大厚度水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層二次振動(dòng)拌和施工技術(shù)

葛建國(guó)，叢 珊，王 宇

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

大厚度水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層二次振動(dòng)拌和施工技術(shù)

葛建國(guó)，叢 珊，王 宇

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

無(wú)論是瀝青混凝土路面還是水泥混凝土路面，基層施工質(zhì)量對(duì)其使用耐久性的影響至關(guān)重要。大厚度二次振動(dòng)穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)推廣應(yīng)用將提高水泥穩(wěn)定基層施工質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。

大厚度；二次振動(dòng)拌和；基層施工

1 工藝原理

(1)振動(dòng)拌和是目前廣泛使用的雙臥軸攪拌機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，采用攪拌軸和攪拌葉片作為振動(dòng)源，強(qiáng)制攪拌與震動(dòng)強(qiáng)化相結(jié)合的水穩(wěn)級(jí)配碎石拌和實(shí)施方案，二次振動(dòng)拌和的機(jī)理是普通靜力拌和與振動(dòng)拌和相結(jié)合，一次拌和后混合料經(jīng)運(yùn)輸皮帶進(jìn)入振動(dòng)拌合設(shè)備進(jìn)行二次振動(dòng)拌和；高強(qiáng)度的振動(dòng)沖擊作用。振動(dòng)攪拌機(jī)在與普通拌和機(jī)同樣攪拌頻率前提下，攪拌裝置又釋放1 500次/min以上的彈力波，同時(shí)對(duì)混合料撞擊能量達(dá)到靜力攪拌機(jī)5倍以上。

(2)水穩(wěn)級(jí)配碎石骨料界面是混合料中最為薄弱環(huán)節(jié)，振動(dòng)攪拌的振動(dòng)作用使混合料顆粒的運(yùn)動(dòng)速度增大，增加了有效的碰撞次數(shù)，顯著增強(qiáng)了骨料與水泥石間的界面粘結(jié)強(qiáng)度，改善了水穩(wěn)級(jí)配碎石混合料中最為薄弱環(huán)節(jié)，提高混合料強(qiáng)度。

(3)改變基層分層攤鋪工藝，大厚度一次性攤鋪提高了基層整體承載能力，大大提高水穩(wěn)級(jí)配碎石耐久性，有效延長(zhǎng)路面的使用壽命。

2 工藝順序及操作要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

(1)進(jìn)場(chǎng)的原材料:必須按符合規(guī)范要求的試驗(yàn)方法、檢測(cè)頻率進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收，并按不同規(guī)格分開(kāi)存放，料場(chǎng)進(jìn)行硬化處置。

(2)拌合設(shè)備安裝：根據(jù)拌合站設(shè)計(jì)圖進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸、深度進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)澆筑，確保混凝土強(qiáng)度符合要求，注意混凝土澆筑溫度，特殊情況下采取保溫養(yǎng)生確?；炷翉?qiáng)度，混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求，方可進(jìn)行拌合站吊裝；

(3)施工配合比的確定:由實(shí)驗(yàn)室確定的目標(biāo)配合比，施工前調(diào)試好拌合機(jī)，由試驗(yàn)人員做好組成配比的校對(duì)，確定并提出滿足要求的配合比，確定水泥劑量曲線圖以及最佳含水率、最大干容重。調(diào)試拌和設(shè)備時(shí)，找出各料斗閘門(mén)的開(kāi)啟刻度，以確保按設(shè)計(jì)配合比拌和。先要測(cè)定各種原材料的流量—開(kāi)度曲線，然后按拌和設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)率及各種原材料的設(shè)計(jì)重量比計(jì)算各自的要求流量，從流量—開(kāi)度曲線上可查出各個(gè)閘門(mén)的開(kāi)啟刻度，按得出的刻度試拌一次，測(cè)定其級(jí)配、含水率及水泥劑量，如有誤差則個(gè)別調(diào)整后再試拌，直到混合料達(dá)到拌和均勻，色澤一致，級(jí)配合理。

(4)路床交驗(yàn)及測(cè)量放樣

施工前檢查：在基層施工前首先要對(duì)下承層的強(qiáng)度、彎沉值、壓實(shí)度、寬度、中線偏位、標(biāo)高、平整度進(jìn)行綜合檢驗(yàn)評(píng)定，要符合 《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80-2004)的要求。

2.2 混合料的拌制及運(yùn)輸

(1)拌合設(shè)備

①拌合站地面積為30 000 m2，拌合站內(nèi)料場(chǎng)進(jìn)行硬化，并修筑場(chǎng)區(qū)道路和排水溝。

②各種材料分倉(cāng)儲(chǔ)存，嚴(yán)防混雜、積水及污染，水泥或散裝倉(cāng)庫(kù)防雨、防潮措施完備。

③實(shí)驗(yàn)室向拌合站提供配合比，并標(biāo)定計(jì)量一起的準(zhǔn)確性。

(2)混合料拌和

①拌和采用1臺(tái)800 T/h產(chǎn)量的穩(wěn)定礫料專用拌和機(jī)、1臺(tái)德通穩(wěn)定土振動(dòng)拌合機(jī)拌和，水泥采用螺旋輸送稱計(jì)量，集料采用皮帶電子稱控制流量，水用流量計(jì)控制，各種操作均在控制室中采用配置專用軟件的電腦進(jìn)行監(jiān)控。操控：開(kāi)機(jī)：裝車上料皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)→振動(dòng)拌合機(jī)啟動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)正常后→第一次拌和設(shè)備啟動(dòng)→料倉(cāng)上料皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)→供水→上料；停機(jī)：首先將供料倉(cāng)停止上料→供水關(guān)→第一拌缸停停機(jī)→振動(dòng)二次拌合機(jī)停機(jī)→裝車上料皮帶停。

②操作人員應(yīng)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)，要明確崗位職責(zé)，制定操作規(guī)程。

③拌和過(guò)程要求經(jīng)常目測(cè)，保證拌合料均勻，顏色一致。

④拌和注意事項(xiàng)。

(3)拌和質(zhì)量檢查。

①在拌和過(guò)程中，操作人員及試驗(yàn)員要經(jīng)常目測(cè)混合料的顏色和含水量，發(fā)現(xiàn)異常厚停拌檢查。

②按規(guī)范要求，按拌和產(chǎn)量做集料級(jí)配試驗(yàn)，水泥計(jì)量試驗(yàn)，含水量試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限強(qiáng)度試驗(yàn)，其頻率為驗(yàn)收、檢查頻率的2倍。

③拌和、試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)鋪筑密切聯(lián)系、互通信息。

(4)拌合料的運(yùn)輸

①混合料的運(yùn)輸應(yīng)考慮拌和攤鋪能力，運(yùn)輸距離，道路狀況，車輛應(yīng)盡量選擇大噸位運(yùn)輸車。

②自卸車運(yùn)輸前車廂內(nèi)進(jìn)行清理，防止其它雜物污染混合料。

③從第一次在拌合機(jī)內(nèi)加水拌和到完成壓實(shí)工作的時(shí)間不超過(guò)3 h?；旌狭险谑a覆蓋防水分蒸發(fā)，并保持裝載高度均勻以防離析。

2.3 攤鋪程序

攤鋪采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)全幅階梯狀攤鋪,底基層分兩層攤鋪。

(1)松鋪系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)松鋪系數(shù)進(jìn)行,在施工階段要根據(jù)所得到檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

(2)用數(shù)控平衡梁方法控制攤鋪高程。

(3)將攤鋪機(jī)置于正確位置,根據(jù)攤鋪寬度調(diào)整好熨平板寬度,根據(jù)松鋪系數(shù)墊好方木塊,使自動(dòng)找平儀傳感器上的坡度尺與路基橫坡一致,并用橫向拉線校核,兩側(cè)掛鋼絲。

(4)采取整幅攤鋪，攤鋪混合料時(shí)要?jiǎng)蛩傩旭偅虚g不宜中斷。攤鋪機(jī)攤鋪寬度要求≥16 m，最大攤鋪厚度≤40 cm，攤鋪機(jī)行進(jìn)速度1.5 m/min，夯錘開(kāi)度按照試驗(yàn)段混合料初始?jí)簩?shí)度達(dá)到90%的攤鋪機(jī)夯錘開(kāi)度數(shù)值設(shè)定，并根據(jù)拌合機(jī)的生產(chǎn)能力及與施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)距配備足夠的運(yùn)輸車輛，盡可能減少中途停機(jī)再起動(dòng)而產(chǎn)生波浪,做到拌料速度與攤鋪速度一致。保證攤鋪機(jī)進(jìn)料倉(cāng)飽滿，同時(shí)防止料倉(cāng)前堆放過(guò)多影響機(jī)械正常工作，防止出現(xiàn)斷料和壓料的情況，前者容易造成多余的施工接茬，影響整體性，后者容易造成混合料堆集時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而不能使用，造成浪費(fèi)；同時(shí)拌合站應(yīng)保證至少有3臺(tái)車輛準(zhǔn)備接料。

(5)攤鋪?zhàn)⒁馐马?xiàng)

①汽車卸料進(jìn)程中,防止汽車撞擊攤鋪機(jī)而使鋪筑層出現(xiàn)波浪。

②應(yīng)連續(xù)供料,當(dāng)待料時(shí)不應(yīng)將機(jī)內(nèi)的混合料全部攤完,保證料斗中有足夠的存料。

③檢測(cè)員要跟機(jī)檢測(cè)高程、平整度,及時(shí)將信息反饋給操作手。不符合要求時(shí),人工及時(shí)認(rèn)真處理。

2.4 橫縫的處理

(1)橫縫盡量設(shè)在橋頭搭板處

(2)橫縫設(shè)置方法,在攤鋪混合料末端后,人工將末端混合料清理整齊,緊靠混合料放兩根方木,方木高度與壓實(shí)層厚相同,整平緊靠方木的混合料。在方木的另一側(cè)用碎石回填約2 m長(zhǎng),其高度高出方木幾厘米。用壓路機(jī)碾壓密實(shí)。

2.5 養(yǎng)護(hù)

碾壓結(jié)束后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),經(jīng)常保持表面濕潤(rùn),養(yǎng)護(hù)期內(nèi)除灑水車外,其它車輛不得通行，也可采用立即施工瀝青封層的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

水泥穩(wěn)定碎石基層在保持和提高路面強(qiáng)度的前提下，應(yīng)用振動(dòng)攪拌技術(shù)可以將水泥劑量降低1%～2%，至少節(jié)約水泥20%以上。經(jīng)測(cè)算，每m3混合料可以節(jié)約人民幣6～12元，本方法可提高基層裂縫間距至80～100 m以上，減少瀝青路面早期破壞、延長(zhǎng)路面使用壽命，保守估計(jì)延長(zhǎng)路面使用壽命3年以上，按3年計(jì)算，則收益率至少為路面工程總投資(設(shè)計(jì)年限按12和15年計(jì))的20%～25%(3年/15年～3年/12年)，以往收縮裂縫間距20～30 m，減少收縮裂縫80%以上，可預(yù)測(cè)每年節(jié)約裂縫養(yǎng)護(hù)費(fèi)用3 000～5 000元/km，按12年設(shè)計(jì)年限計(jì)算，可節(jié)約裂縫養(yǎng)護(hù)費(fèi)約3.6～6萬(wàn)元/km；所以其經(jīng)濟(jì)效益潛力巨大。

3.2 社會(huì)效益

水穩(wěn)級(jí)配碎石基層公路常采用的一種結(jié)構(gòu)形式，大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層二次振動(dòng)拌和施工工法技術(shù)應(yīng)用大幅提升水泥穩(wěn)定碎石混合料宏觀及微觀勻質(zhì)性，提高半剛性基層強(qiáng)度，為減少水泥用量，增強(qiáng)水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)耐久性，建設(shè)耐久型長(zhǎng)壽命路面創(chuàng)造了巨大空間。大幅減少了7 d取芯不成或彎沉不夠造成工程返工的風(fēng)險(xiǎn)；維護(hù)成本降低和產(chǎn)能大幅提高；減少因養(yǎng)護(hù)工作帶來(lái)的交通不暢通產(chǎn)生社會(huì)效應(yīng)，水泥用量能夠安全地采用《細(xì)則》下限和底限，既實(shí)現(xiàn)了國(guó)家交通公路事業(yè)節(jié)約低碳可持續(xù)發(fā)展的要求，又大幅減少了半剛性基層各種結(jié)構(gòu)自身原因造成的裂縫，為國(guó)家耐久型長(zhǎng)壽命路面建設(shè)提供重要技術(shù)支撐；減少維修次數(shù)，提升使用壽命，社會(huì)效益顯著。

3.3 環(huán)境效益

本技術(shù)實(shí)施過(guò)程基本不產(chǎn)生環(huán)境污染，能夠保持環(huán)境和諧；使用本技術(shù)達(dá)到同等強(qiáng)度使用水泥少，從而減少水泥用量，減少生產(chǎn)水泥原材料開(kāi)采、運(yùn)輸，保護(hù)資源減少環(huán)境影響。

U412

B

1008-3383(2017)08-0013-02

2016-09-30

葛建國(guó)(1980-)，男，總工程師。