。

所述步骤5.1中，插板插入基层材料中以形成预裂缝包括以下步骤：

当可调固定件将托板的位置固定后，将插板的左右边缘插入对应的导向槽中，插板的下缘部分支撑在托板上。

插板的左右边缘的截面形状与导向槽的截面形状适配。

插板包括插切部和插板主体，插切部位于插板主体下部，插切部剖面结构为上宽下窄，这种结构设置有利于插板顺利插入未凝固的材料中形成预裂缝。

插切部剖面为顶角向下的等腰三角形。

插切部的材料硬度高于插板主体的材料硬度。插切部材料为钢材。

插切部与插板主体连接处形成台阶内缩部，该部分用于支撑在托板上，使插板连接更稳固。

预制分隔条与预裂缝形状匹配，其可为橡胶材质，其良好的弹性足以应对温度应力或动荷载作用下的变形。且预制结构可省去大量现场施工的工作量，提高生产效率。

根据本发明的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，主骨料为单一级配的粗碎石，有利于形成骨架，便于机械摊铺，且颗粒棱角较大有利于嵌锁；填料的连续级配有利于密实地填充在主骨料的缝隙之间；预压微裂缝施工减少了水化过程中基层材料可能出现的长而宽的收缩裂缝；预裂缝施工减少了温度应力以及车辆荷载对基层材料的影响；此外，边模板和插板的设置、配合方式减少了现场施工工作量和难度，预制构件的使用缩短了施工周期，极大地提高了生产效率。

附图说明

图1为大粒径水稳碎石基层结构示意图。

图2为边模板结构示意图。

图3为边模板与插板配合正视图。

图4为边模板与插板配合俯视图。

图5为插板正视图。

图6为插板剖视图

图中：

1——底层；2——大粒径水稳碎石层；3——防水层；4——抗裂玻璃纤维格栅；5——封层；6——沥青面层；7——预裂缝；8——预制分隔条；9——底座；10——边模板本体；11——支撑件；12——锁紧件；13——导向槽；14——托板；15——插板；16——可调固定件；161——转轴；162——第一插接臂；163——第二插接臂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-6所示，一种大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，包括以下步骤：

步骤一、底层1处理；

步骤二、主骨料摊铺；

步骤三、填料拌和及摊铺；

步骤四、预压微裂缝施工；

步骤五、预裂缝7施工；

步骤六、抗裂防水层施工；

步骤七、沥青面层6施工。

上述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，主骨料选择40-70mm的单一粒径碎石。填料采用连续级配，填料最大粒径采用20mm。水泥采用缓凝水泥。主骨料和填料质量比为：55-60:40-45。

上述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，步骤一底层1处理包括以下步骤：

步骤1.1对作为底层1的地面进行清理，平整；

步骤1.2根据设计进行施工放样，布置导线点、水准点，设置控制桩。

步骤1.3根据设计标高进行找平。

上述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，在步骤二之前，先进行边模板支护。

边模板结构如图2所示，边模板支护包括以下步骤：

将边模板的底座9固定在底层1上；

通过支撑件11将边模板本体10支撑定位；

通过可拆卸锁紧件12将支撑件11固定。

上述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，步骤二中主骨料用水稳摊铺机沿路摊铺；摊铺过程中控制基层厚度和平整度，保证接缝与边缘压实。

上述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，步骤三中，首先将填料拌合，然后将拌合好的填料均匀地摊铺在主骨料上，接着使用稳定土拌和机将主骨料与填料均匀地翻拌一遍形成混合料。

上述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，步骤四预压微裂缝施工中包括以下步骤：

步骤4.1将翻拌好的混合料进行整平碾压；

步骤4.2人工二次布撒填料，均匀填补主骨料空隙；

步骤4.3使用振动压路机对混合料表面进行压实形成由大粒径水稳碎石层2构成的基层材料，碾压不少于3遍；

步骤4.4洒水或喷雾进行养护，养护1天后使用振动压路机对基层材料进行碾压，以在基层材料中形成预压微裂缝。

上述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，步骤五预裂缝施工中包括以下步骤：

步骤5.1在基层材料完全凝固前，将插板15插入基层材料中以形成预裂缝7；预裂缝7均匀分布，间隔8-10m；

步骤5.2继续养护，直至基层材料达到设计强度，拆去插板15；

步骤5.3将预制分隔条8塞入预裂缝7，对其进行封堵。

上述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，步骤六抗裂防水层施工中包括以下步骤：

步骤6.1对基层表面进行清理，去除表面浮层；

步骤6.2在基层表面黏贴防水层3；

步骤6.3在防水层3表面设置抗裂玻璃纤维格栅4。

上述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其中，步骤七沥青面层施工中包括以下步骤：

步骤7.1在抗裂玻璃纤维格栅4表面涂覆热沥青作为封层5；

步骤7.2分层摊铺沥青面层6。

为简化施工工艺、减低施工难度，边模板与插板的设置方式如下。

如图2所示，边模板包括底座9、边模板本体10、支撑件11和锁紧件12。底座9为板体，用于和底层1固定；底座9和边模板本体10之间铰接连接，该连接方式便于运输和堆放，节约空间；使用时，底座9与边模板本体垂直设置。边支撑件11为杆状或条状，支撑件11的一端与边模板本体10铰接连接，另一端通过可拆卸的锁紧件12固定在底座9上。为了简化连接方式，锁紧件12在将支撑件11固定在底座9上的同时，其固定结构插入底层1，将底座9与底层1固定连接。底座9与底层1的连接固定装置也可单独设置。

如图3所示，边模板本体10内表面(即朝向基层材料的一侧)沿竖直方向开设有若干导向槽13，导向槽13间隔8-10米设置，其位置与预裂缝所在位置对应。托板14垂直于边模板本体10内表面设置，托板14具有一连接端，连接端卡接入导向槽13内，使得托板14能沿导向槽13上下滑动。边模板本体10内表面设置有可调固定件16，每个导向槽13两侧均对称设置有两个可调固定件16，可调固定件16设置在托板14下方。可调固定件16包括转轴161和若干插接臂。插接臂固定在转轴161周向的轮盘上，插接臂由轮盘表面沿径向外凸；托板14底部设置有与插接臂端部配合的凹槽，当插接臂的端部插入对应凹槽时，可将托板14固定在预定高度。可调固定件16还包括限位件，当插接臂插入凹槽时，限位件限制转轴161的转动。图3所示的实施例中，可调固定件16设置插接臂为两个，分别是第一插接臂162，第二插接臂163，二者的长度不同，以实现将托板固定在不同的高度满足不同施工需求。

为满足工程要求，可根据需要设置插接臂的数量、长度以及之间形成的角度。

如图4所示，当可调固定件16将托板14的位置固定后，将插板15的左右边缘插入对应的导向槽13中，插板15的下缘部分支撑在托板14上。插板15的左右边缘的截面形状与导向槽13的截面形状适配。

如图5、6所示，插板15包括插切部152和插板主体151，插切部152位于插板主体151下部，插切部152剖面结构为上宽下窄，这种结构设置有利于插板顺利插入未凝固的材料中形成预裂缝。图6所示实施例中插切部152剖面为顶角向下的等腰三角形。插切部152的材料硬度高于插板主体151的材料硬度。插切部152材料为钢材。

插切部152与插板主体151连接处形成台阶内缩部，该部分用于支撑在托板14上，使插板连接更稳固。

预制分隔条8与预裂缝7形状匹配，其可为橡胶材质，其良好的弹性足以应对温度应力或动荷载作用下的变形。且预制结构可省去大量现场施工的工作量，提高生产效率。

上述内容仅为本发明的优选实施例，并非用于限制本发明。对本领域技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、底层(1)处理；

步骤二、主骨料摊铺；

步骤三、填料拌和及摊铺；

步骤四、预压微裂缝施工；

步骤五、预裂缝(7)施工；

步骤六、抗裂防水层施工；

步骤七、沥青面层(6)施工；

在步骤二之前，先进行边模板支护；

边模板支护包括以下步骤：

将边模板的底座(9)固定在底层(1)上；

通过支撑件(11)将边模板本体(10)支撑定位；

通过可拆卸的锁紧件(12)将支撑件(11)固定；

其中，

边模板包括底座(9)、边模板本体(10)、支撑件(11)和锁紧件(12)；底座(9)为板体，用于和底层(1)固定；底座(9)和边模板本体(10)之间铰接连接；使用时，底座(9)与边模板本体(10)垂直设置；边支撑件(11)为杆状或条状，支撑件(11)的一端与边模板本体(10)铰接连接，另一端通过可拆卸的锁紧件(12)固定在底座(9)上；

边模板本体(10)内表面沿竖直方向开设有若干导向槽(13)，导向槽(13)间隔8-10米设置，其位置与预裂缝所在位置对应；

托板(14)垂直于边模板本体(10)内表面设置，托板(14)具有一连接端，连接端卡接入导向槽(13)内，使得托板(14)能沿导向槽(13) 上下滑动；

边模板本体(10)内表面设置有可调固定件(16)，每个导向槽(13)两侧均对称设置有两个可调固定件(16)，可调固定件(16)设置在托板(14)下方；可调固定件(16)包括转轴(161)和若干插接臂；插接臂固定在转轴(161)周向的轮盘上，插接臂由轮盘表面沿径向外凸；托板(14)底部设置有与插接臂端部配合的凹槽，当插接臂的端部插入对应凹槽时，将托板(14)固定在预定高度；

可调固定件(16)还包括限位件，当插接臂插入凹槽时，限位件限制转轴(161)的转动；可调固定件(16)设置插接臂为两个，分别是第一插接臂(162)，第二插接臂(163)，二者的长度不同。

2.根据权利要求1所述的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其特征在于：

主骨料选择40-70mm的单一粒径碎石；

填料采用连续级配，填料最大粒径采用20mm；

水泥采用缓凝水泥；

主骨料和填料质量比为：55-60:40-45。

3.根据权利要求2所述的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其特征在于：

步骤一底层(1)处理包括以下步骤：

步骤1.1对作为底层(1)的地面进行清理，平整；

步骤1.2根据设计进行施工放样，布置导线点、水准点，设置控制桩；步骤1.3根据设计标高进行找平。

4.根据权利要求3所述的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其特征在于：

步骤二中主骨料用水稳摊铺机沿路摊铺；摊铺过程中控制基层厚度和平整度，保证接缝与边缘压实；

步骤三中，首先将填料拌合，然后将拌合好的填料均匀地摊铺在主骨料上，接着使用稳定土拌和机将主骨料与填料均匀地翻拌一遍形成混合料。

5.根据权利要求4所述的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其特征在于：

步骤四预压微裂缝施工中包括以下步骤：

步骤4.1将翻拌好的混合料进行整平碾压；

步骤4.2人工二次布撒填料，均匀填补主骨料空隙；

步骤4.3使用振动压路机对混合料表面进行压实形成由大粒径水稳碎石层（ 2） 构成的基层材料，碾压不少于3遍；

步骤4.4洒水或喷雾进行养护，养护1天后使用振动压路机对基层材料进行碾压，以在基层材料中形成预压微裂缝。

6.根据权利要求5所述大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其特征在于：步骤五预裂缝施工中包括以下步骤：

步骤5.1在基层材料完全凝固前，将插板(15)插入基层材料中以形成预裂缝(7)；预裂缝(7)均匀分布，间隔8-10m；

步骤5.2继续养护，直至基层材料达到设计强度，拆去插板(15)；

步骤5.3将预制分隔条(8)塞入预裂缝(7)，对其进行封堵。

7.根据权利要求6所述的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其特征在于：

步骤六抗裂防水层施工中包括以下步骤：

步骤6.1对基层表面进行清理，去除表面浮层；

步骤6.2在基层表面黏贴防水层(3)；

步骤6.3在防水层(3)表面设置抗裂玻璃纤维格栅(4)；

步骤七沥青表面层施工中包括以下步骤：

步骤7.1在抗裂玻璃纤维格栅(4)表面涂覆热沥青作为封层(5)；

步骤7.2分层摊铺沥青面层(6)。

8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的大粒径水稳碎石基层预裂式施工工艺，其特征在于：

当可调固定件(16)将托板(14)的位置固定后，将插板(15)的左右边缘插入对应的导向槽(13)中，插板(15)的下缘部分支撑在托板(14)上；插板(15)的左右边缘的截面形状与导向槽(13)的截面形状适配；

插板(15)包括插切部(152)和插板主体(151)，插切部(152)位于插板主体(151)下部，插切部(152)剖面结构为上宽下窄，插切部(152)的材料硬度高于插板主体(151)的材料硬度；

插切部(152)与插板主体(151)连接处形成台阶内缩部，该部分用于支撑在托板(14)上；

预制分隔条(8)与预裂缝(7)形状匹配，预制分隔条(8)为橡胶材质。

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