厚層水泥穩(wěn)定碎石基層分層連續(xù)施工技術(shù)

文

半剛性基層具有高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn)，表現(xiàn)出較高的承載力和抗疲勞破壞能力。目前，在我國高速公路建設(shè)中，厚層水泥穩(wěn)定碎石基層的應(yīng)用占比達(dá)90%。但由于其水穩(wěn)碎石溫縮、干縮等特性，極易產(chǎn)生裂縫，且容易在基層層間結(jié)合處產(chǎn)生薄弱面，大幅度降低水穩(wěn)碎石基層的使用壽命，越來越多的公路從業(yè)者關(guān)注如何提高厚層水泥穩(wěn)定碎石基層的使用壽命。本文探討了厚層水泥穩(wěn)定碎石基層的技術(shù)特性，并提出了一套成熟的施工工藝，驗(yàn)證該施工工藝下施工技術(shù)水平，為今后厚層水泥穩(wěn)定碎石基層分層連續(xù)施工提供參考。

工程概況

該項(xiàng)目在某高速公路K14+750～K15+75處，鋪設(shè)長為1000m的試驗(yàn)段，其底基層厚20cm，基層厚28cm，采取分層連續(xù)施工工藝，施工過程中嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量和施工關(guān)鍵技術(shù)。

工程實(shí)踐

原材料與機(jī)械配置

試驗(yàn)段采用42.5號水泥為膠結(jié)料，劑量取4%，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

試驗(yàn)段選用骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石基層級配中值為設(shè)計(jì)級配，其級配如表2所示。

試驗(yàn)段施工工藝含水穩(wěn)碎石混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)和養(yǎng)護(hù)，其施工過程中施工機(jī)械配置如表3所示。

施工工藝

拌和與運(yùn)輸。根據(jù)工程實(shí)際需要采用兩個WB500型號拌和樓，拌和水泥穩(wěn)定碎石，并每隔一段時間進(jìn)行水泥劑量與含水率測定，使含水量和水泥劑量分別保持在6.5%和4%。根據(jù)工程的實(shí)際情況，現(xiàn)場采用20輛30t東風(fēng)牌自卸汽車運(yùn)輸水穩(wěn)碎石混合料，運(yùn)輸過程中為了減少水分的喪失，應(yīng)在水穩(wěn)碎石混合料上部覆蓋一層防雨布。運(yùn)輸前應(yīng)對水分喪失進(jìn)行模擬計(jì)算，將喪失的水分考慮在內(nèi)。運(yùn)輸過程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場攤鋪進(jìn)度確定每臺車輸送頻率，以防止混合料在運(yùn)輸、攤鋪等過程中發(fā)生離析現(xiàn)象。

性能指標(biāo) 單位 數(shù)值初凝時間 min 165終凝時間 min 230密度 g/cm3 3.06抗壓強(qiáng)度 3d MPa ≥16.0 28d ≥42.5抗折強(qiáng)度 3d MPa ≥3.5 28d ≥6.5

表1 水泥技術(shù)指標(biāo)

表2 設(shè)計(jì)級配

下基層攤鋪與壓實(shí)，應(yīng)在攤鋪前應(yīng)對下承層進(jìn)行清掃，使其具有良好平整度，根據(jù)確定好的下基層松浦系數(shù)，確定運(yùn)輸車運(yùn)料數(shù)量和堆料距離，采用鏟運(yùn)車攤鋪下基層。

下基層攤鋪完畢后應(yīng)立即使用壓路機(jī)碾壓，碾壓過程應(yīng)遵循先兩邊后中間的原則。先采用凸塊振動壓路機(jī)進(jìn)行1次～3次初壓，之后采用強(qiáng)振方式進(jìn)行6次～8次振動壓實(shí)，使得壓實(shí)度滿足大于93%的技術(shù)要求。下基層壓實(shí)完畢后，采用裝載機(jī)對基層表面進(jìn)行拉毛處理，確保上下基層之間具有良好的黏結(jié)，提高其基層使用壽命。

上基層攤鋪前應(yīng)對下基層表面灑水濕潤，當(dāng)下基層攤鋪200m后，即可使用DT160攤鋪 機(jī)一次性攤鋪。在上基層攤鋪過程中，為防止產(chǎn)生攤鋪離析現(xiàn)象，采用以下幾點(diǎn)方式進(jìn)行控制：采用物料滿載攤鋪，減少物料高拋離心，控制橫向離析；二次攪拌螺旋布料器中混合料，降低螺旋轉(zhuǎn)速，防止產(chǎn)生離析窩現(xiàn)象；調(diào)節(jié)螺旋葉、導(dǎo)料板改善縫中和高度離析。在上基層攤鋪過程中，為滿足良好平整度，應(yīng)降低攤鋪機(jī)行走速度，增大容積效率。

上基層攤鋪結(jié)束后立即進(jìn)行壓實(shí)工作，為了使基層壓實(shí)度滿足大于97%要求，根據(jù)壓實(shí)度抽檢結(jié)果，先采用鋼輪壓路機(jī)穩(wěn)壓1遍（穩(wěn)壓過程中為防止壓路機(jī)損壞基層邊緣，應(yīng)將壓實(shí)路線偏內(nèi)30cm），再采用振動壓路機(jī)振動壓實(shí)4遍，最后采用膠輪壓路機(jī)收面。

基層施工完畢后，即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作。具體流程如下：將整個基層進(jìn)行土工布覆蓋，養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)保持濕潤，注意邊部保護(hù)；灑水濕潤過程應(yīng)禁止采用高壓式噴頭，以避免沖擊、破壞基層；養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)及時封閉交通，待基層達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后方可通行施工機(jī)械；養(yǎng)護(hù)結(jié)束后應(yīng)及時除去土工布，繼續(xù)灑水或覆蓋保護(hù)路基，防止暴曬產(chǎn)生裂縫。

質(zhì)量控制

厚層水泥穩(wěn)定碎石基層施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制含水量，研究發(fā)現(xiàn)含水量與干縮變形呈正相關(guān)關(guān)系，建議在滿足施工性能狀況下，取含水率最小值；水泥穩(wěn)定碎石基層施工溫度應(yīng)高于5℃，高溫季節(jié)施工應(yīng)低于35℃，為了防止含水量丟失，建議在陰天施工；水穩(wěn)碎石混合料運(yùn)輸過程中應(yīng)減少運(yùn)輸距離，若運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)時應(yīng)覆蓋水穩(wěn)碎石混合料，保護(hù)減少水分喪失。

集料堆放、拌和、運(yùn)輸及攤鋪過程中均會產(chǎn)生離析現(xiàn)象，混合料離析將導(dǎo)致基層強(qiáng)度降低，影響施工質(zhì)量。厚層水泥穩(wěn)定碎石攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時由于螺旋布料器工作離心力會將大粒徑混合料輸送至端部，寬度越大離析越嚴(yán)重。一般采取加大輸料量、降低螺旋轉(zhuǎn)數(shù)、混合料布滿螺旋工作和增加攤鋪機(jī)功率等措施來減少混合料離析程度。

應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證厚層水泥穩(wěn)定碎石基層分層施工質(zhì)量，施工結(jié)束后應(yīng)對基層進(jìn)行壓實(shí)度與平整度檢測。

壓實(shí)度

試驗(yàn)段起止樁號為K14+750～K145+750，壓實(shí)度檢測采用灌砂法對上基層與下基層每隔100m進(jìn)行抽檢，檢測結(jié)果顯示，下基層壓實(shí)度平均值為94.8%，滿足93%的設(shè)計(jì)要求；上基層壓實(shí)度平均值為97.8%，滿足97%的設(shè)計(jì)要求；下基層壓實(shí)度略小于上基層壓實(shí)度，這可能是由于攤鋪層較厚造成的。

下基層壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)差為0.73，上基層標(biāo)準(zhǔn)差為1.32，表明上下基層壓實(shí)均勻，其中下基層壓實(shí)度離散程度更小，壓實(shí)更加均勻。這說明厚層水泥穩(wěn)定碎石基層分層連續(xù)施工工藝保證了壓實(shí)度質(zhì)量，具有較好應(yīng)用效果。

平整度

試驗(yàn)段起止樁號為K14+750～K145+750，平整度檢測采用三米直尺對上基層每隔200m進(jìn)行抽檢，平整度測結(jié)果如表5所示。

表5 平整度檢測結(jié)果

由表5可知，基層表面平整度均值為6.0mm，滿足規(guī)范平整度小于8mm設(shè)計(jì)要求。這說明了厚層水泥穩(wěn)定碎石基層分層連續(xù)施工中壓實(shí)工藝保證了平整度質(zhì)量。