摘 要：以某农村公路工程为依托，分析联锁块施工工艺的应用。研究结果表明，在联锁块施工中，通过合理选择连锁块尺寸、厚度和形状，规范实施基层施工、联锁块面层施工、联锁块铺筑施工、灌砂压实施工、特殊部位施工等施工工艺，能够保证农村公路面层质量达到验收要求。
关键词：农村公路;联锁块;施工工艺;
作者简介：黄增川（1987—），男，工程师，从事公路桥梁施工工作。;
某农村公路工程的线路总长为4 510m，修筑面积为96 936㎡，设计期10年内的累计标准轴载作用次数为20万次，取土基模量为35MPa，路面面层结构为水泥混凝土联锁块。本工程基层材料为17cm水泥稳定集料 3cm砂垫层，水泥混凝土联锁块厚度为8cm。在公路修筑过程中，重点加强联锁块路面铺筑施工工艺控制，保证农村公路工程达到质量验收标准。
2 农村公路联锁块施工工艺2.1 联锁材料选用理想状态下的联锁块面层是联锁块底部与砂垫层完全接触，保证联锁块承受的荷载会向基层传递，避免出现联锁块压坏的情况。但是，实际工程中的联锁块砂垫层极容易受到雨水冲刷作用发生脱空现象，造成联锁块受力不均。所以，联锁块尺寸的确定需要重点分析单块联锁块受外力状态下产生的最大弯拉应力，保证最大弯拉应力满足路面强度要求。
2.1.1 联锁块厚度通过对不同厚度块体底部脱空的试验结果表明：在轮载接触压力为0.7MPa，联锁块平面尺寸为10cm×20cm的条件下，当联锁块厚度为4cm、6cm、8cm、10cm、12cm时，最大弯拉应力分别为4.89MPa、2.11MPa、1.10MPa、0.68MPa、0.53MPa。最大弯拉应力越小，块体在脱空状态下的稳定性越高，所以农村公路适用于的联锁块厚度为8cm、10cm、12cm。
2.1.2 联锁块平面尺寸通过分析不同平面尺寸在块体底部脱空的试验结果表明：在矩形联锁块厚度为8cm的条件下，当块体平面尺寸为10cm×15cm、10cm×20cm、12.5cm×12.5cm、12.5cm×25cm、15cm×22.5cm时，最大弯拉应力分别为0.71MPa、0.74MPa、0.69MPa、1.35MPa、1.05MPa，重量分别为3.6kg、4.8kg、5.5kg、6.9kg、9.0kg。
2.1.3 块体形状根据试验研究显示，异形连锁块的水平应力抵抗力明显强于矩形联锁块，异形块能够通过曲边侧面嵌入增强块与块水平方向的抵抗力。在选择联锁块形状时，要优先选用双面嵌锁的异形联锁块，铺筑方式为顺块式或人字式。在没有异形联锁块的情况下，选择工字形单面嵌锁，铺筑方式为顺块式。
综合考虑联锁块弯拉强度和重量因素，确定采用平面尺寸为10cm×20cm，厚度为10cm，重量为4.0～5.5kg的联锁块作为施工材料，以能够保证路面整体强度。
2.1.4 铺砌方式根据试验研究显示，采用人字式铺砌方式的连锁块路面永久变形深度较小，采用平行顺块式铺筑方式的联锁块路面永久变形深度较大。在农村公路施工中，宜采用人字形铺砌方式，块体长边与行车方向保持45°角。
2.1.5 剪切破坏分析(1）当车辆荷载作用于联锁块时，联锁块路面的填砂与块体侧面之间的摩擦力会为块层间的接缝提供抗剪强度，一旦块接缝剪应力大于接缝剪切强度，会导致接缝剪切位移，降低连锁块的嵌锁作用，使得联锁块单体独立承受荷载，易发生剪切破坏，进而影响路面结构的稳定性。本文对厚度为10cm，平面尺寸为10cm×20cm的联锁块接缝剪应力进行有限元分析，建立起土层和土基剪切破坏计算模型。
(2）在有限元分析模型中，基层与砂垫层之间接触光滑，传递竖向位移。根据模型计算结果显示，剪应力值会随着各层模量的降低而增大，当路面结构基层采用级配碎石（厚15cm）时，有限元软件计算出的模量、土基模量分别为150MPa、25MPa。当轴载接触压力分别为0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa时，基层最大剪应力分别为0.057 9MPa、0.066 2MPa、0.074 4MPa、0.082 7MPa,30cm土基深度处的剪应力分别为0.005 4MPa、0.006 1MPa、0.006 9MPa、0.007 7MPa。
(3）农村公路的车辆荷载相对较小，车辆轮胎与路面的接触压力在1MPa以内，级配碎石基层抗剪强度在0.1MPa以上，根据有限元分析结果显示，在不同轴载接触压力的作用下，各层剪应力都小于级配碎石抗剪强度，由此表明厚度为10cm、平面尺寸为10cm×20cm的联锁块路面在失去抗剪能力时，块体不会对基层和土基产生剪切破坏。
2.2 基层施工本工程路面基层为水泥稳定碎石，集料最大粒径控制在40mm以内，液限不得超过25%，塑性指数不得超过8；细粒土选用黏性土，塑性指数在10～20，有机质含量控制在2%以内；水泥选用普通强度水泥，终凝时间不小于6h；在水泥稳定碎石施工中加强混合料摊铺、碾压质量控制，养护周期不小于7d，养护后试验检测基层强度、承载力指标是否达到技术规范要求。
2.3 联锁块面层施工在本工程中，联锁块施工工艺流程为：土基准备→基层施工→边缘铺设→砂垫层摊铺→联锁块铺筑→接缝调整→端部处理→振实灌砂→振动压实→检查修整[1]。
2.3.1 前期准备(1）根据行车路线确定联锁块铺筑方向、材料堆放地点，缩短材料堆放处与施工区域之间的距离，减少二次搬运，提高联锁块铺筑效率。
(2）合理选择联锁块铺筑起点位置，本工程选在坡脚处作为起点，采用自下而上的铺筑方式；适当扩大作业面，在作业面设置约束梁，采用分段铺筑工艺，保证铺筑作业的连续性[2]。
(3）检查基层施工质量，要求基层高程、坡度、平整度在设计指标范围内，检查基层排水设施是否与设计图纸相符。
2.3.2 边缘约束联锁块在铺筑后受到荷载作用会产生水平扩散效应，影响铺筑结构的紧密度，故此本工程采用预制路缘石边缘约束形式保证联锁块紧密嵌锁。在铺设边缘约束时，适当确定路缘石的约束距离，根据平均接缝宽度确定出路面两侧路缘石的设置位置，接缝宽度控制在3mm左右。
2.3.3 摊铺垫层砂(1）砂垫层选用中粗砂，细度模数在2.15～3.20，中粗砂的含泥量控制在5%以内，泥块含量小于2%。在砂垫层施工过程中，要将中粗砂存放到遮阳避雨处，保持砂的含水量在4%～5%[3]。
(2）根据设计图纸放样路面中线和边线，保证垫层砂铺设平整；施工人员用工程线加密控制每块预制块的横向方向，保证联锁块铺设的美观性；砂垫层设置两条相互垂直的路面砖基线，要求其中一条基线与路缘石基线夹角为45°。根据联锁块尺寸、形状确定基线间距，保证基线平行，便于铺筑。
(3）砂垫层摊铺进度与联锁块铺筑进度一致，保证摊铺完毕的砂垫层已经铺上联锁块，避免砂垫层长时间暴露在外降低含水量；控制砂垫层摊铺厚度，保证摊铺均匀，避免因不同区域摊铺厚度差异导致联锁块铺筑不平整；在联锁块铺筑前，不能充分压实砂垫层，而是要在联锁块铺筑后再振压，确保联锁块面层平整[4]。
(4）砂垫层铺筑前清理基层上的杂物，布设张拉控制线，控制砂垫层松铺厚度；在摊铺作业中采用刮板法，将3m长木板作为刮板，用φ50mm的铁管作为导杆，将导杆固定到作业面上。先将砂均匀摊铺到基层上，摊铺厚度略高于松铺厚度，再将刮板放置到导杆上移动，刮板移动后要求摊铺厚度等于松铺厚度。
2.4 联锁块铺筑施工2.4.1 质量检测铺筑前试验检测联锁块的力学性能指标，要求单块抗压强度最小值不得小于35MPa，抗压强度平均值不得小于40MPa，厚度允许偏差为±3mm，边长允许偏差为±2mm，掉角最大值不超过5mm，吸水率控制在7%，外观不能出现裂纹、分层、表面黏皮问题。
2.4.2 装卸在联锁块装运和卸料过程中要做到轻拿轻放，避免造成块体磕碰损坏。
2.4.3 铺筑(1）根据设计图纸要求，沿着确定基线，从坡脚处铺筑联锁块，本工程采用人字形铺筑方式。
(2）在铺筑中，划分铺筑区段，采用分段铺筑工艺提高施工效率。分段长度边线为5m，从下坡向坡脊方向铺筑。
(3）施工人员要将联锁块逐一排放在砂垫层上，放好后不能横向移动联锁块；联锁块接缝宽度在4mm以内，当铺筑到路边产生小于2cm的缝隙时，可以通过适当调整联锁块之间的接缝宽度弥补路边缝隙，不得直接采用水泥砂浆填补缝隙[5]；除特殊情况外，不能采用榔头击打等强制方式迫使联锁块就位，以免造成块体接缝宽度不均匀[9]。
(4）在接缝调整中，将两条相互垂直的基线作为基准拉线，当接缝与基线产生偏离时，用撬棍对相邻块体接缝宽度适当调整，尽量控制左右调整幅度，减少对砂垫层的扰动。
2.5 灌砂压实施工2.5.1 初步压实(1）在联锁块铺筑后，检查铺筑平整情况，调整凹凸不平的铺面；采用振动板对联锁块初步压实，减少对联锁块在接缝处的扰动。振动板面积为0.5㎡，能够同时覆盖12块联锁块，最大振动频率为100Hz，离心力为20kN。
(2）振动压实方向要与行车方向保持一致，振动板行进速度确定为平均步行速度，不得在某一处长时间停留振动；初步振压可以使垫层砂进入到联锁块接缝处25～50mm。
2.5.2 接缝灌砂(1）用砂灌满联锁块接缝处，要求砂的细度模数控制在1.6～3.0，通过2.5mm筛孔的累计筛余量不允许超过5%，泥块含量不得超过1%，含水量控制在3%以下[6]。
(2）在接缝灌砂时，先将砂均匀撒到联锁块表面薄薄一层，再用扫帚将砂扫入联锁块接缝内，保证填充饱满[10]。
2.5.3 最终压实采用振动板进行最终压实施工，振动板行进方向垂直于联锁块长度方向，从路边缘开始压实，逐步向中间路面行进，每次振动压实2～3次；在振动压实后，根据接缝灌满情况继续进行灌砂施工，紧接着振动压实，如此循环多次，直到联锁块路面结构达到稳定状态[7]。
2.6 特殊部位施工2.6.1 构造物边缘处施工在窖井等构造物边缘处铺筑联锁块时，要采用完整的块体，不得使用小切断块。施工工艺为：清除构造物边缘突出的部位，用水泥砂浆置换基层材料，让联锁块直接嵌入水泥砂浆，再进行充分碾压，使联锁块与水泥混凝土层紧密搭接，保证搭接处平整[11]。
2.6.2 斜坡处施工在道路坡度出现明显变化时，要减缓纵坡变化，将砂垫层做成连续变化的曲线形态，确保联锁块在砂垫层上呈现出缓坡过渡状态，接缝处宽度最小不得小于2mm，最大不得超过6mm[8]。
2.7 施工质量验收在本工程施工质量验收中，路面不存在空鼓、污染、块体断裂问题，符合质量验收标准；采用10t双轮压路机碾压路面后，未见明显轮迹，符合质量验收标准；路面平整度误差小于5mm，横坡度误差小于0.5%，接缝宽度误差在±1mm范围内，均符合质量验收标准[12,13,14]。
3 结语在本工程中，联锁块施工工艺流程为：土基准备→基层施工→边缘铺设→砂垫层摊铺→联锁块铺筑→接缝调整→端部处理→振实灌砂→振动压实→检查修整。本工程采用预制路缘石边缘约束形式保证联锁块紧密嵌锁。在铺设边缘约束时，适当确定路缘石的约束距离，根据平均接缝宽度确定出路面两侧路缘石的设置位置，接缝宽度控制在3mm左右。
农村公路要结合本地区公路建设情况，合理采用联锁块路面施工工艺，降低公路建设成本，延长公路路面使用寿命[15]。在联锁块施工中，要严格把控联锁块、垫层砂、水泥、集料等施工材料质量，加强垫层砂摊铺、联锁块面层施工与铺筑工艺流程管理，进而确保联锁块路面工程质量达到验收要求。
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