淺談水泥穩(wěn)定碎石基層施工及質(zhì)量控制

袁如英

【摘 要】水泥穩(wěn)定碎石基層是根據(jù)水泥、碎石、水按一定比例進(jìn)行配制的路面結(jié)構(gòu)層承重結(jié)構(gòu)，也是底基層與路面之間的中間結(jié)構(gòu)，初期強(qiáng)度高，且強(qiáng)度隨著齡期增長(zhǎng)，水穩(wěn)性和抗凍性好。因而在高等級(jí)公路路面基層得到廣泛應(yīng)用。但由于其結(jié)合料為水泥，施工工藝要求高，而且需要良好的施工管理環(huán)境，否則易產(chǎn)生諸如強(qiáng)度不足，局部松散破碎、干縮裂縫等質(zhì)量問題。本文從混合料組成設(shè)計(jì)、施工工藝質(zhì)量控制及養(yǎng)護(hù)管理等方面提出了綜合防治措施。

【關(guān)鍵詞】水穩(wěn)碎石；路面基層；施工工藝；質(zhì)量控制

0 引言

由于水泥穩(wěn)定碎石基層具有良好的力學(xué)性能和整體性、穩(wěn)定性（水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性）、耐久性和抗凍性及與面層結(jié)合好的技術(shù)特點(diǎn)，且料源廣泛，可就地取材，便于原材料和混合料的加工，易于機(jī)械攤鋪操作，因此被廣泛應(yīng)用于修建高等級(jí)公路路面基層（底基層）。為了保證水泥穩(wěn)定碎石基層滿足設(shè)計(jì)規(guī)定和使用要求，除結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，路基強(qiáng)度滿足要求外，重點(diǎn)是抓好水穩(wěn)碎石基層的原材料選擇、混合料組成設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量控制及養(yǎng)護(hù)管理等環(huán)節(jié)。

1 混合料組成設(shè)計(jì)

1.1 原材料

1）水泥：普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥都可用于拌制水泥穩(wěn)定碎石混合料，宜采用強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)的早強(qiáng)、緩凝水泥，3d膠砂強(qiáng)度應(yīng)不小于18MPa。受外界影響而變質(zhì)的水泥不得采用。水泥各齡期強(qiáng)度、安定性等應(yīng)符合規(guī)定；水泥初凝時(shí)間應(yīng)不小于3h，終凝時(shí)間不小于6h。

采用散裝水泥，在水泥進(jìn)場(chǎng)入罐時(shí)，要停放7d，安定性合格后才能使用；夏季高溫作業(yè)時(shí)，水泥溫度不能高于50oC，否則，應(yīng)采用降溫措施。

2）碎石：碎石的最大粒徑為31.5mm，宜按粒徑19-31.5mm、9.5-19mm、4.75-9.5mm和0-4.75mm四種規(guī)格備料。

碎石壓碎值應(yīng)不大于28%，粗集料針片狀含應(yīng)不大于18%（宜不大于15%）。碎石中小于0.6mm的顆粒必須做液限和塑性指數(shù)試驗(yàn)，要求液限小于28%，塑性指數(shù)小于9。

規(guī)范規(guī)定級(jí)配為懸浮密實(shí)型，實(shí)踐證明該級(jí)配易產(chǎn)生早期裂縫，規(guī)范級(jí)配如表1所示。

后經(jīng)多年實(shí)踐總結(jié)，現(xiàn)在工程中常用的是骨架密實(shí)型級(jí)配，水泥穩(wěn)定碎石的粒料越粗，強(qiáng)度越高，穩(wěn)定性越好，預(yù)防溫縮、干縮裂縫的能力越強(qiáng)。合成碎石的顆粒組成應(yīng)符合表2規(guī)定。

3）水：凡飲用水皆可使用，遇到可疑水源，應(yīng)委托有關(guān)部門化驗(yàn)鑒定。

1.2 混合料組成設(shè)計(jì)

1）取工地實(shí)際使用的碎石，分別進(jìn)行水洗篩分，按顆粒組成進(jìn)行計(jì)算，確定各種碎石的組成比例。要求組成混合料的級(jí)配應(yīng)符合上表的規(guī)定，且4.75mm、2.36mm、0.075mm的通過量應(yīng)按近級(jí)配范圍的下限。

2）取工地使用的水泥，按不同水泥劑量分組試驗(yàn)。一般水泥劑量按3.5%-5.5%范圍，分別取4-5種比例（以碎石質(zhì)量為100）制備混合料（每組試件個(gè)數(shù)為：偏差系數(shù)10%-15%時(shí)9個(gè)，偏差系數(shù)15%-20%時(shí)13個(gè)），用重型擊實(shí)法確定各組混合料的最佳含水量和最大干密度。

3）為減少基層裂縫，應(yīng)做到三個(gè)限制：在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上限制水泥用量；在減少含泥量的同時(shí)，限制細(xì)料、粉料用量；根據(jù)施工時(shí)氣候條件限制含水量。施工中要求水泥劑量應(yīng)不大于5.5%，碎石合成級(jí)配中小于0.075mm顆粒含量宜不大于3.5%，含水量宜不超過最佳含水量的1%。水泥劑量宜控制在4.5左右，因?yàn)樗鄤┝刻?，?qiáng)度難以滿足要求；而劑量過高時(shí)，混合料的收縮系數(shù)增大，裂縫增加。故水泥劑量一定要經(jīng)過試配并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試合適之后確定。石料：石料的粗細(xì)直接影響水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度、平整度和裂縫的產(chǎn)生。水泥穩(wěn)定碎石的粒料越粗，強(qiáng)度越高，穩(wěn)定性越好，預(yù)防溫縮、干縮裂縫的能力越強(qiáng)。但粒料過于粗糙，則粒料間的粘接力不足，一旦車輛上路，表面層極易跑散，使得基層的平整度難以達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。如果粒料偏細(xì)，基層強(qiáng)度難以合格，而且石粉含量偏多時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石的收縮性增大，裂縫也就增多。

4）根據(jù)確定的最佳含水量，拌制水泥穩(wěn)定碎石混合料，按要求壓實(shí)度（重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)98%）制備混合料試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)6d，浸水1d后取出，做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

5）水泥穩(wěn)定碎石試件的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件是：將制好的試件脫模稱重后，應(yīng)立即用塑料薄膜包覆，放入養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)生，養(yǎng)護(hù)溫度為（20±2）oC。養(yǎng)生期的最后1d（第7d）將去掉薄膜試件浸泡水中，在浸泡水之前，應(yīng)再次稱試件的質(zhì)量，水的深度應(yīng)使水面在試件頂上約2.5cm，浸水的水溫應(yīng)與養(yǎng)護(hù)溫度相同。前6d養(yǎng)生期間試件水份損失應(yīng)不超過10g，超過此規(guī)定的試件，應(yīng)予作廢。

6）水泥穩(wěn)定碎石7d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值R代應(yīng)不小于設(shè)計(jì)值（在3.0-5.0MPa范圍內(nèi)）。設(shè)計(jì)值由施工圖設(shè)計(jì)確定。

7）試件室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果抗壓強(qiáng)度的值按下式計(jì)算：

R代=R（1-ZaCv）。

式中：R代為抗壓強(qiáng)度代表值（MPa）；R為該組試件抗壓強(qiáng)度的平均值（MPa）；Za為保證率系數(shù)，高速公路保證率95%，此時(shí)Za=1.645；Cv為試驗(yàn)結(jié)果的偏差系數(shù)（以小數(shù)計(jì)）。

8）取符合強(qiáng)度要求的最佳配合比作為水泥穩(wěn)定碎石的生產(chǎn)配合比，用重型擊實(shí)法求得最佳含水量和最大干密度，經(jīng)審批后，以指導(dǎo)施工。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段的施工

根據(jù)公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范及國(guó)內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，高等級(jí)公路路面基層（底基層）施工前采用計(jì)劃使用的機(jī)械設(shè)備和初步確定的混和料配合比鋪筑試驗(yàn)是不可缺少的步驟。通過試驗(yàn)段的鋪筑，獲得最優(yōu)化的生產(chǎn)配合比、合適的拌和時(shí)間、攤鋪速度、壓實(shí)機(jī)具的組合及碾壓工藝、攤鋪系數(shù)的確定及合適的作業(yè)長(zhǎng)度等一系列控制參數(shù)，提出標(biāo)準(zhǔn)施工方法。除試驗(yàn)段強(qiáng)度及幾何尺寸滿足要求外，現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣的完整性及強(qiáng)度也是控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。試驗(yàn)段長(zhǎng)度宜為100～150m，宜選用兩種或多種不同的碾壓組合，必要時(shí)可根據(jù)試驗(yàn)調(diào)整水泥用量及含水量。

3 施工工藝流程

準(zhǔn)備下承層→施工放樣→拌和→運(yùn)輸、攤鋪→平整、測(cè)量標(biāo)高→碾壓→檢測(cè)→養(yǎng)生。

3.1 準(zhǔn)備下承層

石灰土用振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1遍。如發(fā)現(xiàn)表面松散時(shí)及時(shí)清理干凈。務(wù)必保證下承層有足夠的密實(shí)度及強(qiáng)度。否則，因下承層強(qiáng)度不足，底基層極易產(chǎn)生裂縫。最終反映到面層，影響面層的使用壽命。底基層石灰土高程采用拉線法來檢查，確保水穩(wěn)碎石攤鋪厚度。攤鋪前半小時(shí)進(jìn)行灑水濕潤(rùn)。

3.2 施工放樣

開始攤鋪的前一天要進(jìn)行測(cè)量放樣，按攤鋪機(jī)寬度與傳感器間距，一般在直線上間隔為10m，在平曲線上為5m，做出標(biāo)記，并打好厚度控制線支架，根據(jù)松鋪系數(shù)算出松鋪厚度，決定控制線高度，掛好控制線。用于攤鋪機(jī)攤鋪厚度控制線鋼絲的拉力不小于800N。

3.3 拌和

水泥碎石混和料采用集中拌和連續(xù)生產(chǎn)。

開拌前，試驗(yàn)人員應(yīng)實(shí)地取各種原材料，測(cè)定含水量（酒精灼燒法）。

算出混和料的含水量，再換算成施工配合比。

拌和樓操作人員每天在開拌前根據(jù)試驗(yàn)室提供的施工配合比進(jìn)行機(jī)械預(yù)熱，產(chǎn)量設(shè)定，施工配合比輸入以及料倉、傳送帶等各項(xiàng)檢查準(zhǔn)備工作。

拌和樓設(shè)有6個(gè)料倉，分別裝粒徑19-31.5mm、9.5-19mm、4.75-9.5mm和0-4.75mm四種規(guī)格，投料采用裝載機(jī)連續(xù)投料方式，拌和時(shí)間約為10-20s，拌和樓的產(chǎn)量為300-400t/h。

拌和過程中注意事項(xiàng)：

1）每天開始攪拌前，檢查場(chǎng)內(nèi)各處集料的含水量，計(jì)算當(dāng)天的施工配合比，外加水與天然含水量的總和要比最佳含水量略高2個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)，在充分估計(jì)施工富余強(qiáng)度時(shí)要從縮小施工偏差入手，不得以提高水泥用量的方式提高路面基層強(qiáng)度。

2）每天開始攪拌之后，按規(guī)定取混合料試樣檢查級(jí)配和水泥劑量；隨時(shí)在線檢查配比、含水量是否變化。高溫作業(yè)時(shí)，早晚與中午的含水量要有區(qū)別，要按溫度變化及時(shí)調(diào)整，由于水泥穩(wěn)定碎石在干燥空氣中硬化時(shí)，隨著水分的減少，體積將收縮變形，每隔一段距離產(chǎn)生均勻的干縮裂縫。水泥穩(wěn)定碎石產(chǎn)生干縮裂縫的原因與其水泥、水和碎石集料都有很大的關(guān)系。一方面混合料在凝結(jié)硬化過程中，水泥與水起水化反應(yīng)，消耗大量的水分。水泥含量越高，則消耗的水分越多。再者，水穩(wěn)碎石在運(yùn)輸、施工過程中，蒸發(fā)散失的水分很多。

3）拌和機(jī)出料不允許采取自由跌落式的落地成堆、裝載機(jī)裝料運(yùn)輸?shù)霓k法。一定要配備帶活門漏斗的料倉，成品混合料先裝入料倉內(nèi)，由漏斗出料裝車運(yùn)輸，裝車時(shí)車輛應(yīng)前后移動(dòng)，分三次裝料，避免混合料離析。

3.4 運(yùn)輸、攤鋪

1）攤鋪前應(yīng)將底基層灑水濕潤(rùn)。

2）施工時(shí)應(yīng)根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)確定壓實(shí)厚度，厚度在20cm以內(nèi)按一層攤鋪，厚度超過20cm分二層攤鋪。

3）根據(jù)攤鋪機(jī)與拌和樓的配套情況和拌和樓的生產(chǎn)能力，以及拌和場(chǎng)至工地的施工距離配足運(yùn)輸車輛。

4）攤鋪前應(yīng)檢查攤鋪機(jī)各部分運(yùn)轉(zhuǎn)情況，而且每天堅(jiān)持重復(fù)此項(xiàng)工作。

5）調(diào)整好傳感器臂與控制線的關(guān)系；嚴(yán)格控制基層厚度和高程，保證路拱橫坡滿足設(shè)計(jì)要求。

6）攤鋪機(jī)宜連續(xù)攤鋪。如拌和機(jī)生產(chǎn)能力較小，應(yīng)采用最低速度攤鋪，禁止攤鋪機(jī)停機(jī)待料。攤鋪機(jī)的攤鋪速度一般宜在1m/min左右。

7）在路幅較寬的基層混合料攤鋪應(yīng)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，應(yīng)保證其速度一致、攤鋪厚度一致、松鋪系數(shù)一致、路拱坡度一致、攤鋪平整度一致、振動(dòng)頻率一致等，兩機(jī)攤鋪接縫平整。

8）攤鋪機(jī)的螺旋布料器應(yīng)有三分之二埋入混合料中。

9）在攤鋪機(jī)后面應(yīng)設(shè)專人消除離析現(xiàn)象，鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補(bǔ)。

攤鋪過程中的注意事項(xiàng)：①攤鋪前如果石灰土表面干燥應(yīng)灑水。②運(yùn)輸車在卸料時(shí)，派專人指揮倒車，運(yùn)料車在攤鋪機(jī)前10-30cm左右掛空擋停車，由攤鋪機(jī)迎上去推動(dòng)前進(jìn)。③攤鋪時(shí)，操作人員控制好自動(dòng)找平儀滑桿，并及時(shí)處理好前方遇到影響自動(dòng)找平儀正常工作的因素（如遇到構(gòu)造物時(shí)）。④與橋頭搭板連接處應(yīng)特別注意該處標(biāo)高和平整度，攤鋪機(jī)無法攤鋪時(shí)，用人工攤鋪，但須有經(jīng)驗(yàn)人員指揮。⑤搭板上基層壓實(shí)厚度不得小于15cm，施工時(shí)可以做成斜接頭，在攤鋪上基層和下面層前必須將松散的水穩(wěn)碎石鏟除。

3.5 碾壓

1）每臺(tái)攤鋪機(jī)后面，應(yīng)緊跟三輪壓路機(jī)，振動(dòng)壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，一次碾壓長(zhǎng)度一般為50-80m。碾壓段落必須層次分明，設(shè)置明顯的分界標(biāo)志。

2）碾壓遵循試鋪路段確定的程序與工藝。注意穩(wěn)壓要充分，振壓不起浪、不推移。壓實(shí)時(shí)，遵循穩(wěn)壓（遍數(shù)適中，壓實(shí)度達(dá)到90%）→輕振動(dòng)碾壓→重振動(dòng)碾壓→膠輪穩(wěn)壓的程序，壓至無輪跡為止。碾壓過程中，及時(shí)罐砂法檢查壓實(shí)度，不合格時(shí)，重復(fù)再壓（注意檢測(cè)壓實(shí)時(shí)間）。

3）壓路機(jī)碾壓時(shí)應(yīng)重疊1/2輪寬。

4）壓路機(jī)倒車應(yīng)自然停車，不許剎車；換擋要輕且平順，不要拉動(dòng)基層。在第一遍初步穩(wěn)壓時(shí)，倒車后應(yīng)原路返回，換擋位置應(yīng)在已壓好的段落上，在未碾壓的一頭換擋倒車位置錯(cuò)開，要成齒狀，出現(xiàn)個(gè)別擁包時(shí)，應(yīng)進(jìn)行鏟平處理。

5）壓路機(jī)碾壓時(shí)的行駛速度，第1-2遍為1.5-1.7km/h，以后各遍應(yīng)為1.8～2.2km/h。

6）壓路機(jī)停車要錯(cuò)開，相隔間距不小于3m，應(yīng)停在已碾壓好的路段上。

7）嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車。

8）碾壓宜在水泥初凝前及試驗(yàn)確定的延遲時(shí)間內(nèi)完成，達(dá)到要求的壓實(shí)度，同時(shí)沒有明顯的輪跡。

9）為保證水泥穩(wěn)定碎石基層邊緣壓實(shí)度，應(yīng)有一定的超寬；對(duì)用方木或型鋼模板支撐時(shí)，也應(yīng)有一定超寬。

4 養(yǎng)護(hù)及交通管制

1）每一段碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢測(cè)合格后，應(yīng)立即開始養(yǎng)生，養(yǎng)生宜采用不透水薄膜、濕砂、草袋、棉毯覆蓋并灑水保濕養(yǎng)生，基層完成后也可采用瀝青浮液養(yǎng)生，用量按0.8-1.0km/m2（指瀝青用量）選用，分兩次噴灑，避免基層長(zhǎng)期暴曬。

2）養(yǎng)生期不宜少于7d，并應(yīng)封閉交通，除灑水車輛外，嚴(yán)禁其他車輛通行，保濕養(yǎng)生至下一層施工前。

3）養(yǎng)生方法：應(yīng)將麻布或透水無紡?fù)凉げ紳駶?rùn)，然后人工覆蓋在碾壓完成的基層頂面，覆蓋2h后，再用灑水車灑水，或用土工布覆蓋養(yǎng)生。7d內(nèi)應(yīng)保持基層處于濕潤(rùn)狀態(tài)。28d內(nèi)正常養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)生結(jié)束后，應(yīng)將覆蓋物清除干凈。

4）用灑水車灑水養(yǎng)生時(shí)，灑水車的噴頭要用噴霧式，不得用高壓式噴管，以免破壞基層結(jié)構(gòu)，每天灑水次數(shù)應(yīng)視氣候而定，整個(gè)養(yǎng)生期間應(yīng)始終保持水泥穩(wěn)定碎石層表面濕潤(rùn)。

5 橫向接縫處理

1）水泥穩(wěn)定碎石混合料攤鋪時(shí)，應(yīng)連續(xù)作業(yè)，如因故中斷時(shí)間超過2h，則應(yīng)設(shè)橫縫；每天收工之后，第二天開工的接頭斷面也要設(shè)置橫縫；要特別注意橋頭搭板前水穩(wěn)碎石的碾壓，如施工組織設(shè)計(jì)許可，建議先施工基層，后施工搭板。

2）橫縫應(yīng)與路面車道中心線垂直設(shè)置，接縫斷面應(yīng)是豎向平面。其設(shè)置方法：①壓路機(jī)碾壓完畢，沿端頭斜面開到下承層上停機(jī)過夜；②第二天將壓路機(jī)沿斜面開到前一天施工的基層上，用3m直尺縱向放在接縫處，定出基層面離開3m直尺的點(diǎn)作為接縫位置，沿橫向斷面挖除坡下部分混合料，清理干凈后，攤鋪機(jī)從接縫處起步攤鋪；③壓路機(jī)沿接縫橫向碾壓，由前一天壓實(shí)層上逐漸推向新鋪層，碾壓完畢再縱向正常碾壓；④碾壓完畢，接縫處縱向平整度應(yīng)符合規(guī)定要求。

6 結(jié)束語

本文通過施工實(shí)踐總結(jié)了水泥穩(wěn)定碎石基層的施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)。實(shí)踐證明，要取得合格的工程質(zhì)量，必須做到嚴(yán)格執(zhí)行《施工技術(shù)規(guī)范》的要求，細(xì)化技術(shù)方案，組織管理到位，精心控制好混合料的組成設(shè)計(jì)、施工過程各道工序、養(yǎng)生及交通管制等諸多環(huán)節(jié)，才能保證基層強(qiáng)度，減少裂縫的產(chǎn)生，提高水泥穩(wěn)定碎石基層及各結(jié)構(gòu)層的使用壽命。

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[責(zé)任編輯：謝慶云]