水泥稳定碎石基层分层摊铺一次成型施工工艺研究

摘 要 ：

水泥稳定碎石基层施工中，层 间污染与损伤 ，上下基层裂缝相互反射 ，容易导致基层整体性差 ，层间粘结不紧密。针对基层施工可能出现的这些情况 ，采用有限元模拟计算各种情况下基层底部弯拉应力最大值出现的部位和大小 ，根据计算结果分析得出：一次成型基层时基 层底部 受到的弯 拉应力最小 ，结合基层施工特点 ，提出分层摊铺 一次成型工艺，并通过对低等级试验路段铺 筑检测了基层的压实度与芯样的完整性 ，从而验证在低等级道路上该工艺的可行性与可 靠性。

前 言

水泥稳定碎石材料作为路面基层时 ，其厚度 一般 都大于 20cm，需分层铺筑 ，一般要求下基层水泥稳定土碾压完后采用重型振动压路机碾 压 ，宜养生 7天后铺筑上基 层水泥稳定土 。 由于上下基层存在龄期不同，上基层施工时对下基层的污染和损伤 ，可能导致上 、下基层之间形成 分离 ，层间联结不紧密 ， 整体性差 ，承受弯拉应力减小 ，施工工期长 ，增加工程造价等情况 。图 1为分层施工钻芯取样 ，可见分层施工时 ，容易产生上下基层各自成 型而粘结处集料剥落松散 。因此探讨在保证压实度的情况下采用一次成型方法实为必要 。本文采用有限元法 ，模拟基层施工中层间可能出现的各种情况 ，并计算在这些情况下层底弯拉应力出现的部位与大小 ，并结合目前水泥稳定碎石基层施工特点 ，提出分层摊铺一 次成 型工艺 ， 通过试验段的施工检测基层质量 ，从而 验证该工艺的可行性与可靠性 。

1 基层层间各种接触情况下有限元分析

1．1 基层层间接触情况划分

根据基层不同施工方法可能出现的层间结合情况 ，拟定了以下四种计算模型 ：

(1)模型一 ：基层一次成 型 ，厚度 40cm，基层为一整体受力体。

(2)模型二 ：基层 两次成 型 ，每层厚 20cm，总厚 40cm，两层之间光滑接触。

(3)模型三 ：基层两次成型 ，每层厚 20em，总厚 40cm，两层之间松 散 1／3面 积 ，每隔 20cm 宽 ， 松散 10cm宽 ，厚度 1em。两层未松散部分仍粘结。

(4)模型四 ：基层两次成 型 ，每层厚 20cm，总厚 40cm，两层之间松 散 1／3面积 ，每隔 20cm 宽 ， 松散 10cm宽 ，厚度 lem。两层未松散部分分离 。

1．2 有限单元体的建立

以试验段选定的二级路路面设计参数为基础进行计算 。

(1) 轮胎接触面积 ：模型计算过程为荷载作用于路面上 ，假定轮胎接 触面 积为矩形 ，轴 载 100kN， 荷载压力 0．7MPa，接触面积 A =0．5227L ( 为假定轮胎接触面积为两个半 圆形和一个矩形时的长度 )， 计算时假定轮印为单矩形 ，宽 0．6L，长 0．8712L ， 经计 算得到作用面积 0．22m×0．16m。

(2)模型尺寸 ：面层厚 7cm 沥 青混凝土面层 ， 基层总厚 40cm，路 基取 3m深 ，沿行车方向长度取 5m，路面宽度取 5m，因基层 、路基无限大 ，水平方向施加对称约束 ，路基底面固结 。

(3)参数取值 ：中粒式沥青面层模量 (20℃ 为 1200MPa，15c【=为 1800MPa)，基层弹性模量 1300 ～ 1500MPa，路基弹性模量 30～40MPa，计 算参数见表 1。

投稿会员：芳华