水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層施工平整度的影響因素分析及控制措施

劉曄

摘要：水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層是沿海港口道路堆場工程應(yīng)用最為廣泛的基層結(jié)構(gòu)，其施工平整度直接影響整個場坪的平整度，從而影響整個港區(qū)物流機(jī)械的智能化發(fā)展，因此提高水泥穩(wěn)定碎石基層的平整度有重要的意義。本文結(jié)合了一個較為成功為案例，提出了提高水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層施工平整度的措施，取得了良好的實(shí)踐效果。

Abstract： The cement stabilized crushed stone structural layer is the most widely used basic structure of the coastal port yard. The smoothness of the construction directly affects the smoothness of the whole field， which affects the intelligent development of the whole port logistics machinery. So it is of great significance to improve the smoothness of the cement stabilized crushed stone base. In this paper， combined with a successful case， the measures to improve the construction smoothness of the cement stabilized crushed stone layer are put forward， and good results have been achieved in practice.

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石；平整度；施工工藝；影響因素；控制措施

Key words： cement stabilized gravel；smoothness；construction technology；influencing factors；control measures

中圖分類號：U416.214 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）04-0072-03

0 引言

隨著我國沿海港口建設(shè)和物流運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，沿海地區(qū)對大型貨運(yùn)庫場的需求量與日俱增，特別是在大型深水綜合型港口陸域，各種集裝箱堆場、雜散貨堆場的建設(shè)規(guī)模越來越大。由于物流機(jī)械化和智能化是現(xiàn)代港口陸域堆場的重要特征，為適應(yīng)機(jī)械設(shè)備的自動化，對現(xiàn)場港口陸域堆場的結(jié)構(gòu)層平整度提出了更高的要求，只有結(jié)構(gòu)層平整度滿足物流機(jī)械智能控制的使用要求，機(jī)械設(shè)備才可以準(zhǔn)確的定位集裝箱等貨場內(nèi)各作業(yè)區(qū)的位置，并自動識別指定位置上的集裝箱箱號執(zhí)行相應(yīng)的操作。

水泥穩(wěn)定碎石是以級配碎石作骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙并按嵌擠原理攤鋪壓實(shí)的結(jié)構(gòu)層，是目前大型道路堆場工程中采用最為廣泛的基層結(jié)構(gòu)層形式。提高水泥穩(wěn)定碎石基層的施工平整度是保證道堆工程整體施工平整度的最為關(guān)鍵的工序。影響水泥穩(wěn)定碎石基層平整度的因素主要有原材料質(zhì)量、拌制、運(yùn)輸、攤鋪和養(yǎng)護(hù)等幾個環(huán)節(jié)。本文將結(jié)合一項(xiàng)比較成功的工程實(shí)例對影響水泥穩(wěn)定碎石基層平整度因素進(jìn)行分析，并就如何采取措施提高施工平整度做一些探究。

1 實(shí)例工程概括

青島前灣聯(lián)合集裝箱碼頭某重箱堆場工程位于青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)前灣港南港區(qū)、辛島村北，施工范圍為碼頭泊位前沿線向陸側(cè)77.6m開始，至縱深約248m的區(qū)域（包括12條集裝箱起重機(jī)軌道梁），總面積約9.7萬m2。工程內(nèi)容主要為該區(qū)域范圍內(nèi)的道路堆場工程、雨水工程、給水工程、電氣管線安裝、通信監(jiān)控工程等。

本工程道路堆場主要結(jié)構(gòu)層自下往上分別為原場地整平層、20cm厚級配碎石基層、兩層25cm厚水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層、3cm厚砂墊層和10cm厚聯(lián)鎖塊鋪筑層。本工程為了適應(yīng)場區(qū)龍門吊自動化裝卸集裝箱的要求，確保聯(lián)鎖塊鋪筑層的平整度，業(yè)主對本工程水泥穩(wěn)定碎石基層的平整度提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，由原規(guī)范值提高為15mm偏差的平整度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝

本工程道路和堆場的基層采用水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層，根據(jù)面層荷載的不同，設(shè)計(jì)分為36cm、52cm兩種形式。本工程設(shè)計(jì)要求水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)度不小于98%，7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于4.0MPa。

2.1 原材料質(zhì)量要求及水泥穩(wěn)定碎石配合比的確定

水泥：選用終凝時(shí)間大于6小時(shí)；初凝時(shí)間大于3小時(shí)的低標(biāo)號硅酸鹽散裝水泥。

碎石：集料最大粒徑不應(yīng)超過31.5mm；集料硫酸鹽含量不超過0.25%；壓碎值<30%，碎石應(yīng)具有良好的級配，以保證表面密封良好。級配的范圍應(yīng)符合表1碎石級配范圍。

根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)技術(shù)要求，通過試拌確定以下水泥穩(wěn)定碎石配合比，每立方米水泥穩(wěn)定碎石材料用量為：水泥100kg；0-5mm級配碎石801kg；5-31.5mm級配碎石1202kg；淡水88kg。

2.2 工藝流程

典型施工→施工測量→拌料→運(yùn)輸→攤鋪→碾壓→養(yǎng)護(hù)

2.3 主要施工方法

2.3.1 典型施工

正式施工前選擇一塊具有代表性的區(qū)域（面積400m2）進(jìn)行典型施工，主要檢驗(yàn)水泥穩(wěn)定碎石拌料、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)等施工工藝的合理性以及擬投入使用機(jī)械設(shè)備的可靠性；最重要的是計(jì)算出該配合比水泥穩(wěn)定碎石在合理施工工藝下的松鋪系數(shù)。

2.3.2 拌和機(jī)拌料

根據(jù)本工程的要求，水泥穩(wěn)定碎石采用現(xiàn)場穩(wěn)定粒料攪拌站集中攪拌。采用強(qiáng)制性拌和機(jī)進(jìn)行拌和，電子計(jì)量，與攪拌能力配套的自卸車運(yùn)輸穩(wěn)定土。

拌和站設(shè)防雨棚，以確保不因集料含水量變化太大而影響基層施工質(zhì)量，碎石、河砂根據(jù)施工進(jìn)度，集中儲備。對已選備的材料，按材料使用要求進(jìn)行各項(xiàng)檢測。

穩(wěn)定粒料攪拌站使用前應(yīng)進(jìn)行率定。施工前先檢查、測定混合料級配、含水量及灰劑量是否滿足要求，確認(rèn)無誤后再進(jìn)行調(diào)拌。實(shí)際拌和生產(chǎn)中，根據(jù)當(dāng)時(shí)天氣及現(xiàn)場情況及時(shí)調(diào)整含水量，使混合料運(yùn)至現(xiàn)場攤鋪后碾壓時(shí)的含水量不小于最佳含水量的2%。

2.3.3 下承層驗(yàn)收

施工前對級配碎石墊層按質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，包括寬度、坡度、標(biāo)高、表面平整度、壓實(shí)度、預(yù)留管線的埋設(shè)等，如有不滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范之處，及時(shí)予以調(diào)整。

2.3.4 施工測量

測量人員按施工圖紙用全站儀施放出水泥穩(wěn)定碎石基層的中線，打設(shè)標(biāo)志樁，并用油漆在其上劃好標(biāo)高線控制鋪設(shè)標(biāo)高。

2.3.5 混合料運(yùn)輸及攤鋪

混合料拌好后應(yīng)盡快運(yùn)送到施工現(xiàn)場，氣溫高運(yùn)距遠(yuǎn)時(shí)，車上混合料用帆布加以覆蓋，以防水分過分損失。材料裝車時(shí)，應(yīng)控制每車裝料量基本相等。攤鋪施工時(shí)，采用攤鋪機(jī)分層攤鋪，25cm以下厚度的一次攤鋪成形，25cm以上厚度的分兩層攤鋪。松鋪系數(shù)根據(jù)典型施工的試驗(yàn)段的數(shù)據(jù)確定為1.35。

2.3.6 碾壓

根據(jù)區(qū)段寬度、壓路機(jī)的輪寬和輪距的不同，制定碾壓方案，使各部分碾壓到的次數(shù)相同，碾壓遍次為6-8遍，路面的兩側(cè)應(yīng)多壓2～3遍，靠近結(jié)構(gòu)的邊緣及壓路機(jī)無法作業(yè)處采用沖擊夯夯實(shí)。

2.3.7 養(yǎng)護(hù)

水泥碎石基層施工完畢后，立即開始養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)采用灑水車灑水，草簾覆蓋、保濕養(yǎng)護(hù)的方式，每天灑水次數(shù)視天氣而定，應(yīng)保持表面潮濕，養(yǎng)護(hù)期不少于10天。

3 影響水泥穩(wěn)定碎石基層平整度的因素分析

本工程水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層按以上施工工藝施工完成800m2面積后，使用2m長靠尺驗(yàn)收，平整度在15mm以下的測點(diǎn)僅占總測點(diǎn)數(shù)量61%，未達(dá)到80%的合格率標(biāo)準(zhǔn)。檢查水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)的表面后，發(fā)現(xiàn)大面比較均勻，但局部存在凸起或凹陷；接茬出存在碾壓不均勻現(xiàn)象，造成接茬處出現(xiàn)凹陷；存在“集料窩”的缺陷；邊界處水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)度不夠，且標(biāo)高偏低；部分區(qū)域有波浪起伏的現(xiàn)象，且有松散和起皮的現(xiàn)象。

結(jié)合存在的問題，檢查施工的各個環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)以下因素對水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層平整度有較明顯影響。

3.1 下承層平整度的影響

本工程下承層為20cm厚級配碎石基層，下承層的平整度直接影響水泥穩(wěn)定碎石層的平整的，下承層存在較大凸起和凹陷時(shí)僅考水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層找平是比較困難的，特別是對于存在凹陷的部位，補(bǔ)料壓平的操作難度較大。

3.2 水泥穩(wěn)定碎石拌料質(zhì)量的影響

由于拌制水泥穩(wěn)定碎石的三種材料水泥、石粉、碎石本身就存在不均勻性，即使在拌制過程中進(jìn)行了混合，但任然存在石粉和碎石拌制不均勻的現(xiàn)象，這樣在相同1.35的松鋪系數(shù)和同樣拌制工藝的情況下，可能造成局部壓實(shí)面的不平整，但不會對平整度造成特別的大的影響。拌制過程中影響平整度最明顯的因素在于拌料出機(jī)的含水量控制。

根據(jù)典型施工本配合比水泥穩(wěn)定碎石的最佳壓實(shí)含水率在5.2%，但實(shí)際出機(jī)后運(yùn)輸至現(xiàn)場后的含水量控制難度比較大，受施工效率、運(yùn)輸距離、環(huán)境溫度和濕度等多方面的因素影響，應(yīng)及時(shí)測定各原材料的含水量適時(shí)對拌制配合比進(jìn)行微調(diào)，但抽測原材料具有一定局限性，大量存儲的原材料內(nèi)外部含水量差異較大，難于準(zhǔn)確控制。這樣就造成出機(jī)后運(yùn)輸至現(xiàn)場的水泥穩(wěn)定碎石含水量不穩(wěn)定，含水量過大，就會出現(xiàn)混合料粘輪或碾壓至壓路機(jī)輪邊的情況，不利于平整度和壓實(shí)度的控制。含水量過小會引起拌制、出料和攤鋪過程中離析，造成部分部位粗集料集中，壓縮量偏小，而相反細(xì)集料集中的部位壓縮量偏大，這樣就可能形成壓實(shí)面的不平整現(xiàn)象。

3.3 攤鋪和碾壓工藝的影響

根據(jù)對現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)的觀察，存在局部“集料窩“的部位除了由于拌制不均勻的因素影響，最主要的原因是攤鋪機(jī)輸料絞龍攤料過程中易于將粗集料向兩邊輸送而細(xì)集料相對向中間集中，特別是當(dāng)含水量低于最佳含水率時(shí)極易產(chǎn)生“集料窩”的現(xiàn)象；碾壓工藝對平整度也有很大程度的影響，水泥穩(wěn)定碎石在拌制和攤鋪過程中不可能保證絕對均勻，很大程度需要壓實(shí)能量來調(diào)整平整度，因此必須保證碾壓的遍次、時(shí)機(jī)以及壓實(shí)能量，這樣才能達(dá)到壓實(shí)同時(shí)找平的目的。

3.4 施工邊界和工作縫的影響

施工邊界由于缺乏約束，造成邊界水泥穩(wěn)定碎石的相對壓實(shí)度偏小，同時(shí)造成標(biāo)高偏低的情況，影響施工平整度。工作縫處理的好壞也直接影響平整度，橫縫處容易產(chǎn)生跳點(diǎn)，縱縫處理不當(dāng)容易產(chǎn)生凹陷或橫向坡度不統(tǒng)一的情況。

3.5 養(yǎng)護(hù)的影響

由于養(yǎng)護(hù)不及時(shí)可能造表面起皮的現(xiàn)象，影響平整度，同時(shí)由于過早的通行車輛也可能造成平整度欠佳的情況。

4 控制措施

4.1 控制下承層的平整度

本工程下承層為級配碎石基層，為保證級配碎石基層的平整度，設(shè)置1組測量人員專職檢測人員控制刮平機(jī)施工級配碎石基層的平整度，同時(shí)另指派1組測量人員配合人工找平級配碎石基層，并及時(shí)進(jìn)行碾壓，確保該層結(jié)構(gòu)層的平整度和壓實(shí)度。

4.2 嚴(yán)格控制原材料和拌制質(zhì)量

保證原材料的級配符合要求，粒徑相對均勻，確保整個施工期間采用統(tǒng)一石料源，在細(xì)集料和粗集料上料前用裝載機(jī)按比例進(jìn)行翻拌后，提高混合料的均勻程度。另一方面可以在允許范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)高細(xì)集料含量調(diào)低粗集料含量，降低因布料絞龍將粗集料向兩邊攤鋪情況發(fā)生。

嚴(yán)格控制拌制過程中含水量的調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)測定各原材料的含水量，合理調(diào)整拌制用水量確保混合料的含水量在最佳含水量的（±1%～±2%）范圍內(nèi)。

混合料拌好后應(yīng)盡快運(yùn)送到施工現(xiàn)場，氣溫高運(yùn)距遠(yuǎn)時(shí)，車上混合料用帆布加以覆蓋，以防水分過分損失。材料裝車時(shí)，應(yīng)控制每車裝料量基本相等。

4.3 攤鋪過程中平整度的控制

運(yùn)輸水泥穩(wěn)定碎石的運(yùn)輸車輛采用統(tǒng)一型號自卸汽車，每車次裝料量較為穩(wěn)定，同時(shí)配置充足的裝卸車輛，做到混合料等攤鋪機(jī)，保證攤鋪機(jī)可以以2.5m/min左右的速度勻速連續(xù)攤鋪混合料，避免停車中斷攤鋪后出現(xiàn)跳點(diǎn)，或由于攤鋪機(jī)攤鋪速度不均勻造成虛鋪料飽滿程度不同壓實(shí)后出現(xiàn)波浪起伏的情況。

在同一料場供料的區(qū)段內(nèi)，由遠(yuǎn)到近按計(jì)算好的距離卸置混合料于下承層上，并且料堆每隔一定距離留一缺口。材料堆置時(shí)間不宜過長，應(yīng)做到隨到隨鋪而不能延遲。

攤鋪施工時(shí)，測量控制要應(yīng)力求平整加密高程控制點(diǎn)，并具有設(shè)計(jì)要求的坡度，并嚴(yán)格松鋪系數(shù)1.35放測攤鋪機(jī)高程控制線。

設(shè)專人對攤鋪料的離析情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有粗集料集“窩”現(xiàn)象及時(shí)挖除，換補(bǔ)新料。

4.4 碾壓過程中平整度的控制

根據(jù)區(qū)段寬度、壓路機(jī)的輪寬和輪距的不同，確定相應(yīng)碾壓方案，使各部分碾壓到的次數(shù)盡量相同，靠近結(jié)構(gòu)的邊緣及壓路機(jī)無法作業(yè)處采用沖擊夯夯實(shí)。施工中應(yīng)善于摸索，注意積累經(jīng)驗(yàn)，掌握最佳碾壓方法，利用好振動壓路機(jī)振動時(shí)壓實(shí)能力，達(dá)到碾壓找平的目的。碾壓遵循“先輕后重，先邊后中”的施工順序，在原料處于最佳含水量的狀態(tài)下進(jìn)行。

水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層攤鋪具備一定工作區(qū)段后，且混合料的含水量為最佳含水量（±1%～±2%）時(shí)，立即用振動壓路機(jī)（不開振動）碾壓一遍，然后振動碾壓，壓實(shí)時(shí)遵循先輕后重，先慢（1.0～1.7km/h）后快（2.0～2.5km/h）的原則。碾壓時(shí)，后輪重疊1/2輪寬并超過兩段的接縫處。碾壓6～8遍，邊緣部分多壓2～3遍，直至達(dá)到要求壓實(shí)度且表面無明顯輪跡。碾壓過程中如有松散、起皮等現(xiàn)象，及時(shí)翻開重新拌和，或挖除后，換填新料。

為提高平整度，嚴(yán)禁用壓路機(jī)在已部分終凝的水泥穩(wěn)定碎石層上碾壓或行駛，破壞結(jié)構(gòu)層的整體性，同時(shí)造成平整度的欠缺。

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，保證平整的水泥穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層表層不受破壞。

在最后兩次碾壓結(jié)束前，用平地機(jī)再終平一次。終平必須仔細(xì)進(jìn)行，將局部高出部分刮除并掃出場外，對局部低洼處不再進(jìn)行找補(bǔ)，采用壓路機(jī)碾壓找平一次后，整體碾壓最后一遍。

4.5 橫向接縫處理

每一工作段結(jié)束或因故中斷兩小時(shí)以上，必須做橫向接縫。橫向接縫做法如下：人工將末端混合料弄整齊，緊靠混合料放兩根方木，方木高度應(yīng)與混合料壓實(shí)厚度相同；整平緊靠方木的混合料，方木的另一側(cè)用砂礫或碎石回填約3m長，其高度應(yīng)高出方木幾厘米，將混合料碾壓密實(shí)，下一工作段施工前，將砂礫或碎石及方木除去，并將下承層清掃干凈，攤鋪機(jī)由已壓實(shí)層的末端，重新攤鋪混合料，壓路機(jī)隨新開工作段一同碾壓，接縫處碾壓完成后用2m靠尺進(jìn)行檢查，達(dá)不到平整度要求的，及時(shí)用平地機(jī)或人工刮平。

4.6 縱向接縫的施工邊界的處理

施工時(shí)，盡可能采用滿幅攤鋪，不能采用一臺機(jī)械滿幅攤鋪時(shí)，采用兩臺機(jī)械一前一后相隔5～10m同步向前攤鋪，并一起進(jìn)行碾壓。在不能避免縱向接縫的情況下，采用垂直相接縱縫，并符合下列要求：在前一幅攤鋪時(shí)，在靠中央的一側(cè)用方木作支撐，其高度與水泥穩(wěn)定碎石的壓實(shí)厚度相同，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，在攤鋪另一幅前，拆除支持方木，施工邊界處亦按上述方法處理。

以上接縫處理方法中，關(guān)鍵應(yīng)確保方木頂面平整度和坡度正確，以達(dá)到控制接縫區(qū)域平整度的目的。

4.7 養(yǎng)護(hù)及交通管制

水泥碎石基層施工完畢后，立即開始養(yǎng)護(hù)，保持水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層表面潮濕，同時(shí)合理安排砂墊層的攤鋪，起到保水的作用。養(yǎng)生期以及保濕期內(nèi)，施工范圍設(shè)置警示牌及路障進(jìn)行交通管制，不允許任何車輛在基層上行駛，防止損壞基層。待基層強(qiáng)度達(dá)到通行施工車輛的程度放開交通管制。

5 結(jié)語

通過采取以上措施，本工程水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層的施工平整度得到了很好的控制，平整度達(dá)到了15mm的擬定控制標(biāo)準(zhǔn)，用2m靠尺檢查驗(yàn)收，平整度合格率在90%以上，且全部壓實(shí)度檢測均符合規(guī)范規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，不僅實(shí)現(xiàn)了更高的平整度控制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)層的整體施工質(zhì)量，從而保證了后續(xù)聯(lián)鎖塊鋪筑的施工平整度，為港區(qū)實(shí)現(xiàn)物流機(jī)械自動化打下基礎(chǔ)。

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