黃增川

（邢臺路橋建設集團有限公司，河北邢臺 054001）

1 工程概況

某農(nóng)村公路工程的線路總長為4 510m，修筑面積為96 936㎡，設計期10年內(nèi)的累計標準軸載作用次數(shù)為20萬次，取土基模量為35MPa，路面面層結構為水泥混凝土聯(lián)鎖塊。本工程基層材料為17cm水泥穩(wěn)定集料+3cm砂墊層，水泥混凝土聯(lián)鎖塊厚度為8cm。在公路修筑過程中，重點加強聯(lián)鎖塊路面鋪筑施工工藝控制，保證農(nóng)村公路工程達到質量驗收標準。

2 農(nóng)村公路聯(lián)鎖塊施工工藝

2.1 聯(lián)鎖材料選用

理想狀態(tài)下的聯(lián)鎖塊面層是聯(lián)鎖塊底部與砂墊層完全接觸，保證聯(lián)鎖塊承受的荷載會向基層傳遞，避免出現(xiàn)聯(lián)鎖塊壓壞的情況。但是，實際工程中的聯(lián)鎖塊砂墊層極容易受到雨水沖刷作用發(fā)生脫空現(xiàn)象，造成聯(lián)鎖塊受力不均。所以，聯(lián)鎖塊尺寸的確定需要重點分析單塊聯(lián)鎖塊受外力狀態(tài)下產(chǎn)生的最大彎拉應力，保證最大彎拉應力滿足路面強度要求。

2.1.1 聯(lián)鎖塊厚度

通過對不同厚度塊體底部脫空的試驗結果表明：在輪載接觸壓力為0.7MPa，聯(lián)鎖塊平面尺寸為10cm×20cm的條件下，當聯(lián)鎖塊厚度為4cm、6cm、8cm、10cm、12cm時，最大彎拉應力分別為4.89MPa、2.11MPa、1.10MPa、0.68MPa、0.53MPa。最大彎拉應力越小，塊體在脫空狀態(tài)下的穩(wěn)定性越高，所以農(nóng)村公路適用于的聯(lián)鎖塊厚度為8cm、10cm、12cm。

2.1.2 聯(lián)鎖塊平面尺寸

通過分析不同平面尺寸在塊體底部脫空的試驗結果表明：在矩形聯(lián)鎖塊厚度為8cm的條件下，當塊體平面尺寸為10cm×15cm、10cm×20cm、12.5cm×12.5cm、12.5cm×25cm、15cm×22.5cm時，最大彎拉應力分別為0.71MPa、0.74MPa、0.69MPa、1.35MPa、1.05MPa，重量分別為3.6kg、4.8kg、5.5kg、6.9kg、9.0kg。

2.1.3 塊體形狀

根據(jù)試驗研究顯示，異形連鎖塊的水平應力抵抗力明顯強于矩形聯(lián)鎖塊，異形塊能夠通過曲邊側面嵌入增強塊與塊水平方向的抵抗力。在選擇聯(lián)鎖塊形狀時，要優(yōu)先選用雙面嵌鎖的異形聯(lián)鎖塊，鋪筑方式為順塊式或人字式。在沒有異形聯(lián)鎖塊的情況下，選擇工字形單面嵌鎖，鋪筑方式為順塊式。

綜合考慮聯(lián)鎖塊彎拉強度和重量因素，確定采用平面尺寸為10cm×20cm，厚度為10cm，重量為4.0～5.5kg的聯(lián)鎖塊作為施工材料，以能夠保證路面整體強度。

2.1.4 鋪砌方式

根據(jù)試驗研究顯示，采用人字式鋪砌方式的連鎖塊路面永久變形深度較小，采用平行順塊式鋪筑方式的聯(lián)鎖塊路面永久變形深度較大。在農(nóng)村公路施工中，宜采用人字形鋪砌方式，塊體長邊與行車方向保持45°角。

2.1.5 剪切破壞分析

（1）當車輛荷載作用于聯(lián)鎖塊時，聯(lián)鎖塊路面的填砂與塊體側面之間的摩擦力會為塊層間的接縫提供抗剪強度，一旦塊接縫剪應力大于接縫剪切強度，會導致接縫剪切位移，降低連鎖塊的嵌鎖作用，使得聯(lián)鎖塊單體獨立承受荷載，易發(fā)生剪切破壞，進而影響路面結構的穩(wěn)定性。本文對厚度為10cm，平面尺寸為10cm×20cm的聯(lián)鎖塊接縫剪應力進行有限元分析，建立起土層和土基剪切破壞計算模型。

（2）在有限元分析模型中，基層與砂墊層之間接觸光滑，傳遞豎向位移。根據(jù)模型計算結果顯示，剪應力值會隨著各層模量的降低而增大，當路面結構基層采用級配碎石（厚15cm）時，有限元軟件計算出的模量、土基模量分別為150MPa、25MPa。當軸載接觸壓力分別為0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa時，基層最大剪應力分別為0.057 9MPa、0.066 2MPa、0.074 4MPa、0.082 7MPa，30cm土基深度處的剪應力分別為0.005 4MPa、0.006 1MPa、0.006 9MPa、0.007 7MPa。

（3）農(nóng)村公路的車輛荷載相對較小，車輛輪胎與路面的接觸壓力在1MPa以內(nèi)，級配碎石基層抗剪強度在0.1MPa以上，根據(jù)有限元分析結果顯示，在不同軸載接觸壓力的作用下，各層剪應力都小于級配碎石抗剪強度，由此表明厚度為10cm、平面尺寸為10cm×20cm的聯(lián)鎖塊路面在失去抗剪能力時，塊體不會對基層和土基產(chǎn)生剪切破壞。

2.2 基層施工

本工程路面基層為水泥穩(wěn)定碎石，集料最大粒徑控制在40mm以內(nèi)，液限不得超過25%，塑性指數(shù)不得超過8；細粒土選用黏性土，塑性指數(shù)在10～20，有機質含量控制在2%以內(nèi)；水泥選用普通強度水泥，終凝時間不小于6h；在水泥穩(wěn)定碎石施工中加強混合料攤鋪、碾壓質量控制，養(yǎng)護周期不小于7d，養(yǎng)護后試驗檢測基層強度、承載力指標是否達到技術規(guī)范要求。

2.3 聯(lián)鎖塊面層施工

在本工程中，聯(lián)鎖塊施工工藝流程為：土基準備→基層施工→邊緣鋪設→砂墊層攤鋪→聯(lián)鎖塊鋪筑→接縫調(diào)整→端部處理→振實灌砂→振動壓實→檢查修整[1]。

2.3.1 前期準備

（1）根據(jù)行車路線確定聯(lián)鎖塊鋪筑方向、材料堆放地點，縮短材料堆放處與施工區(qū)域之間的距離，減少二次搬運，提高聯(lián)鎖塊鋪筑效率。

（2）合理選擇聯(lián)鎖塊鋪筑起點位置，本工程選在坡腳處作為起點，采用自下而上的鋪筑方式；適當擴大作業(yè)面，在作業(yè)面設置約束梁，采用分段鋪筑工藝，保證鋪筑作業(yè)的連續(xù)性[2]。

（3）檢查基層施工質量，要求基層高程、坡度、平整度在設計指標范圍內(nèi)，檢查基層排水設施是否與設計圖紙相符。

2.3.2 邊緣約束

聯(lián)鎖塊在鋪筑后受到荷載作用會產(chǎn)生水平擴散效應，影響鋪筑結構的緊密度，故此本工程采用預制路緣石邊緣約束形式保證聯(lián)鎖塊緊密嵌鎖。在鋪設邊緣約束時，適當確定路緣石的約束距離，根據(jù)平均接縫寬度確定出路面兩側路緣石的設置位置，接縫寬度控制在3mm左右。

2.3.3 攤鋪墊層砂

（1）砂墊層選用中粗砂，細度模數(shù)在2.15～3.20，中粗砂的含泥量控制在5%以內(nèi)，泥塊含量小于2%。在砂墊層施工過程中，要將中粗砂存放到遮陽避雨處，保持砂的含水量在4%～5%[3]。

（2）根據(jù)設計圖紙放樣路面中線和邊線，保證墊層砂鋪設平整；施工人員用工程線加密控制每塊預制塊的橫向方向，保證聯(lián)鎖塊鋪設的美觀性；砂墊層設置兩條相互垂直的路面磚基線，要求其中一條基線與路緣石基線夾角為45°。根據(jù)聯(lián)鎖塊尺寸、形狀確定基線間距，保證基線平行，便于鋪筑。

（3）砂墊層攤鋪進度與聯(lián)鎖塊鋪筑進度一致，保證攤鋪完畢的砂墊層已經(jīng)鋪上聯(lián)鎖塊，避免砂墊層長時間暴露在外降低含水量；控制砂墊層攤鋪厚度，保證攤鋪均勻，避免因不同區(qū)域攤鋪厚度差異導致聯(lián)鎖塊鋪筑不平整；在聯(lián)鎖塊鋪筑前，不能充分壓實砂墊層，而是要在聯(lián)鎖塊鋪筑后再振壓，確保聯(lián)鎖塊面層平整[4]。

（4）砂墊層鋪筑前清理基層上的雜物，布設張拉控制線，控制砂墊層松鋪厚度；在攤鋪作業(yè)中采用刮板法，將3m長木板作為刮板，用φ50mm的鐵管作為導桿，將導桿固定到作業(yè)面上。先將砂均勻攤鋪到基層上，攤鋪厚度略高于松鋪厚度，再將刮板放置到導桿上移動，刮板移動后要求攤鋪厚度等于松鋪厚度。

2.4 聯(lián)鎖塊鋪筑施工

2.4.1 質量檢測

鋪筑前試驗檢測聯(lián)鎖塊的力學性能指標，要求單塊抗壓強度最小值不得小于35MPa，抗壓強度平均值不得小于40MPa，厚度允許偏差為±3mm，邊長允許偏差為±2mm，掉角最大值不超過5mm，吸水率控制在7%，外觀不能出現(xiàn)裂紋、分層、表面黏皮問題。

2.4.2 裝卸

在聯(lián)鎖塊裝運和卸料過程中要做到輕拿輕放，避免造成塊體磕碰損壞。

2.4.3 鋪筑

（1）根據(jù)設計圖紙要求，沿著確定基線，從坡腳處鋪筑聯(lián)鎖塊，本工程采用人字形鋪筑方式。

（2）在鋪筑中，劃分鋪筑區(qū)段，采用分段鋪筑工藝提高施工效率。分段長度邊線為5m，從下坡向坡脊方向鋪筑。

（3）施工人員要將聯(lián)鎖塊逐一排放在砂墊層上，放好后不能橫向移動聯(lián)鎖塊；聯(lián)鎖塊接縫寬度在4mm以內(nèi)，當鋪筑到路邊產(chǎn)生小于2cm的縫隙時，可以通過適當調(diào)整聯(lián)鎖塊之間的接縫寬度彌補路邊縫隙，不得直接采用水泥砂漿填補縫隙[5]；除特殊情況外，不能采用榔頭擊打等強制方式迫使聯(lián)鎖塊就位，以免造成塊體接縫寬度不均勻[9]。

（4）在接縫調(diào)整中，將兩條相互垂直的基線作為基準拉線，當接縫與基線產(chǎn)生偏離時，用撬棍對相鄰塊體接縫寬度適當調(diào)整，盡量控制左右調(diào)整幅度，減少對砂墊層的擾動。

2.5 灌砂壓實施工

2.5.1 初步壓實

（1）在聯(lián)鎖塊鋪筑后，檢查鋪筑平整情況，調(diào)整凹凸不平的鋪面；采用振動板對聯(lián)鎖塊初步壓實，減少對聯(lián)鎖塊在接縫處的擾動。振動板面積為0.5㎡，能夠同時覆蓋12塊聯(lián)鎖塊，最大振動頻率為100Hz，離心力為20kN。

（2）振動壓實方向要與行車方向保持一致，振動板行進速度確定為平均步行速度，不得在某一處長時間停留振動；初步振壓可以使墊層砂進入到聯(lián)鎖塊接縫處25～50mm。

2.5.2 接縫灌砂

（1）用砂灌滿聯(lián)鎖塊接縫處，要求砂的細度模數(shù)控制在1.6～3.0，通過2.5mm篩孔的累計篩余量不允許超過5%，泥塊含量不得超過1%，含水量控制在3%以下[6]。

（2）在接縫灌砂時，先將砂均勻撒到聯(lián)鎖塊表面薄薄一層，再用掃帚將砂掃入聯(lián)鎖塊接縫內(nèi)，保證填充飽滿[10]。

2.5.3 最終壓實

采用振動板進行最終壓實施工，振動板行進方向垂直于聯(lián)鎖塊長度方向，從路邊緣開始壓實，逐步向中間路面行進，每次振動壓實2～3次；在振動壓實后，根據(jù)接縫灌滿情況繼續(xù)進行灌砂施工，緊接著振動壓實，如此循環(huán)多次，直到聯(lián)鎖塊路面結構達到穩(wěn)定狀態(tài)[7]。

2.6 特殊部位施工

2.6.1 構造物邊緣處施工

在窖井等構造物邊緣處鋪筑聯(lián)鎖塊時，要采用完整的塊體，不得使用小切斷塊。施工工藝為：清除構造物邊緣突出的部位，用水泥砂漿置換基層材料，讓聯(lián)鎖塊直接嵌入水泥砂漿，再進行充分碾壓，使聯(lián)鎖塊與水泥混凝土層緊密搭接，保證搭接處平整[11]。

2.6.2 斜坡處施工

在道路坡度出現(xiàn)明顯變化時，要減緩縱坡變化，將砂墊層做成連續(xù)變化的曲線形態(tài)，確保聯(lián)鎖塊在砂墊層上呈現(xiàn)出緩坡過渡狀態(tài)，接縫處寬度最小不得小于2mm，最大不得超過6mm[8]。

2.7 施工質量驗收

在本工程施工質量驗收中，路面不存在空鼓、污染、塊體斷裂問題，符合質量驗收標準；采用10t雙輪壓路機碾壓路面后，未見明顯輪跡，符合質量驗收標準；路面平整度誤差小于5mm，橫坡度誤差小于0.5%，接縫寬度誤差在±1mm范圍內(nèi)，均符合質量驗收標準[12-14]。

3 結語

在本工程中，聯(lián)鎖塊施工工藝流程為：土基準備→基層施工→邊緣鋪設→砂墊層攤鋪→聯(lián)鎖塊鋪筑→接縫調(diào)整→端部處理→振實灌砂→振動壓實→檢查修整。本工程采用預制路緣石邊緣約束形式保證聯(lián)鎖塊緊密嵌鎖。在鋪設邊緣約束時，適當確定路緣石的約束距離，根據(jù)平均接縫寬度確定出路面兩側路緣石的設置位置，接縫寬度控制在3mm左右。

農(nóng)村公路要結合本地區(qū)公路建設情況，合理采用聯(lián)鎖塊路面施工工藝，降低公路建設成本，延長公路路面使用壽命[15]。在聯(lián)鎖塊施工中，要嚴格把控聯(lián)鎖塊、墊層砂、水泥、集料等施工材料質量，加強墊層砂攤鋪、聯(lián)鎖塊面層施工與鋪筑工藝流程管理，進而確保聯(lián)鎖塊路面工程質量達到驗收要求。