低碳理念在道路工程中的应用--装配式基层
1、引子
低碳理念在道路工程中的应用，除了上一篇文章中介绍的装配式挡土墙外，还包括装配式基层，预制路面，就地固化技术和废弃材料利用等。在本文中，将和大家一起探讨装配式基层有哪些特点，它的优缺点是什么，有哪些应用的场景。
2、相关的规范
目前，国内关于装配式基层的规范比较少，主要有2本：
《装配式路面基层工程技术标准》（DB22/T 5006-2018）是吉林省地标，是对《预制装配式道路基层工程技术规程》（DB22/JT135-2015）进行修订并更名后的版本。《沥青路面装配式基层技术规程》（T/CECS769-2020）是团体标准。这两本规范的主编单位都是长春市市政工程设计研究院。那么，装配式基层到底是什么，为什么长春市会率先开始研究其应用呢？
3、what-装配式基层是什么
3.1定义
装配式基层是：用预制水泥混凝土基块装配、灌缝料填充及现浇水泥混凝土封边构成的基层。
这里，要注意几点：装配式基层并不是把预制块直接拼接就可以的，预制块之间会形成一些缝，需要用灌缝料填充，让预制块更好的粘结在一起。同时，预制块侧向为梯形/倒梯形布置，其边缘需要采用混凝土进行封边。
3.2方块
装配式基层中，最主要的预制构件是方块，它是具有三维嵌挤特征的方形预制块。
3.3楔块
方块在平面上是矩形，当道路是直线时，通过方块的拼接，就可以形成基层，那么，当道路线形是曲线时，要怎么处理呢？
解决的办法的曲线段采用短直线铺装，如下图所示，在各短直线段之间预留楔形空隙，采用楔块填充。
3.4混凝土琮
城市道路的一大特点是车行道上会有很多的圆形井盖。当遇到井盖时，基层如何处理呢？
解决的方法是在3×3的方块之间，插入混凝土琮。
混凝土琮由4个三角件、内环件和外环件组成。下图中内孔直径D1，即为井盖的直径。
3.5特点分析
装配式基层有以下特点：
1）基层质量容易保证
传统的水稳施工质量控制难度大，影响因素多，而装配式基层主要构件均在工厂内标准化生产，基层整体质量容易得到保证。
2）施工周期短
传统水稳碾压完成后需封闭交通保湿养生7d以上，装配式基层只需3d填缝料养生期，可以缓解道路建设与维持城市交通之间的矛盾。
3）施工噪音小
传统基层施工期间需使用振动压路机等大型施工机械，易产生较大的噪音污染。预制基层构件从工厂运至现场后，通过简单拼装即可使用，极大的降低了现场的施工噪音。
4）循环利用，保护环境
混凝土基块预制时，可利用建筑废弃材料，减少石料的利用。而在道路改造、新铺管线等时候，预制基层构件可循环利用。
5）建设成本稍高，但全寿命周期成本较优
预制基层沥青路面的建设成本较常规半刚性基层沥青路面更高，但预制基层强度更高，使用寿命也更长，维修成本低，综合测算下来，全寿命周期成本相对较优。
6）对气候要求低
即使在雨天，也可以正常进行施工。
4、why-为什么要研究装配式基层
目前，装配式基层在东北三省均有应用，但其它地方的应用较少，这是为什么呢？
主要原因是东北的冬季漫长，全年施工工期短，只有6个月左右，其中还有2-3个月是雨季，采用预制装配式基层结构，可以弥补了季节对施工的负面影响，节约工期。而在其余地区，建设工期的矛盾没有这么突出，也就没有研究装配式基层应用的迫切需求。
5、how-装配式基层应用要注意些什么
1）侧向封边支撑
就和立缘石需要混凝土靠背一样，基块铺设后，也需要侧向封边进行支撑。基块侧面（四边）与路槽之间的空隙用C30水泥混凝土进行封边。混凝土顶面高程不得超出立缘石基础底高程，宽度不宜小于300mm。
混凝土封边应设置伸缩缝，伸缩缝间距5m，缝宽20mm，缝深150mm，位置不得与基块接缝重合。
对于道路两侧有土边沟且路肩宽度小于1m的道路，即使有侧向封边支撑，对基块提供的侧向约束也不足，因此，不建议在这种类型的道路上采用装配式基层。
2）底基层
装配式基层的基块，在非冻胀地区，一般采用≥C25混凝土，而在冻胀地区，一般采用≥C30混凝土，其强度远大于半刚性基层。熟悉路面力学的人都知道，各功能层的材料强度不宜相差太大，才能更好的发挥各种功能层的作用，这点在交通量大的情况下尤为重要。
因此，对于中交通及以上交通的道路结构，当采用装配式基层时，宜采用水泥稳定碎石作为底基层；对于轻交通道路，底基层宜选用无机结合料等稳定类材料，如石灰土，当然，也可以采用级配碎石。
总的来说，相比常规的半刚性基层，装配式基层道路对底基层的要求更高。
3）整平层/夹层
我们都知道，人行道面层砖在施工前，需要设置中粗砂或水泥砂浆，作为整平层/夹层。装配式基层也类似。如果底基层采用水泥稳定碎石，则一般采用AC-5砂粒式混凝土作为夹层，厚度一般20-30mm。如果底基层采用石灰土等无机结合料稳定材料，可以采用小粒径级配碎石、天然砂作为整平层。
4）灌缝
基块之间存在缝隙，需要进行灌缝，让基块之间成为一个整体。
当项目侧重于缩短工期时，宜采用水泥基灌浆料；侧重于耐久性及荷载要求，宜采用CAⅡ型砂浆。
施工时，灌缝料的强度达到5Mpa前，严禁施工机械在装配式基层上行驶；灌缝料强度达到10Mpa后方可进行沥青混凝土面层施工。
5）道路纵坡
装配式基层强度比较高，能承受很大的竖向荷载，但其下要设置整平层/夹层，层间结合并不是非常紧密，不能承受很大的水平荷载。因此，当道路纵坡较大时，装配式基层要慎重采用。一般认为，采用装配式基层的道路，最大设计纵坡不宜超过4%。
6）典型结构
在《装配式路面基层工程技术标准》的附录D中，给出了标准型基块道路组合设计选用表。总的来说，对于交通荷载较大的主次干路，采用装配式基层，其建安费会高出常规的半刚性基层路面挺多（一方面是装配式基层本身较水稳/二灰碎石贵，另一方面其对底基层的要求更高），而对于交通荷载较小的次支路，由于底基层相差不大，故费用差值仅仅体现在基层材料之间。
6、应用分析
目前，装配式道路的应用场景主要有以下几个方面：
- 工期要求特别紧的项目；
- 项目沿线分布着大量的商铺的改造项目；
- 有快速恢复交通需求的改造项目；
- 基层需要在雨季施工的项目。
而装配式基层要进一步推广，需要做好以下几点：
- 加大废弃材料在预制基层中的应用研究；
- 降低基块的建设成本；
- 优化结构组合，降低对底基层的要求。
7、总结
装配式基层在加快施工进度、减少施工噪音、资源循环利用，快速恢复交通等方面，有着明显的技术优势，在东北三省的城市道路建设中有了一定的应用，但其初期投入较大，对底基层要求高，侧向需要约束，纵坡不能太大，上述因素对其应用有一定的制约，在软土地区、膨胀土地区、盐渍土地区的适应性也需要进一步探讨。
但装配式基层 符合模块化设计、预制化生产、机械化作业、绿色化施工的建筑现代化发展理念，随着相关设计、施工、检测等经验的逐步积累，以及对环境保护、资源循环的愈加重视，在道路工程的建设中，其仍然有着广泛的应用前景。
（PS：关于装配式基层的更多信息，可查阅长春市市政工程设计研究院的相关研究成果）