高速公路基層施工常見質(zhì)量問題缺陷及施工防范技術(shù)研究

閆 明

(山西省路橋第一工程有限責(zé)任公司)

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高速公路基層施工常見質(zhì)量問題缺陷及施工防范技術(shù)研究

閆 明

(山西省路橋第一工程有限責(zé)任公司)

目前早我國高速公路中大多采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，而水泥穩(wěn)定碎石基層以其建設(shè)成本低、整體性好等優(yōu)勢(shì)成為常用的半剛性基層材料。但由于半剛性基層材料對(duì)溫度、濕度變化較為敏感，容易發(fā)生開裂，重點(diǎn)針對(duì)高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工常見質(zhì)量問題及施工技術(shù)展開研究。

高速公路；基層；水泥穩(wěn)定碎石；施工防范

1 引 言

高速公路建設(shè)周期長(zhǎng)，施工成本高，目前我國的高速公路建設(shè)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，長(zhǎng)久以來為了滿足工程造價(jià)的需求，我國公路建設(shè)一支遵循“強(qiáng)基薄面”的理論，為保證路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，半剛性材料要具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。水泥穩(wěn)定碎石基層材料由于自身的材料特性，對(duì)溫度和濕度變化較為敏感，所以在使用過程中易產(chǎn)生裂縫，如果裂縫進(jìn)一步發(fā)展會(huì)引起瀝青路面面層反射裂縫的發(fā)生。所以為了保證瀝青路面的使用壽命，必須從源頭入手，嚴(yán)格控制基層施工質(zhì)量。結(jié)合目前我國水泥穩(wěn)定碎石施工的現(xiàn)狀，重點(diǎn)針對(duì)施工過程中引起質(zhì)量問題的因素進(jìn)行分析，并有針對(duì)性的采取措施。

2 高速公路基層施工常見質(zhì)量問題缺陷分析

2.1 基層混合料級(jí)配質(zhì)量變異性分析

水泥穩(wěn)定碎石基層材料的級(jí)配組成是關(guān)系到施工質(zhì)量的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。雖然規(guī)范中對(duì)集料的級(jí)配組成范圍進(jìn)行了規(guī)定，但大量的工程實(shí)踐表明，即使在規(guī)定的級(jí)配范圍之內(nèi)混合料級(jí)配的差異性變化也會(huì)對(duì)基層的施工質(zhì)量，特別是基層的抗裂性能和使用質(zhì)量造成顯著的影響。在研究過程中結(jié)合某高速公路實(shí)際基層施工狀況分析了級(jí)配變異規(guī)律和影響因素。在料場(chǎng)對(duì)10～31.5 mm、5～10 mm、0～5 mm三種規(guī)格的集料進(jìn)行取樣分析，通過計(jì)算獲得三種集料的級(jí)配變異系數(shù)如表1所示。

表1 集料單粒級(jí)級(jí)配變異系數(shù)

從結(jié)果來看，篩孔的粒徑越小其變異性系數(shù)也就越大。根據(jù)三種集料的級(jí)配情況合成目標(biāo)配合比，合成級(jí)配的變異性系數(shù)如表2所示。

表2 合成級(jí)配變異系數(shù)表

通過表2數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)合成級(jí)配的變異系數(shù)隨篩孔尺寸的減小而逐漸增大，但是其增長(zhǎng)幅度要相比集料變異系數(shù)要明顯減小，這說明通過合理的級(jí)配設(shè)計(jì)能夠有效的減小集料的變異性對(duì)基層施工質(zhì)量造成的影響。

2.2 基層混合料拌和變異性對(duì)施工質(zhì)量的影響

對(duì)于高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工需要采用專門的拌和設(shè)備以保證施工質(zhì)量的穩(wěn)定性，但在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中拌和質(zhì)量也存在變異性，易出現(xiàn)離析現(xiàn)象?；旌狭系陌韬唾|(zhì)量除受到級(jí)配變異性影響外還會(huì)受到混合料含水量、水泥劑量、拌和設(shè)備等因素的影響。共采集施工過程中含量梁數(shù)據(jù)280組，其分布狀況如表3所示。

表3 含水量檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

通過數(shù)據(jù)可以看出含水量數(shù)據(jù)存在較大的變異性，這主要是受到取樣過程中不均勻、檢測(cè)過程不嚴(yán)謹(jǐn)、溫度和風(fēng)力變化等因素的影響。

在壓實(shí)過程中，水泥穩(wěn)定碎石的含水量對(duì)最大干密度的大小能夠起到很大的作用，只有合適的含水量才能夠使得集料之間保持適當(dāng)?shù)膬?nèi)摩阻力。含水量小時(shí)壓實(shí)過程要克服較大的內(nèi)摩阻力作用，混合料較難達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度大小，含水量過大，相同壓實(shí)功作用下，混合料的干密度會(huì)逐漸減小，其強(qiáng)度就會(huì)受到影響，含水量與干密度的關(guān)系如圖1所示。

圖1 含水量與最大干密度關(guān)系

所以水泥穩(wěn)定碎石基層混合料只有在一定的含水量條件下才能達(dá)到最佳的壓實(shí)干密度。

2.3 水泥集料對(duì)基層施工質(zhì)量的影響

水泥劑量的大小直接關(guān)系到了基礎(chǔ)的強(qiáng)度大小，水泥劑量偏小會(huì)影響到基層強(qiáng)度的形成，水泥劑量偏大就容易導(dǎo)致基層的溫縮或干縮裂縫的發(fā)生。所以在實(shí)際施工過程中要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合確定水泥劑量。

3 高速公路基層施工質(zhì)量控制

3.1 級(jí)配設(shè)計(jì)

水泥穩(wěn)定碎石基層混合料主要是通過集料之間的嵌擠作用來形成骨架，水泥砂漿和細(xì)集料對(duì)骨架的內(nèi)部空隙進(jìn)行填充，從而形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)根據(jù)骨架組成形式可以分為懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)和骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，目前在高速公路基礎(chǔ)施工中常采用的結(jié)構(gòu)形式為骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)兼顧采取的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性能，在骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)水泥穩(wěn)定碎石基層混合料施工過程中采用的主要控制指標(biāo)為VCAmin

另外，水泥穩(wěn)定碎石基層混合料中水泥用量也會(huì)對(duì)級(jí)配造成顯著的影響，混合料中的水泥用量過少容易引起混合料的集料之間的松散程度增加，降低了材料的強(qiáng)度。如果水泥用量過大，水泥的水化熱作用較為明顯，也容易引起水泥穩(wěn)定碎石基層材料的溫縮或干縮裂縫的發(fā)生，同時(shí)也升高了工程造價(jià)。水泥穩(wěn)定碎石基層混合料中最佳水泥用量的確定主要通過最大干密度、最佳含水量和7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)來進(jìn)行綜合確定。

3.2 拌合設(shè)備設(shè)置

由于水泥穩(wěn)定碎石基層混合料中粗集料含量較多，所以在混合料的生成過程中必須要嚴(yán)格混合料的攪拌過程，保證攪拌的均勻性，避免離析現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)受生成條件和生產(chǎn)設(shè)備限制時(shí)，可以適當(dāng)?shù)奶岣呋旌狭系臄嚢钑r(shí)間，以便使得集料的分散更加均勻，另外也可以通過提高一次攪拌的材料的量來降低離析發(fā)生的概率，這主要是因?yàn)殡S著攪拌材料的增加，材料在攪拌過程中沸騰效應(yīng)會(huì)得到減弱，但要需要增加相應(yīng)的攪拌時(shí)間。在實(shí)際生產(chǎn)過程中要按照原材料的實(shí)際情況，進(jìn)行相應(yīng)的試拌來確定。

3.3 施工機(jī)械的配置

水泥穩(wěn)定碎石的基層早期強(qiáng)度的形成主要受到攤鋪和壓實(shí)兩個(gè)過程的影響，所以在施工過程中要合理的確定攤鋪機(jī)的施工參數(shù)，確定合理噸位的壓路機(jī)和相應(yīng)的壓實(shí)遍數(shù)。在攤鋪的過程中要結(jié)合水泥穩(wěn)定碎石材料的結(jié)構(gòu)組成，避免離析現(xiàn)象的產(chǎn)生，處理好縱向接縫問題。避免單幅攤鋪厚度過寬，相鄰攤鋪之間的攤鋪距離要控制在6 m左右。要保證攤鋪過程的連續(xù)不間斷，攤鋪機(jī)的攤鋪速度要控制在3～4 m/min左右，為了保證初期水泥穩(wěn)定碎石材料的平整度和強(qiáng)度，攤鋪機(jī)的前進(jìn)速度要和攤鋪機(jī)的震動(dòng)頻率之間保持相應(yīng)的適應(yīng)性。在攤鋪過程中要對(duì)布料器內(nèi)的混合料狀況進(jìn)行不定期檢測(cè)，避免離析的發(fā)生，同時(shí)要合理的調(diào)整螺旋布料器的工作高度，保證其能夠充分的對(duì)混合料進(jìn)行攪拌，布料器兩側(cè)的混合料高度要保證，這也是降低攤鋪機(jī)在全斷面內(nèi)離析現(xiàn)象的發(fā)生的重要措施。

對(duì)于水泥穩(wěn)定碎石基層混合料要盡量采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)成型，初壓過程中一般選擇高頻低振幅進(jìn)行碾壓，整個(gè)壓路機(jī)工作梯度要保持在攤鋪機(jī)之后30 m范圍內(nèi)，合理組合壓路機(jī)的噸位。壓實(shí)過程中要避免壓路機(jī)急走急停和隨意調(diào)轉(zhuǎn)方向。

3.4 接縫處理

在攤鋪過程中相鄰攤鋪機(jī)之間縱縫的重疊寬度要控制在5～10 cm左右，相鄰攤鋪機(jī)的攤鋪間隔時(shí)間不宜過長(zhǎng)，以免造成接縫位置處的集料失水變干?？v向接縫一般不做特殊處理。橫向接縫要做成平接縫形式，將上次鋪筑的尾端標(biāo)高和平整度不合要求的部分挖除,并將接觸面挖成垂直面,再接著往前鋪筑。

3.5 養(yǎng)生

當(dāng)基層完成一段鋪筑之后要及時(shí)做好養(yǎng)生工作，養(yǎng)生期一般不少于7 d，可以采用鋪設(shè)油毛氈進(jìn)行灑水養(yǎng)生，也可以采用乳化瀝青進(jìn)行養(yǎng)生，灑水養(yǎng)生期內(nèi)要注意足量均勻?yàn)⑺龊没鶎舆厒?cè)的混合料養(yǎng)生，養(yǎng)生期間要避免出現(xiàn)忽干忽濕現(xiàn)象發(fā)生，通過實(shí)際的施工發(fā)現(xiàn)，在基層材料鋪筑完成1～2 d內(nèi)噴灑透層油養(yǎng)生，能夠取得較好的養(yǎng)生效果，待進(jìn)行下一步施工之前需要對(duì)基層材料的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。

4 結(jié) 語

水泥穩(wěn)定碎石基層的整體性好，建設(shè)成本低，在我國高速公路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是其對(duì)溫度和濕度變化較為敏感，容易產(chǎn)生裂縫，從而影響路面結(jié)構(gòu)的整體壽命。從影響基礎(chǔ)施工質(zhì)量的常見問題入手，提出了相關(guān)針對(duì)性的解決措施，以期為高速公路的基層施工提供積極的參考。

[1] 尹冉.水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層施工與質(zhì)量控制技術(shù)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2007.

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2015-08-28

U416.217

C

1008-3383(2015)12-0027-02