大風(fēng)高溫氣候下水穩(wěn)基層全寬超厚攤鋪施工技術(shù)

鄧長忠，趙明慶，艾尼瓦爾江·吐爾洪

(1.新疆交通建設(shè)管理局，新疆烏魯木齊 830001;2.合誠工程咨詢集團股份有限公司，福建廈門 361000;3.新疆維吾爾自治區(qū)交通運輸工程質(zhì)量監(jiān)督局信息培訓(xùn)處，新疆烏魯木齊 830000)

大風(fēng)高溫氣候下水穩(wěn)基層全寬超厚攤鋪施工技術(shù)

鄧長忠1，趙明慶2，艾尼瓦爾江·吐爾洪3

(1.新疆交通建設(shè)管理局，新疆烏魯木齊 830001;2.合誠工程咨詢集團股份有限公司，福建廈門 361000;3.新疆維吾爾自治區(qū)交通運輸工程質(zhì)量監(jiān)督局信息培訓(xùn)處，新疆烏魯木齊 830000)

為了評價水穩(wěn)基層全寬超厚攤鋪施工技術(shù)在大風(fēng)高溫氣候地區(qū)的適用性，提高水穩(wěn)基層整體質(zhì)量，以連霍國家高速公路G30吐魯番至小草湖段公路建設(shè)項目水穩(wěn)基層全寬超厚施工為例，介紹大風(fēng)高溫氣候下水穩(wěn)基層全寬超厚攤鋪施工的新技術(shù)，并對大風(fēng)高溫氣候下水穩(wěn)基層全寬超厚攤鋪施工工藝及水穩(wěn)基層養(yǎng)生和切縫工藝進行總結(jié)。結(jié)果表明，全寬超厚水穩(wěn)基層施工技術(shù)在大風(fēng)高溫氣候地區(qū)可行，各項試驗指標均符合設(shè)計及規(guī)范要求。

道路工程;水穩(wěn)基層;大風(fēng)高溫;全寬超厚攤鋪

1 工程概況

連霍國家高速公路G30吐魯番至小草湖段公路建設(shè)項目位于吐魯番市境內(nèi)，起點位于既有G30高速公路吐峪溝收費站以西400 m的Y1K3360+160處，終點位于小草湖立交前K3466+756．63處，與G30高速小草湖至烏魯木齊項目順接，全長106.596 km。本項目地處著名的“三十里風(fēng)區(qū)”和“百里風(fēng)區(qū)”的吐魯番境內(nèi)，夏季風(fēng)大、高溫，極端最高氣溫達到49．6℃。本項目主線路面結(jié)構(gòu)從上至下設(shè)計為:5 cm中粒式SBS改性瀝青混凝土上面層(AC-16C)、6 cm中粒式SBS改性瀝青混凝土中面層(AC-20C)、8 cm粗粒式瀝青混凝土下面層(AC-25C)、下封層、34 cm(36 cm)5%水泥穩(wěn)定砂礫基層、15 cm級配砂礫底基層。

2 施工準備工作

2．1 試驗段選擇

試驗段選擇樁號為K3439+780～K3440+080段左幅，長度為300 m，壓實厚度為36 cm，松鋪厚度為45 cm，單幅底寬為 13．07 m，頂寬為 12.35 m，平均寬度為12.71 m。

2．2 技術(shù)準備

在水泥穩(wěn)定砂礫基層施工前，完成此段路面底基層的施工交驗，對該段施工圖紙、工程量等進行全面的復(fù)核。完成測量控制點的復(fù)核、水準點復(fù)測、中線施工放樣、邊樁放樣等所有測量工作。

2．3 人員和機械設(shè)備

水泥穩(wěn)定砂礫全寬超厚一次性攤鋪施工主要人員及機械設(shè)備投入見表1、2。

2．4 材料準備

水泥穩(wěn)定砂礫基層主要材料取自設(shè)計規(guī)定料場(Y3K3431+300右側(cè)1．0 km處)，自采篩分成0～5 mm、5～10 mm、10～20 mm、20～30 mm 四檔料，現(xiàn)場備料充足;水泥采用吐魯番市天山水泥廠水泥，按照規(guī)范要求對各檔料進行檢測，各項指標均滿足水穩(wěn)基層施工技術(shù)規(guī)范要求;施工用水采用飲用水。

表1 人員投入 人

表2 機械設(shè)備投入

2．5 試驗準備

水泥穩(wěn)定混合料配合比試驗結(jié)果顯示，水泥穩(wěn)定級配礫石混合料無側(cè)限抗壓強度代表值為8．8 MP，容許延遲時間不超過4．8 h，水泥穩(wěn)定級配礫石基層生產(chǎn)配合比設(shè)計水泥劑量為5%，并確定其參配比例為:19～31．5 mm 礫石 16%、9．5～19 mm 礫石31%、4．75～9．5 mm 礫石 17%、0～4．75 mm 砂 36%，混合料最佳含水量為5．3%、最大干密度為2．382 g·cm－3?；旌狭吓浜媳仍O(shè)計能滿足施工技術(shù)規(guī)范要求。

3 主要施工工藝

除攤鋪、碾壓步驟外，全寬超厚水泥穩(wěn)定砂礫一次性攤鋪的施工工藝及質(zhì)量控制與普通水泥穩(wěn)定砂礫相同［5-12］，如圖1所示。本文著重論述大風(fēng)高溫氣候條件下全寬超厚水泥穩(wěn)定砂礫基層的主要施工工藝和基層養(yǎng)生、切縫工藝。

圖1 施工工藝流程

3．1 混合料拌和及運輸

在大風(fēng)和高溫天氣下，為避免混合料在運輸和攤鋪過程中水分損失過快，首先在混合料拌和時應(yīng)使含水率稍高于最佳含水率1%～2%，以補償混合料運輸和攤鋪碾壓過程中損失的水分;其次，混合料在運輸過程中要遮蓋篷布，以減少水分的損失。由于新疆溫差較大，需按現(xiàn)場實際運距、溫度變化、風(fēng)速大小及時調(diào)整混合料的含水率。

3．2 混合料攤鋪

攤鋪機采用1臺中大機械DT1900抗離析多功能大厚度攤鋪機，各標段分別建設(shè)2臺600型以上的水穩(wěn)拌和站，充分保證攤鋪需求量。設(shè)專人指揮運料車卸料，以保證不撞擊攤鋪機，攤鋪機前要有2人清理履帶前的粒料，避免攤鋪機履帶碾壓后影響攤鋪面的平整度，如圖2所示。

圖2 攤鋪后的基層表面

邊模采取兩側(cè)培土模的方式，這樣可以節(jié)約大量的混合料，同步碾壓后，外側(cè)土模可以作為路肩使用，避免培模工作的重復(fù);采用塑料薄膜將土模進行隔離，避免邊部混料;土模的碾壓采用1臺小型雙鋼輪拖式壓路機，以保證水穩(wěn)基層側(cè)限碾壓邊部的壓實度。

3．3 混合料碾壓

如果碾壓質(zhì)量控制不當(dāng)，可能會導(dǎo)致表面松散而底部未壓實，整體壓實度達不到要求，所以選用合適的壓實設(shè)備對整體成型工藝至關(guān)重要。

3．3．1 各階段碾壓設(shè)備

預(yù)壓、終壓設(shè)備均采用大噸位雙鋼輪壓路機，可提高平整度，收光效果好，而且邊部不會產(chǎn)生塌肩。

復(fù)壓設(shè)備采用大噸位大激振力的單鋼輪壓路機。此設(shè)備是整體成型壓實的最關(guān)鍵設(shè)備，必須具有大自重和大激振力，才能保證整體的壓實度達標。

揉搓、補水設(shè)備采用大噸位膠輪壓路機。膠輪壓路機在整體成型工藝施工中的作用同樣至關(guān)重要，膠輪采用霧化噴水，在碾壓過程中對基層表面進行補水，揉搓效果也很好，為大噸位壓路機提供很好的復(fù)壓條件［13］。

3．3．2 碾壓工藝

(1)17 t雙鋼輪壓路機由低到高，距邊緣20 cm左右前后靜壓，第1輪打45°弧，后面碾壓不超越弧外。

(2)36 t單鋼輪壓路機由低到高距邊緣20 cm前后大振，前面不超過雙鋼輪的輪跡。

(3)37 t膠輪壓路機霧化噴水，跟著36 t壓路機壓過的輪跡揉搓補水。

(4)36 t單鋼輪壓路機由低到高距邊緣10 cm前后大振，前面不超過雙鋼輪的輪跡。

(5)37 t膠輪壓路機霧化噴水，跟著36 t壓路機壓過的輪痕跡揉搓補水。

(6)36 t單鋼輪壓路機由低到高靠邊前后大振，前面不超過雙鋼輪的輪跡。

(7)37 t膠輪壓路機霧化噴水，跟著36 t壓路機壓過的輪痕跡揉搓補水。

(8)雙鋼輪前后靜壓收面，如果輪跡重則前振后靜。

3．3．3 碾壓工藝要求

(1)采用分段碾壓模式，大噸位雙鋼輪預(yù)壓，大噸位大激振力單鋼輪復(fù)壓，大噸位膠輪壓路機適時補水復(fù)壓，大噸位雙鋼輪終壓［14-17］。

(2)雙鋼輪采用階梯式預(yù)壓一遍，階梯 45°最佳，路肩視具體情況以不塌肩為原則盡量靠邊，留出30～50 cm邊部不壓。

(3)單鋼輪振壓進行復(fù)壓，視檢測結(jié)果確定復(fù)壓遍數(shù)，每次在前一接頭停機處逐漸退縮，使每次碾壓停機處不重疊，路肩比預(yù)壓留邊再縮進少量不壓。

(4)雙鋼輪在合適時收邊和收接頭。收邊時將前期未壓實的路肩壓平;接頭以收三輪跡較好，形成一個較長的縱向斜坡，便于下一段碾壓。

(5)膠輪視道路表面水分揮發(fā)情況和松散情況，適時穿插補水揉搓碾壓。

(6)雙鋼輪收光輪跡。

3．4 養(yǎng)生

養(yǎng)生對水泥穩(wěn)定砂礫基層的強度形成和干縮性影響非常大，養(yǎng)生如果不及時會加快干縮裂縫的出現(xiàn)，從而影響基層的整體質(zhì)量［18-20］。針對本項目氣候干旱、風(fēng)大、水資源缺乏等不利的天然因素，每一段碾壓完成并經(jīng)壓實度檢驗合格后，立即進行養(yǎng)生。養(yǎng)生7～10 d后掀開薄膜，如表面仍然潮濕，且水珠分布比較均勻則效果較佳，如圖3所示。本項目各標段基層養(yǎng)生方式大致分為以下2種。

圖3 養(yǎng)生后的基層表面

(1)采用節(jié)水保濕養(yǎng)生膜和覆蓋土工布的方法養(yǎng)生。該方法不但能夠保證施工質(zhì)量，而且節(jié)約用水，從而降低了成本。

(2)采用設(shè)置水箱和滴灌帶滴灌養(yǎng)生。因本項目地處大風(fēng)區(qū)，部分施工段落基層養(yǎng)生時無法長期保證覆蓋物的牢固穩(wěn)定，采用該方法能長期保證基層表面的潮濕狀態(tài)，節(jié)約人力和物力，保證基層的養(yǎng)生效果。

養(yǎng)護7 d后，對施工段水泥穩(wěn)定砂礫進行鉆芯取樣，其厚度符合設(shè)計及規(guī)范要求，且鉆芯芯樣完整無損，底部平整無松散。

3．5 切縫

水泥穩(wěn)定砂礫基層是一種良好的基層結(jié)構(gòu)，其最大優(yōu)點是具有較高的抗壓性、抗彎拉性和良好的水穩(wěn)定性;但這種剛性基層結(jié)構(gòu)在水泥的收縮作用下會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層本身產(chǎn)生裂縫并反射到油面層上，而且這幾乎是一種不可避免的現(xiàn)象?；鶎恿芽p及其反射到油面層的各種裂縫，不但影響公路行車安全和路面美觀，還大大增加了養(yǎng)護及修補費用，同時也是導(dǎo)致路面早期破壞的重要原因之一。本項目通過引伸水泥混凝土路面設(shè)計切縫的原理，用切割機對基層進行預(yù)切縫處理:每隔50 m橫向切縫，縫深為1/3～1/4層厚，縫寬5～8 mm，以此來達到減少基層裂縫的目的。

3．6 試驗檢測

施工段完成后，對基層各項技術(shù)指標進行了檢測，結(jié)果如下。

(1)縱斷高程。檢測14個斷面，全部合格，合格率100%。

(2)寬度。檢測14點，全部合格，合格率100%。

(3)平整度。檢測30個點，全部合格，合格率100%。

(4)橫坡度。檢測14個點，全部合格，合格率100%。

(5)壓實度。檢測6點，全部合格，合格率100%。

(6)厚度。檢測3個點，全部合格，合格率100%。

(7)彎沉。彎沉檢測80個點，彎沉代表值為11．2 mm，符合設(shè)計要求。

(8)取芯?，F(xiàn)場取芯芯樣均完整，無破損。

3．7 發(fā)現(xiàn)的問題及解決措施

3．7．1 水泥劑量偏大

施工中發(fā)現(xiàn)，按照理論配合比指導(dǎo)施工，5%的水泥劑量偏大，7 d無側(cè)限抗壓強度偏高，大大超過了規(guī)范中5 MPa的要求;試驗段初期施工的基層多處產(chǎn)生橫向裂縫，呈10～20 m間距分布。

通過調(diào)整水泥劑量，按 4．0%～4．5% 控制，避免了基層表面橫向裂縫的產(chǎn)生。

3．7．2 混合料含水率偏低

受大風(fēng)和高溫天氣的影響，本項目其他標段水穩(wěn)基層施工時，混合料在運輸過程中因水分損失過快，卸料時存在混合料粘車現(xiàn)象，導(dǎo)致卸料不順暢。

根據(jù)現(xiàn)場實際運距、溫度變化、風(fēng)速大小及時調(diào)整混合料的含水率，保證了攤鋪和碾壓質(zhì)量。

4 效益分析

水穩(wěn)基層全寬超厚一次性攤鋪整體成型與并機分層攤鋪的效益對比見表3。

4．1 進度效益

本項目水穩(wěn)基層設(shè)計厚度為34、36 cm，常規(guī)施工為并機分層進行施工，而本項目采用超厚施工，一層攤鋪成型。一層施工比二層施工節(jié)省了1個養(yǎng)生周期，平整度、壓實度檢測及7 d鉆心取樣結(jié)果均滿足要求，由此計算，施工工期縮短約1/2，大大提高了施工進度。

4．2 成本效益

由于進度的加快，施工人員、機械費用相對降低，水穩(wěn)基層養(yǎng)生費用降低，從而節(jié)省了施工成本，并且減少了資源消耗，達到節(jié)能減排的效果，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

4．3 質(zhì)量效益

大厚度抗離析攤鋪和壓實使水穩(wěn)基層形成一個整體板塊結(jié)構(gòu)，改善了路面壓實度變異性等問題，對于提高路面平整度和耐久性、延長公路壽命有重大意義。

表3 整體成型與并機分層施工的效益對比

5 結(jié) 語

本文以連霍國家高速公路G30吐魯番至小草湖段公路建設(shè)項目水穩(wěn)基層施工為依托，通過引進全寬超厚一次性攤鋪壓實設(shè)備，進行大風(fēng)高溫氣候下水穩(wěn)基層全寬超厚攤鋪施工。經(jīng)試驗檢測，各項指標均符合設(shè)計及規(guī)范要求。與傳統(tǒng)分層并機攤鋪施工相比，全寬超厚水穩(wěn)基層一次性攤鋪成型工藝提高了路面的整體強度，解決了層間結(jié)合差、表面離析等問題，縮短了施工周期，降低了成本，經(jīng)濟、社會效益顯著，在公路施工領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。

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Paving with Full Width and Extra Thickness of Cement Treated Base Under Strong Wind and High Temperature

DENG Chang-zhong1，ZHAO Ming-qing2，ANWARJAN Turghun3
(1．Xinjiang Communications Construction Administrative Bureau，Urumqi 830001，Xinjiang，China;2．Holsin Engineering Consulting Group Co．，Ltd．，Xiamen 361000，F(xiàn)ujian，China;3．Information Training Division of Transportation Engineering Quality Supervision Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi 830000，Xinjiang，China)

In order to evaluate the applicability of paving technology with full width and extra thickness for the cement treated base in the regions with strong wind and high temperature and to improve the overall quality of the base course，the new technology was introduced by taking the construction of the Turpan-Xiaocaohu section of the G30 Lianhuo National Highway as an example．Paving with full width and extra thickness of cement treated base under strong wind and high temperature，the curing of cement treated base and the process of joint cutting were summarized．The results show that the new paving technology is applicable in the regions with strong wind and high temperature，and the experimental indicators meet the requirements of the design and specifications．

road engineering;cement treated base;strong wind and high temperature;paving with full width and extra thickness

U416．04

B

1000-033X(2017)09-0098-05

0 引 言

高速公路水穩(wěn)基層較厚，常規(guī)施工采用并機分層攤鋪施工工藝，每層壓實厚度不超過20 cm，存在層間結(jié)合不好、整體性差、縱向接縫差、施工周期長等缺點。對此，國內(nèi)公路工程行業(yè)已經(jīng)開始應(yīng)用路面水穩(wěn)基層全寬超厚攤鋪壓實設(shè)備;然而，水穩(wěn)基層全寬超厚施工工藝尚無統(tǒng)一規(guī)范標準，尤其在保證工程質(zhì)量的前提下，不同氣候特征下的水穩(wěn)基層全寬超厚施工如何規(guī)范化，是目前水穩(wěn)基層全寬超厚施工技術(shù)的重點問題［1-4］。

隨著新疆公路建設(shè)步伐的不斷加快，本項目首次全線引進水穩(wěn)基層全寬超厚一次性攤鋪壓實設(shè)備，進行34、36 cm水穩(wěn)基層大厚度整體成型攤鋪。經(jīng)過試驗段及后期大面積施工，各項試驗指標均符合設(shè)計及規(guī)范要求，有效保證了水穩(wěn)基層的整體性，且層間結(jié)合較好，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。本文結(jié)合現(xiàn)場施工情況，對大風(fēng)高溫氣候下水穩(wěn)基層全寬超厚一次性施工主要施工工藝及養(yǎng)生、切縫工藝進行總結(jié)。

2017-03-03

鄧長忠(1974-)，男，四川達州人，高級工程師，碩士，研究方向為公路工程。

［責(zé)任編輯:杜敏浩］