概述

我国公路路网结构中，国省干线二级公路是连接地方、城市与高速公路出入口的主要通道，通过支线连接形成了我国连续的公路网，对于推动地区间物质文化交流，促进国家经济社会发展，日益发挥着不可替代的作用。近年来，交通运输部每年安排一批国省干线二级公路重点路段进行全面维修及升级改造项目，二级公路迎来了快速发展的黄金时期。

国道G213线临夏市至郎木寺段维修改造工程，是临夏州和甘南州的一条重要经济干线，也是甘肃通往四川、青海省的重要公路中国沥青网sinoasphalt.com。该项目地处甘南高寒地区，同时伴有阴湿的特点。一方面沿线海拔高、气温低，风大雨多，有效工期短，昼夜温差较大，甚至夜间有零下温度等情况，对半刚性基层养生及早期强度的形成带来不利影响;另一方面G213线是甘南旅游主干道，沿线交通量大，进川方向重载交通车辆突出，半刚性基层半幅施工、半幅通车，无法封闭交通，保畅压力较大，社会车辆干扰频繁，不能提供足够的养生时间，有的碾压结束后就面临开放交通现象;其次是受沿线地形地貌的影响，长大连续纵坡、弯道路段较多。通常情况下，水泥稳定碎石半幅施工作业面不能太长，一般2~5h后就得必须开放交通，不然就面临社会车辆及施工车辆出现压车、堵车现象，社会影响突出。水泥稳定碎石基层养生期间过早开放交通后，不仅对基层强度形成造成不利影响，而且容易使基层表面产生开裂、松散、拥包、推移等损坏，严重的直接导致半刚性基层产生结构变形，新铺筑基层起不到补强的效果。

结构特征与性能

结构特征

定义及组成。基于高寒地区G213沿线低温、大温差环境、大交通量及保畅通压力下过早开放交通等情况，多碎石嵌挤型水泥稳定碎石是在《公路沥青路面设计规范》(JTGD40－2006)中骨架密实型基层级配范围的基础上，通过适当提高9.5mm以上粗集料含量，严格控制细集料含量，从而形成“多碎石－嵌挤－密实”的新型基层结构状态。多碎石嵌挤型水泥稳定碎石最大粒径31.5mm，其中粒径大于或等于19mm的集料起主骨架作用，粒径大于或等于9.5mm的集料起次骨架作用。在能保证现场施工不易离析时则应增加9.5~19mm之间粒料的含量;4.75~9.5mm含量对粗集料骨架影响较大，应适当减少4.75~9.5mm之间粒料的含量，以保证粗集料形成连续分布骨架和施工和易性;4.75mm以下集料起填充作用，太多易撑开骨架，太少则不密实;0.075mm粒径以下材料起粘结作用，太多则对基层抗裂不利。

结构特征及机理。理想的多碎石嵌挤型水泥稳定碎石基层结构，一要确保主骨料能充分嵌挤形成高强度的骨架;二要细集料用量能充分填充粗集料所形成的空隙，空隙由适量的细集料填充，使结构密实度和抗剪强度均有所提高，导致透水性下降，使得混合料密实;三是能够尽快获得早期强度，一般保证在终凝后即可开放交通，同时具有良好的抗裂性;四是碾压成型后基层表面集料形成嵌挤粗糙的纹理构造，利于基层与沥青面层之间的层间结合，改善层间抗剪切能力。

多碎石嵌挤型水泥稳定碎石混合料成型时，粗集料振捣过程中处于振动排列状态，集料颗粒之间的相对位置会发生改变，重新排列直至达到最佳稳定状态;不同粒径颗粒之间则存在着一定程度的嵌锁填充与相互干涉，较大颗粒起骨架作用，而较小颗粒填充空隙，并相互影响。当它们的比例达到最优时，混合料会形成良好的密实结构。只有这样，混合料中既有足够数量的粗集料形成强嵌挤的骨架，集料之间相互紧密嵌挤，提高混合料的内摩擦角，从而提高强度，抵抗主要的外力作用。细集料和水泥胶浆在整个混合料中所占体积较小，填充了粗集料骨架空隙中，主要起约束粗集料的作用，并改善混合料抗裂性能。

配合比设计

原材料。(1)水泥。采用夏河祁连山安多P.C32.5水泥，初凝时间大于3h，终凝时间6~10h。(2)粗集料。粗集料采用尕海石料厂的石灰岩碎石。(3)细集料。细集料采用尕海石料厂石灰岩现场加工的机制砂。

级配设计。根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD40－2006)中对骨架密实型水泥稳定碎石基层矿料级配范围的要求，结合设定的多碎石嵌挤型基层结构特征。

可以看出，多碎石嵌挤M型级配、C型级配比骨架密实F型明显偏粗，增加了9.5mm以上粗集料含量，减少了2.36~4.75mm细集料含量，多碎石嵌挤C级配最粗。

成型方法。多碎石嵌挤型水泥稳定碎石混合料的级配偏粗，采用振动法成型试件效果最佳。不同级配采用振动法确定的最大干密度和最佳含水量见表5。

考虑到甘南高寒地区低温、昼夜大温差及保畅过早开放交通的影响，结合多碎石嵌挤型级配特征，室内进行不同级配水泥稳定碎石混合料无侧限抗压强度、劈裂强度时，增加了0.2%的水泥剂量。现场施工时，根据现场昼夜温差及环境温度，要求动态增加0.2~0.3%的水泥剂量。

性能检测

无侧限抗压强度试验。按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG051－2009)中T0805试验方法。

可知，三种级配7d无侧限抗压强度均高于规范要求，随着养生时间的延长，强度不断增大，不同级配类型7d无侧限抗压强度值排序为C型＞M型＞F型，说明随着粗集料的增加，水泥稳定碎石混合料的强度逐渐增大，这是由于在水泥稳定碎石中，粗集料增加后，进一步增强了集料之间的嵌挤程度，从而摩阻力提高，强度也随之提高。

劈裂强度试验。采用万能试验机在常温中进行试验，试验加载速率为1mm/min，试件尺寸为直径×高=150mm×150mm，采用无压条方式加载。

可知，随着养生时间增长，劈裂强度有一定增长。三种级配7d劈裂强度值排序为F型＞M型＞C型，说明细集料较多时，劈裂强度较高，粗集料较多时反之。

现场芯样检测结果。为验证多碎石嵌挤型水泥稳定碎石基层实际路用性能，课题组依托G213线维修改造工程，选用C型级配在K358~K317段铺筑了试验路，碾压结束后约2~3h基本完全开放交通，采用洒水养生措施。在基层过早开放交通情况下，多碎石嵌挤型水泥稳定碎石基层表面的细集料出现轻微的掉粒现象，表面构造粗糙，结构完整，未出现裂缝，同时也未出现基层推移、松散及局部破损现象。

现场对各段试验路进行取芯分析。可以看出，高寒地区通过增加水泥稳定碎石的粗集料含量、较少细集料用量，施工时适量增加水泥剂量，对基层早期强度及后期强度均有显著的提升作用。

通过现场检测可以看出，多碎石嵌挤型水泥稳定碎石基层相关指标远远超出了现行规范对二级公路的技术要求，对提升高寒地区G213线重载交通二级公路承载能力具有重要现实意义。

结语

多碎石嵌挤型水泥稳定碎石基层的尝试达到了预期效果，该结构在高寒地区二级公路升级改造中具有广阔前景和应用价值。鉴于高寒地区特殊的自然气候特征及二级公路升级改造工程复杂的工况环境，为全面提升半刚性基层使用品质，笔者以为除了加强基层材料选择及结构优化设计外，必须高度重视复杂工况下施工工艺控制、工序衔接控制及动态施工组织安排，同时还应加强不同区域二级公路的路面功能设计，进而逐步完善不同区域二级公路技术标准。