趙 麗 榮
(山西遠(yuǎn)大公路橋梁建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限公司,山西 忻州 034000)
在我國(guó)高等級(jí)公路施工中,半剛性基層是使用最多的路面基層形式,具有較高的強(qiáng)度、剛度以及承載力。水泥穩(wěn)定碎石和二灰穩(wěn)定碎石是使用最為普遍的半剛性基層結(jié)構(gòu)。與水穩(wěn)碎石基層相比,二灰碎石基層的施工工藝復(fù)雜,原材料種類多,粉煤灰成本日益攀升,且鋪攤后容易產(chǎn)生沖刷,對(duì)早期養(yǎng)護(hù)要求較高。因此,高等級(jí)公路基層采用水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)越來(lái)越多。
基層是路面的主要承重層。在傳統(tǒng)的水穩(wěn)碎石基層施工中,由于受攤鋪及壓實(shí)機(jī)械性能限制,多數(shù)采用“底基層+基層”的分層攤鋪方式,層間結(jié)合依靠粘層油進(jìn)行聯(lián)接,顯著降低了基層的整體強(qiáng)度。在分層鋪攤方式下,行車載荷由基層整體受力變成兩薄層受力,路面所處的支撐條件改變,難以抵抗重載荷沖擊,導(dǎo)致很多半剛性基層路面過(guò)早的出現(xiàn)損壞。
在水穩(wěn)碎石基層施工中,推廣大厚度寬幅一次性攤鋪方式,使分層施工為一層施工,使得水穩(wěn)碎石基層整體受力狀況得到顯著提升,路面結(jié)構(gòu)整體性得到顯著改善,還減少了施工污染,基層反射裂縫較傳統(tǒng)工藝明顯減少,還能提高工作效率,縮短施工工期,成型后的路面質(zhì)量提高,路面使用壽命有效延長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中,采用并機(jī)分層攤鋪時(shí),會(huì)產(chǎn)生300 mm~600 mm的接縫,搭接離析產(chǎn)生了薄弱面,容易形成路面縱向裂縫,降低基層整體強(qiáng)度。同時(shí),基層分層施工時(shí),上層鋪攤碾壓很容易損傷和破壞下層,且不可避免的出現(xiàn)層間受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)受力狀態(tài)不同,路基的整體性受到嚴(yán)重影響,降低基層的整體承載性能,壓實(shí)后至少要7 d的養(yǎng)生期,大大延長(zhǎng)施工工期。
采用大厚度寬幅一次性攤鋪方式時(shí),打破了傳統(tǒng)施工厚度不超過(guò)20 cm的限制。水穩(wěn)碎石基層一次性鋪攤碾壓成型工藝是采用一臺(tái)攤鋪機(jī)一次攤鋪壓實(shí),施工進(jìn)度大大提高,攤鋪厚度大于20 cm,將施工對(duì)基層內(nèi)部造成的損傷明顯減少,確?;鶎诱w性能和強(qiáng)度,可大幅節(jié)約人工和機(jī)械費(fèi)用,還避免了兩層鋪筑分層碾壓造成的層間結(jié)合處理不當(dāng)及養(yǎng)生等問(wèn)題,有效減少由于水分散失造成的基層干縮開(kāi)裂,避免基層產(chǎn)生早期損壞,不存在并機(jī)攤鋪容易出現(xiàn)的縱向接縫問(wèn)題,能顯著提高鋪筑質(zhì)量,確保路面使用性能。
在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中,我國(guó)開(kāi)始進(jìn)行了大厚度一次攤鋪碾壓成型方式施工的探索。2003年,云南思小高速采用一次性成型碾壓基層厚度34 cm;2004年,景婺黃高速公路一次成型碾壓基層厚度36 cm;2006年,湖北大廣北高速公路一次成型碾壓基層厚度34 cm,效果較理想。甘肅省在瓜星高速、金武高速、永古高速、白明高速等施工中,均實(shí)施一次性攤鋪厚度35 cm~40 cm水穩(wěn)碎石基層,施工質(zhì)量和效果顯著。本文筆者對(duì)上述施工中采用的一次性成型碾壓基層方式進(jìn)行了總結(jié),對(duì)施工質(zhì)量要點(diǎn)進(jìn)行了分析,以期對(duì)同類工程具有指導(dǎo)意義。
在某高速施工中,使用35 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層,采用振動(dòng)成型法進(jìn)行試件制備,混合料采用集中廠拌法進(jìn)行生產(chǎn),大功率寬幅超厚攤鋪機(jī)進(jìn)行混合料鋪攤。在施工前,使用灑水車將施工段底基層表面灑水濕潤(rùn)(如圖1所示)。
可選擇采用普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等低標(biāo)號(hào)水泥。對(duì)計(jì)劃采用的水泥進(jìn)行凝結(jié)時(shí)間測(cè)定,要求初凝時(shí)間在3 h以上,終凝時(shí)間在6 h以上。須嚴(yán)格禁止快硬水泥、早強(qiáng)水泥及受潮變質(zhì)水泥的使用。要求碎石中的針片狀顆粒含量應(yīng)不大于20%,壓碎值不大于22%。
路面病害很大程度上是由于室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)條件不一致導(dǎo)致的。在傳統(tǒng)的分層鋪筑下,主要采用重型擊實(shí)法進(jìn)行混合料試件制備。施工現(xiàn)場(chǎng)多采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí),施工現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)壓路機(jī)工況明顯與室內(nèi)重型擊實(shí)不匹配。同時(shí),在室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)過(guò)程中,很容易把粗集料打碎,使得混合料原有級(jí)配改變。為盡量使室內(nèi)試驗(yàn)情況與施工現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)情況相近,壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)使用振動(dòng)成型法確定,使用自上而下振動(dòng)的振動(dòng)壓實(shí)機(jī)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。
在混合料拌和中,應(yīng)注意進(jìn)行配合比、施工含水量及水泥劑量控制。
本項(xiàng)目采用WDB500型電腦控制穩(wěn)定土拌和機(jī),5個(gè)進(jìn)料倉(cāng),配置格篩、擋板、平走臺(tái)圍欄及振動(dòng)器,采取有效的離析防治措施。
應(yīng)合理確定運(yùn)料車數(shù)量,運(yùn)輸能力略有富余,須勻速行駛,速度控制在40 km/h以下。
拌和樓向運(yùn)料車放料時(shí),為減少隨機(jī)離析,應(yīng)呈“品”字型裝料法(如圖2所示)進(jìn)行。
運(yùn)輸途中,運(yùn)料車廂使用篷布覆蓋,防止混合料水分損失。
水泥初終凝時(shí)間是確定水泥穩(wěn)定碎石施工控制時(shí)間的重要依據(jù)。應(yīng)保證在水泥初凝前完成攤鋪及碾壓,應(yīng)盡快將運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的混合料進(jìn)行攤鋪。
通過(guò)進(jìn)行混合料的級(jí)配和含水量控制,減少混合料離析是提高基層平整度的關(guān)鍵。應(yīng)注意避免混合料出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象,導(dǎo)致平整度下降。
在本項(xiàng)目施工中,采用DT1600寬幅攤鋪機(jī)連續(xù)、均勻攤鋪(如圖3所示),松鋪系數(shù)1.30,攤鋪寬度10.95 m。根據(jù)平整度控制要求,現(xiàn)場(chǎng)攤鋪速度控制在1.5 m/min。
混合料壓實(shí)(如圖4所示)是基層施工中的重要環(huán)節(jié),基層壓實(shí)度直接影響路面層的使用性能。本項(xiàng)目施工中,采用1臺(tái)YZ32D2振動(dòng)壓路機(jī)、1臺(tái)徐工XS262型振動(dòng)壓路機(jī)、1臺(tái)CC624HF靜壓路機(jī)和1臺(tái)XP301型膠輪壓路機(jī)進(jìn)行組合碾壓。
為確保實(shí)現(xiàn)基層壓實(shí)度要求,關(guān)鍵在于保證超厚寬幅水穩(wěn)碎石基層下部和上部壓實(shí)度相同。超厚寬幅水穩(wěn)碎石基層以32 t壓路機(jī)振動(dòng)碾壓為主,基層壓實(shí)度增長(zhǎng)較快,在碾壓前4遍時(shí)水泥穩(wěn)定碎石基層壓實(shí)度已基本形成,機(jī)械匹配合理。壓路機(jī)速度控制在3 km/h~4 km/h。
碾壓完畢后進(jìn)行覆膜養(yǎng)生,要求7 d齡期須取出完整芯樣,壓實(shí)度達(dá)到振動(dòng)成型密度標(biāo)準(zhǔn)的98%,要求基層級(jí)配良好、結(jié)構(gòu)密實(shí),可完整取出芯樣約占90%,整體性良好,能有效形成骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu),有很好的強(qiáng)度以及路用性能。
在我國(guó),成型后的水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)有三種類型,分別是懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)和骨架孔隙結(jié)構(gòu)。懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)在我國(guó)使用最多,該結(jié)構(gòu)的細(xì)料含量偏大,容易開(kāi)裂,且抗沖刷能力不足。在骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)下,基層穩(wěn)定性和強(qiáng)度大,裂縫少,基層使用周期可大幅提高。在水穩(wěn)碎石基層骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)一次性鋪攤施工中,存在以下幾個(gè)難點(diǎn):1)在大厚度一次性攤鋪中,攤鋪厚度明顯比分層攤鋪的最大厚度大。在施工中使用傳統(tǒng)攤鋪機(jī)、壓路機(jī)和施工工藝均難以滿足大厚度一次性攤鋪和碾壓要求。須重視施工中的混合料級(jí)配設(shè)計(jì),開(kāi)發(fā)和采用適用于大厚度鋪攤要求的拌和、攤鋪及碾壓設(shè)備,特別是采用超厚寬幅攤鋪機(jī)與重型壓路機(jī)。還須優(yōu)化施工工藝,以確?;鶎映尚唾|(zhì)量。2)水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計(jì),采用振動(dòng)成型法優(yōu)化的骨架密實(shí)型級(jí)配時(shí),在大厚度一次性施工中,原配合比中的材料最大粒徑能否滿足設(shè)計(jì)要求,須通過(guò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)多次試驗(yàn),結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。3)從施工連續(xù)性來(lái)說(shuō),基層大厚度寬幅攤鋪時(shí),需要的混合料數(shù)量很大,須采取有效措施避免攤鋪機(jī)出現(xiàn)的短暫等料現(xiàn)象,以免出現(xiàn)攤鋪不連續(xù),影響平整度及加大離析等問(wèn)題。在施工中,應(yīng)做好施工組織設(shè)計(jì),確保和提高拌和能力,保證運(yùn)輸能力略富余于鋪攤能力。4)大厚度施工攤鋪厚度大,對(duì)碾壓的要求也高,多采用擊振力大的大型振動(dòng)壓路機(jī)。在壓實(shí)過(guò)程中,碾壓的側(cè)向力很大,很容易將邊部壓塌,且線型也較難控制,存在邊部不易壓實(shí)的問(wèn)題。最好采用鋼模,且須采取多種加固措施確保模板穩(wěn)固,以避免出現(xiàn)的模板側(cè)向變形和上下跳動(dòng)。5)檢測(cè)難度大。水泥穩(wěn)定碎石基層檢測(cè)采用灌砂法,主要針對(duì)15 cm和20 cm的厚度,關(guān)于一次性鋪筑厚層水穩(wěn)基層的壓實(shí)度檢測(cè)方法不多,一般采用灌砂筒全厚度檢測(cè)或分層檢測(cè)。
當(dāng)水穩(wěn)碎石基層采用分層鋪攤法時(shí),基層整體性差,難以形成整體板塊結(jié)構(gòu),而基層一次性鋪攤施工能顯著提高基層的整體性。
在超厚寬幅一次性施工法下,水穩(wěn)碎石基層路面結(jié)構(gòu)的整體性顯著提高,路用性能優(yōu)異。與分層施工相比,采用大厚度一次攤鋪方式可將施工周期減少20%,基層裂縫間距(20 m~30 m)延長(zhǎng)到80 m~100 m以上,收縮裂縫減少80%以上,大大縮減工程造價(jià),可有效解決路面早期破壞問(wèn)題,使得路面使用壽命顯著延長(zhǎng)。