雙層聯(lián)鋪基層加強(qiáng)層間結(jié)合提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

邢 志 剛

(山西省古交公路管理段,山西 古交 030200)

0 引言

在進(jìn)行水穩(wěn)碎石基層的施工過(guò)程中，通常所采用的施工工序是：首先進(jìn)行下基層的鋪設(shè)施工作業(yè)，在下基層的鋪設(shè)施工完成之后，先要完成7 d的養(yǎng)生，等到養(yǎng)生工作完成以后，還需要對(duì)基層開展強(qiáng)度檢測(cè)工作，若是檢測(cè)結(jié)果達(dá)到了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)要求，才能夠開展上基層的施工作業(yè)。采用此種工藝進(jìn)行施工的過(guò)程中，上下基層之間的聯(lián)結(jié)性能相對(duì)較差，而且極易導(dǎo)致上下基層之間出現(xiàn)分離問(wèn)題，同時(shí)在具體施工過(guò)程中由于工序較多且施工周期較長(zhǎng)，使得整個(gè)工程的成本投入增加。

水穩(wěn)碎石基層聯(lián)鋪工藝能夠顯著改善基層結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)性能，確保施工效率得以進(jìn)一步提升，使得半剛性基層擁有更為優(yōu)良的路用性能。采用水穩(wěn)碎石基層聯(lián)鋪工藝，能夠有效避免傳統(tǒng)鋪設(shè)工藝存在的養(yǎng)生耗時(shí)長(zhǎng)、施工效率低、上下基層之間聯(lián)結(jié)性能差以及夾層等問(wèn)題，確保水穩(wěn)碎石基層結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，具有非常高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 工程概況

古交市濱河北路路面改造工程的建設(shè)總長(zhǎng)度4 km，公路的路基寬度為15 m，路面的寬度為12 m。公路的面層結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)，基層結(jié)構(gòu)為水穩(wěn)碎石結(jié)構(gòu)，公路起點(diǎn)區(qū)域5 km左右水穩(wěn)碎石基層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)厚度值為40 cm。依照以往所采用的施工方法，在進(jìn)行40 cm水穩(wěn)碎石基層施工過(guò)程中，是將水穩(wěn)碎石基層施工分成上下兩層進(jìn)行施工，在下層結(jié)構(gòu)鋪設(shè)完成并壓實(shí)處理之后，進(jìn)行7 d的養(yǎng)生處理，等到下層基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)要求之后，再進(jìn)行上層結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)施工。采用此種施工工藝極易導(dǎo)致上下基層之間聯(lián)結(jié)性能變差，而且也無(wú)法確保項(xiàng)目建設(shè)在規(guī)定的期限內(nèi)完工。

結(jié)合公路工程建設(shè)的實(shí)際情況，提出了進(jìn)行水穩(wěn)碎石基層鋪設(shè)施工過(guò)程中，采用“雙層聯(lián)鋪、分層壓實(shí)以及一次成型”的施工工藝。

2 水穩(wěn)碎石基層混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料

2.1.1水泥材料

在水穩(wěn)碎石基層之中，水泥作為結(jié)合材料，其自身質(zhì)量對(duì)于整個(gè)基層的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生極大影響。實(shí)際施工過(guò)程中要求采用水化熱相對(duì)低，而且具有優(yōu)良體積穩(wěn)定性的水泥。因?yàn)樵谒€(wěn)碎石基層雙層同時(shí)施工過(guò)程中，下層混合料拌和作業(yè)直到上層混合料施工完成之間要經(jīng)過(guò)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間，所以，要求所選用的水泥初凝時(shí)間以及終凝時(shí)間均相對(duì)較長(zhǎng)，此次施工過(guò)程中所采用的水泥為嵐縣金隅水泥有限公司所生產(chǎn)的強(qiáng)度等級(jí)為礦渣32.5的緩凝型水泥。

2.1.2碎石材料

在水穩(wěn)碎石基層結(jié)構(gòu)之中，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度很大程度上依賴于碎石自身強(qiáng)度以及碎石之間相互擠鎖作用而產(chǎn)生。所使用的碎石材料首先應(yīng)當(dāng)確保能夠符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》之中有關(guān)碎石材料的標(biāo)準(zhǔn)要求。并且，為了確保施工過(guò)程中粗集料自身級(jí)配能夠得到有效控制，將集料按照不同的粒徑范圍劃分成4個(gè)等級(jí)，保證集料的最大粒徑值不超過(guò)31.5 mm。另外，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，要求粗集料之中的針片狀含量應(yīng)當(dāng)控制在15%之內(nèi)，集料的含泥量應(yīng)當(dāng)小于3%。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

2.2.1集料的級(jí)配設(shè)計(jì)

在水穩(wěn)碎石層施工中所使用的碎石材料，不僅要滿足標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求，同時(shí)也要求碎石的級(jí)配良好，確保集料之間能夠更加緊密的進(jìn)行排列，骨料之間的孔隙率進(jìn)一步降低，從而確保水穩(wěn)碎石層擁有更優(yōu)良的膠結(jié)性能，進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。通過(guò)實(shí)踐得出，在使用相同數(shù)量的水泥材料情況下，若是碎石材料的級(jí)配更加良好，則水穩(wěn)碎石基層結(jié)構(gòu)的耐久性以及強(qiáng)度均能夠得以提升。要想保證水穩(wěn)碎石基層所使用的混合材料擁有更為優(yōu)良的抗裂性能，避免在施工過(guò)程中出現(xiàn)離析問(wèn)題，在進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)過(guò)程中，級(jí)配曲線應(yīng)當(dāng)按照正“S”進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)粒徑為4.75 mm,2.36 mm以及0.075 mm的碎石材料通過(guò)量應(yīng)當(dāng)盡可能的接近下限值。通過(guò)以往施工得出的研究結(jié)果，得出水穩(wěn)碎石混合料的級(jí)配范圍如表1所示。

表1 水穩(wěn)碎石混合料的級(jí)配范圍

2.2.2混合料配合比確定

在設(shè)計(jì)好粗集料的級(jí)配之后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步的確定水泥摻合數(shù)量。首先將不同粒徑的集料依照設(shè)定比例進(jìn)行拌和之后，選取水泥摻合比例為3%,4%以及5%水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。利用重型擊實(shí)試驗(yàn)、無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)，進(jìn)一步的確定混合料含水量、干密度以及7 d抗壓強(qiáng)度。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

依照上述所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在符合強(qiáng)度要求(≥3.5 MPa)的條件情況下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際的質(zhì)量控制情況，在實(shí)際施工過(guò)程中所選用的水泥材料摻合比例為4%。

表2 混合料試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 施工工藝以及質(zhì)量控制

3.1 水穩(wěn)碎石基層鋪攤準(zhǔn)備

在進(jìn)行鋪攤作業(yè)之前，應(yīng)當(dāng)首先把下承層結(jié)構(gòu)徹底的清除干凈，并且進(jìn)行潤(rùn)濕處理，若是條件允許最好選擇采用具備噴霧功能的灑水車輛進(jìn)行灑水潤(rùn)濕操作，同時(shí)確保施工所使用的各項(xiàng)材料以及器械等均事先準(zhǔn)備好。此區(qū)域之中所鋪設(shè)的水穩(wěn)碎石基層結(jié)構(gòu)總的厚度值為40 cm，結(jié)合實(shí)際測(cè)量的鋪設(shè)系數(shù)，確定下層施工時(shí)松鋪厚度為25 cm，上層施工時(shí)松鋪厚度為22 cm，上下兩層施工作業(yè)屬于連續(xù)施工，只有確保兩層施工間隔時(shí)間越短，才可以保證兩層之間的聯(lián)結(jié)性能更加優(yōu)良。

3.2 混合材料的拌和以及裝車

1)在混合料進(jìn)行拌和之前，要確保原材料的充足性，要求備料倉(cāng)之中所儲(chǔ)存材料應(yīng)當(dāng)可以提供鋪攤施工10個(gè)工作日左右所用的材料數(shù)量。

2)使用裝載機(jī)進(jìn)行送料的過(guò)程中，為了確保集料粒徑的均勻性，要求從中間部位裝料，在料堆的底部位置處會(huì)聚集相對(duì)多的粗集料，此時(shí)應(yīng)當(dāng)事先進(jìn)行摻拌之后才可以進(jìn)行上料操作。

3)在混合料進(jìn)行拌和的過(guò)程中，要求配備專門的技術(shù)人員對(duì)拌和過(guò)程中使用的水泥數(shù)量、含水量以及集料的配合比等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，若是存在異常則應(yīng)即刻進(jìn)行調(diào)整。尤其應(yīng)當(dāng)關(guān)注在進(jìn)行下基層的鋪攤施工時(shí)，混合料的含水量應(yīng)當(dāng)稍微的較最佳含水量低一些，而進(jìn)行上基層的鋪攤作業(yè)時(shí)，混合料的含水量應(yīng)當(dāng)稍微的較最佳含水量高一些。

4)在進(jìn)行裝料作業(yè)過(guò)程中，要求運(yùn)輸混合料的車輛需要進(jìn)行前后移動(dòng)，分3次完成整個(gè)裝料過(guò)程，應(yīng)當(dāng)采用前、后、中的裝料方式進(jìn)行裝料，防止混合料出現(xiàn)離析問(wèn)題。具體的裝車示意圖如圖1所示。

3.3 混合料的鋪攤與碾壓施工

下層水穩(wěn)碎石基層在實(shí)際鋪設(shè)過(guò)程中，對(duì)于平整度的要求相對(duì)較低，可以利用推土機(jī)以及平地機(jī)等設(shè)備進(jìn)行鋪攤作業(yè)。在下層水穩(wěn)碎石基層的鋪攤作業(yè)完成80 m左右，便需要開展碾壓作業(yè)。當(dāng)下層水穩(wěn)碎石基層結(jié)構(gòu)鋪設(shè)完成之后，需要即刻對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，而且還應(yīng)當(dāng)取料制作相應(yīng)的試樣用以檢測(cè)強(qiáng)度。

在進(jìn)行上層水穩(wěn)碎石基層的鋪攤施工過(guò)程中，要求應(yīng)當(dāng)采用攤鋪機(jī)設(shè)備進(jìn)行鋪設(shè)施工，從而保證基層的平整度能夠達(dá)到要求，并且確保橫坡坡度得以精準(zhǔn)的控制。當(dāng)下層水穩(wěn)碎石基層結(jié)構(gòu)壓實(shí)約50 m之后，便需要開展中邊線放線作業(yè)，同時(shí)還需要對(duì)掛線高程進(jìn)程測(cè)量，從而確保上層水穩(wěn)碎石基層支撐鋁合金方管擺放工作和掛線工作能夠及時(shí)的開展。

在壓實(shí)作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)先借助于振動(dòng)壓路機(jī)設(shè)備在不啟振的情況下靜壓一遍，當(dāng)完成靜壓工作之后，再利用高頻低幅的振動(dòng)方式進(jìn)行振動(dòng)碾壓處理兩遍，然后再采用低頻高幅的振動(dòng)方式進(jìn)行碾壓處理兩遍。要想確保上基層與下基層之間能夠?qū)崿F(xiàn)更好的聯(lián)結(jié)效果，下基層進(jìn)行壓實(shí)處理作業(yè)時(shí)應(yīng)當(dāng)確保其表面擁有一定的粗糙度。

3.4 養(yǎng)生

在碾壓作業(yè)完工同時(shí)檢測(cè)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)要求之后，應(yīng)當(dāng)即刻的在其表面覆蓋上再生棉等材料，進(jìn)行養(yǎng)生處理，不能夠隔天再進(jìn)行養(yǎng)生處理。其表面覆蓋物應(yīng)當(dāng)事先進(jìn)行處理，要確保覆蓋物能夠超過(guò)基層下邊緣位置10 cm左右，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)灑水進(jìn)行保濕。

4 結(jié)語(yǔ)

水穩(wěn)碎石基層在公路工程建設(shè)過(guò)程中是非常重要的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是基層最常使用的結(jié)構(gòu)類型。若是基層的厚度相對(duì)較厚，一般都需要進(jìn)行分層鋪攤施工，而這樣會(huì)使得上下基層之間聯(lián)結(jié)性能降低，通過(guò)應(yīng)用雙層連攤一次鋪設(shè)工藝，不僅可以顯著的提升施工效率，更重要的是能夠增強(qiáng)上下基層的聯(lián)結(jié)性。對(duì)上述水穩(wěn)碎石基層養(yǎng)生后進(jìn)行鉆芯取樣，取芯樣的結(jié)構(gòu)非常完整，上下層之間的聯(lián)結(jié)成了一個(gè)緊密的整體，確保了基層結(jié)構(gòu)質(zhì)量得以顯著提升。