水泥穩(wěn)定碎石在港口道堆工程中的施工及質(zhì)量控制

吳偉明

摘要：通過上海國際航運(yùn)中心洋山深水港區(qū)（二期）蘆潮輔助作業(yè)區(qū)（I）標(biāo)工程的實(shí)踐和總結(jié)，結(jié)合我國公路和港口工程有關(guān)基層強(qiáng)度控制的對(duì)比，淺談水泥穩(wěn)定碎石從材料的選用、拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓和養(yǎng)生等各個(gè)環(huán)節(jié)在港口道堆工程中的施工技術(shù)問題及質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石；港口道堆工程；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：U655.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-7973（2016）03-0042-02

水泥穩(wěn)定碎石作為一種半剛性材料，具有早期強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好、板體性能好及承載能力大、施工技術(shù)簡單、料源豐富且比較經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，在公路工程中得到廣泛應(yīng)用。在港口道堆工程中，應(yīng)用較多的基層及底基層材料主要是石灰工業(yè)廢渣穩(wěn)定土（例如三渣等）、級(jí)配碎石、級(jí)配礫石以及貧混凝土，水泥穩(wěn)定碎石的使用較少。但是由于水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量直接影響面層的質(zhì)量，受施工過程的影響因素很多，質(zhì)量難于控制；而且水泥穩(wěn)定層的溫度收縮和干燥收縮又會(huì)引發(fā)柔性路面的反射裂縫。為此，在港口道堆工程中加強(qiáng)水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程控制是非常重要的。

上海國際航運(yùn)中心洋山深水港區(qū)（二期）蘆潮輔助作業(yè)區(qū)（1標(biāo)）道路堆場工程面積約6.81萬平方米。鋪面為混凝土面層，基層采用水泥穩(wěn)定碎石，底基層分別采用了級(jí)配碎石和宕渣。工程中關(guān)于水泥穩(wěn)定碎石的兩種斷面結(jié)構(gòu)形式如下：

1施工前的主要技術(shù)準(zhǔn)備

水泥穩(wěn)定碎石屬于水泥穩(wěn)定土的一種，是在級(jí)配碎石中摻人適量水泥，按照一定技術(shù)要求，使拌和均勻的混合料在最佳含水量時(shí)壓實(shí)，并經(jīng)養(yǎng)護(hù)成型后，以提高其力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的一種施工方法。

1.1原材料的要求

水泥。水泥是影響水泥穩(wěn)定碎石質(zhì)量的關(guān)鍵。由于水泥穩(wěn)定碎石的成型必須在終凝前完成，而原材料的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓須有足夠的時(shí)間，因此，不能用快硬水泥、早強(qiáng)水泥。一般選用緩凝型普通硅酸鹽水泥。初凝時(shí)間要求在3h以上，終凝時(shí)間不少于6h。為了有利于拌合及劑量上的控制，宜采用較低標(biāo)號(hào)的水泥（如32.5級(jí)）。

碎石。碎石應(yīng)為堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、無風(fēng)化的石灰?guī)r料，其顆粒應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定的級(jí)配組成。碎石的有機(jī)雜質(zhì)含量應(yīng)小于2%，其最大粒徑不應(yīng)大于31.5mm，壓碎值小于30%。碎石粒徑偏大，則粒料間的粘接力不足，受力顆粒極易松散，整體性差；若粒徑偏小，基層強(qiáng)度不夠，預(yù)防溫縮、干縮裂縫的能力越弱。級(jí)配取用中值范圍，且小于0.075mm顆粒不宜大于5%，塑性指數(shù)宜小于4。

水。水應(yīng)清潔不含有害雜質(zhì)，凡是飲用水（含牲畜飲用水）均可用于水泥穩(wěn)定碎石的施工。

1.2配合比的確定

在原材料選定后，進(jìn)行混合料的配合比設(shè)計(jì)，配合比設(shè)計(jì)主要是確定水泥用量、最佳含水量。

水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度在很大程度上取決于水泥的摻入比例，水泥摻人比例增加，混合料的強(qiáng)度也隨之增加。但是水泥劑量過大，易產(chǎn)生負(fù)作用，造成收縮和裂縫，也不經(jīng)濟(jì)。水泥劑量小，強(qiáng)度不夠，起不到很好的膠結(jié)骨料的作用。水泥用量宜控制在3.5%～6.0%之間。

含水量也是影響水泥穩(wěn)定碎石質(zhì)量的又一項(xiàng)重要控制指標(biāo)。水分在壓實(shí)過程中起潤滑作用，壓實(shí)時(shí)的含水量控制是否合適往往決定著壓實(shí)效果。如果含水量過低小于最佳含水量2%，基層表面松散，碾壓容易起皮，混合料難以成型，壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。如果含水量大于最佳含水量2%，碾壓有明顯輪跡，混合料粘輪。有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)局部彈簧，成型后會(huì)有明顯的干縮裂縫。最佳含水量應(yīng)控制在5%～7%之間，考慮到混合料在運(yùn)輸、碾壓過程中的水分散失，施工過程中對(duì)水的含量應(yīng)控制在比最佳含水量大1%左右。

水泥劑量按重量比，由試驗(yàn)室按4%、5%、6%三組水泥劑量配制同一種摻配級(jí)配碎石的混合料，分別制件五組，測(cè)定試件在規(guī)定溫度下的七天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，計(jì)算每組劑量的強(qiáng)度平均值，取接近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度時(shí)水泥劑量值，確定水泥用量和最佳含水量。

1.3試驗(yàn)區(qū)的施工

為了驗(yàn)證用于施工的各種材料配合比例、確定標(biāo)準(zhǔn)的施工方法。采用廠拌設(shè)備，按生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌混合料，鋪筑水泥穩(wěn)定碎石試驗(yàn)區(qū)，以確定如下技術(shù)參數(shù)：確定混合料的生產(chǎn)配合比；確定混合料的攤鋪方法及攤鋪機(jī)械；確定壓實(shí)機(jī)械的選擇和組合（包括碾壓順序、速度和遍數(shù)）；確定松方系數(shù)及松鋪厚度；確定最佳拌和含水量；確定每一作業(yè)段的合適的長度，嚴(yán)密組織拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等lT序，縮短時(shí)間，以防水泥超過終凝時(shí)間。

2水泥穩(wěn)定碎石施工

主要施工工藝流程。工藝流程采用“三區(qū)段、七流程”。三區(qū)段即攤鋪區(qū)、壓實(shí)區(qū)和整型區(qū)。七流程即：準(zhǔn)備下承層、施工放樣、混合料拌合、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓成型和養(yǎng)護(hù)。施工過程中，分區(qū)進(jìn)行、流水搭接。工藝主要流程如下：

準(zhǔn)備下承層。保證下承層平整、堅(jiān)實(shí)、沒有任何松散的材料和軟弱點(diǎn)。攤鋪前在表面灑水濕潤，但不能形成積水，避免路床表面干燥。如水泥穩(wěn)定碎石底基層在攤鋪后水分被路床吸收，將使碾壓時(shí)下部達(dá)不到最大密實(shí)度，影響其壓實(shí)度及整體強(qiáng)度。

施工放樣。兩側(cè)放置兩根方木，方木高度為水泥穩(wěn)定碎石的壓實(shí)標(biāo)高；并設(shè)置兩根松鋪標(biāo)高控制線。中間設(shè)置可拆除的高程控制桿，每5m長設(shè)一控制桿。在大面積堆場水穩(wěn)施工中可利用合理的分倉來減少工作量。

混合料拌合。拌合裝置宜選用性能好、拌合質(zhì)量高的設(shè)備，且配有電子劑量裝置（屬重量比控制材料配比）。拌合設(shè)備的臺(tái)數(shù)、類型必須滿足施工現(xiàn)場攤鋪及施工進(jìn)度的要求。廠拌機(jī)械集中拌制混合料，應(yīng)符合下列要求：①配料應(yīng)準(zhǔn)確，拌合應(yīng)均勻。②混合料的含水量應(yīng)略大于最佳含水量，使混合料運(yùn)到現(xiàn)場攤鋪后碾壓時(shí)的含水量能接近最佳值。③確保混合料中的各種材料的比例、含水量等指標(biāo)。

運(yùn)輸。為了節(jié)省倒車、拌和料攤鋪時(shí)間，一般采用15t以上的自卸汽車運(yùn)輸較好，并要求車況良好，防止裝滿料后不能卸車，時(shí)間太長，引起水泥穩(wěn)定碎石混合料凝固而造成浪費(fèi)。同時(shí)應(yīng)用蓬布覆蓋，一方面減少運(yùn)輸途中的灑漏，污染路面，也防止雨淋；另一方面減少運(yùn)輸途中的水分蒸發(fā)。運(yùn)輸?shù)缆芬笃秸?，運(yùn)輸車輛要求適當(dāng)降低速度，以減少因車輛顛簸造成混合料離析。由于受水泥凝結(jié)時(shí)間的限制，應(yīng)保證水泥混合料從拌和開始到攤鋪結(jié)束在2h完成。

攤鋪。采用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，松鋪系數(shù)根據(jù)試驗(yàn)區(qū)試鋪結(jié)果確定，一般為1.30～1.35，攤鋪長度以50～100m左右為一段。攤鋪速度應(yīng)控制在1.5～2.0米/分鐘，且應(yīng)勻速、持續(xù)、穩(wěn)定，攤鋪過程中應(yīng)保證攤鋪機(jī)的完好率和利用率，并根據(jù)拌和站的生產(chǎn)能力和運(yùn)輸車輛的運(yùn)輸能力，保持恒定的攤鋪速度，避免停機(jī)次數(shù)太多，影響攤鋪平整度。

碾壓成型。①水泥穩(wěn)定碎石選用激振力21～27t的振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，分層碾壓，每層壓實(shí)厚度最大不應(yīng)超過30cm。②碾壓段長度根據(jù)試驗(yàn)段確定的長度及氣溫情況確定，氣溫高時(shí)，水分蒸發(fā)快，縮短碾壓段長度；反之，可適當(dāng)延長碾壓段長度，以40～50米為宜，過短則易造成平整度較差。③壓實(shí)順序應(yīng)按“先輕后重、先慢后快、先低后高、先穩(wěn)后振”的原則。一般的碾壓工藝為靜壓1～2遍，小振幅弱振2遍，大振幅強(qiáng)振2～3遍，細(xì)壓1遍。碾壓至要求的密實(shí)度及表面無明顯輪跡為止，一般需碾壓6～8遍。④控制壓路機(jī)碾壓速度，靜壓階段控制在1.5～1.7km/h，振壓階段控制在2.0～2.5km/h，細(xì)壓階段控制在2.5km/h左右。起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，應(yīng)做到慢速起動(dòng)、慢速剎車。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。⑤在碾壓過程中，前后兩遍停機(jī)不應(yīng)在同一斷面上，要錯(cuò)開50～70cm。同一遍在不同的位置停機(jī)點(diǎn)應(yīng)呈階梯形錯(cuò)開，以達(dá)到良好的平整度。碾壓時(shí)應(yīng)重疊1/2輪寬，后輪必須超過兩段的接縫處。

養(yǎng)護(hù)。水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓成型并經(jīng)檢查壓實(shí)度合格后，應(yīng)立即覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)用土工布覆蓋，在其上灑水，使基層常保持濕潤。養(yǎng)護(hù)期不少于7d。養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)禁止車輛行駛。基層過冬時(shí)，應(yīng)采取冬季覆蓋保溫措施，以防止基層開裂或表面受損，可采取先鋪塑料薄膜后覆蓋粘土措施。

3水泥穩(wěn)定碎石的質(zhì)量檢測(cè)

施工過程質(zhì)量管理除對(duì)外形尺寸進(jìn)行控制和檢查外，主要檢測(cè)基層的抗壓強(qiáng)度和壓實(shí)度。

強(qiáng)度檢測(cè)采用鉆芯取樣的方法。要求鉆芯機(jī)穩(wěn)定，擺動(dòng)小，鉆頭一般采用直徑15cm或10cm，一般7d強(qiáng)度就能取出芯樣，取出芯樣后，觀察其完整性、密實(shí)度，并取其厚度，即可進(jìn)行試壓。本工程采用試件直徑為15cm，經(jīng)試驗(yàn)各試件7天抗壓強(qiáng)度均在4.0MPa以上，符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

壓實(shí)度檢測(cè)。只要芯樣完整，芯樣級(jí)配良好，一般可以認(rèn)為路基驗(yàn)收、水泥劑量和壓實(shí)度的控制是成功的。本工程通過灌砂法測(cè)定，密實(shí)度≥95%，符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。工程實(shí)踐進(jìn)一步表明，壓實(shí)度要達(dá)到要求，除了控制水泥劑量、碎石級(jí)配及含水量外，更應(yīng)嚴(yán)格控制彎沉值。

4結(jié)語

從目前發(fā)展趨勢(shì)及工程實(shí)踐來看，水泥穩(wěn)定碎石以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，在港口道堆工程基層中相繼被采用，呈現(xiàn)出逐漸取代其他材料趨勢(shì)。雖然還存在一些缺點(diǎn)，但是只要不斷探索總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，在施工組織、質(zhì)最控制和維護(hù)管理等而多下功夫，就能使水泥穩(wěn)定碎石作為港區(qū)道堆工程基層充分地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。