路床水泥土施工及壓實(shí)度衰減技術(shù)研究

蘭慶坤

中鐵十四局集團(tuán)第四工程有限公司 山東濟(jì)南 250014

高速公路上路床作為路面半剛性基層的下承層，它的質(zhì)量直接影響著整個(gè)工程的成敗，它的質(zhì)量好與壞直接高速公路運(yùn)營的安全性和舒適度，因此也是越來越受到重視。就目前的情況來看，在高速公路上應(yīng)用上路床水泥土充分改善了素土性能，提高承載力，滿足路基的強(qiáng)度要求，有效提高了工程質(zhì)量，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。

路床交驗(yàn)時(shí)路床頂層水泥土的壓實(shí)度指標(biāo)是驗(yàn)收的關(guān)鍵，由于征地拆遷等客觀原因水泥土施工后無法及時(shí)檢測(cè)，需要用試驗(yàn)的方法尋找水泥土施工完成后，隨著隨齡期的增加水泥土壓實(shí)度衰減的情況和規(guī)律，用于指導(dǎo)驗(yàn)收[1]。

1 工程概況

濟(jì)南大東環(huán)項(xiàng)目北起青銀高速與濟(jì)廣高速聯(lián)接的唐王樞紐立交，南至東巨野河2號(hào)大橋橋頭。路線經(jīng)過濟(jì)南市歷城區(qū)、高新區(qū)、章丘區(qū)三個(gè)區(qū)，施工里程為K0+000-K13+055，標(biāo)段全長13.042km，其中主線路基9.06km。主線及樞紐互通匝道路床厚度為120cm，一般互通匝道路床厚度為80cm?？紤]到大東環(huán)設(shè)計(jì)交通量較大，同時(shí)為適應(yīng)重載交通的發(fā)展趨勢(shì)，為提高路基路面結(jié)構(gòu)的整體性能，需對(duì)路床進(jìn)行處理。主線及樞紐互通匝道路床頂面以下0-40cm分兩層填筑水泥士，水泥參考劑量分別為6%和4%，要求壓實(shí)度≥96%；一般互通匝道路床上部20cm填筑水泥土，水泥參考劑量分別為6%，要求壓實(shí)度≥96%。

取土場(chǎng)土樣依據(jù)JTGE E40-2007檢測(cè)，其他檢測(cè)指標(biāo)符合F10-2006及本標(biāo)段設(shè)計(jì)文件要求，相應(yīng)的土樣報(bào)報(bào)參數(shù)見下表：

表1 土工報(bào)告參數(shù)

2 水泥土施工工藝及質(zhì)量控制

2.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→布料整平→撒布水泥→拌和→整平→碾壓→養(yǎng)生和保護(hù)

2.2 施工準(zhǔn)備

水泥土施工前，對(duì)下路床進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，達(dá)到表面平整、沒有翻漿和彈簧層現(xiàn)象；下承層的平整度和壓實(shí)度等指標(biāo)符合設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范的要求。

2.3 測(cè)量放線

采用全站儀依據(jù)加密并復(fù)測(cè)后的樁位坐標(biāo)點(diǎn)，每隔20m定出該段路基的中樁、邊樁，在邊樁處插設(shè)填筑層控制標(biāo)桿高度24.8cm（扣除6%水泥所占的0.74cm），按照每車19m3計(jì)算，可鋪設(shè)面積為76m2，劃設(shè)網(wǎng)格。

2.4 布料整平

進(jìn)行路床素土攤鋪，松鋪厚度按24.8cm控制，控制好卸車間距。現(xiàn)場(chǎng)值班人員指揮運(yùn)土車按照規(guī)定的方格進(jìn)行卸土，在填筑完成后用推土機(jī)進(jìn)行整平，做到攤鋪均勻。

為了使填料的含水率高出最佳含水率2%左右，通過實(shí)測(cè)填料的含水率與最佳含水率進(jìn)行比較，攤鋪后的填料如果含水率過小，則在填料上灑水，灑水量經(jīng)計(jì)算得出，灑水時(shí)應(yīng)注意，嚴(yán)禁灑水車在灑水段內(nèi)停留和調(diào)頭，灑水要均勻，防止出現(xiàn)局部過水現(xiàn)象，灑水后采用旋耕犁拌和均勻，為了使含水量均勻，利用夜間悶料一晚。如果實(shí)測(cè)含水率過大，則應(yīng)進(jìn)行翻曬，使其達(dá)到最佳含水率[2]。灑水量按下式控制：

式中：m---所需加水量（kg）；w1---實(shí)測(cè)含水量（以小數(shù)計(jì)）；w0---實(shí)測(cè)含水量（以小數(shù)計(jì)）；Q--加水前填料質(zhì)量（kg）；Rw---水的容重

2.5 撒布水泥

使用水泥撒布車進(jìn)行撒布水泥，在撒布之前，按照水泥含量設(shè)定好撒布水泥用量，設(shè)定完成后進(jìn)行水泥撒布作業(yè)。撒布車撒不到的邊角采取人工撒布，避免漏撒情況。

根據(jù)6%水泥土的最大干密度及壓實(shí)厚度，確定每1㎡土中所需水泥的用量，其計(jì)算過程如下：

6%水泥土中水泥用量為：1.946＊103＊0.06＊1＊0.2＊0.96=22.4kg

在撒布水泥之前，要時(shí)刻關(guān)注天氣情況，在天氣變化之前，要將水泥土壓實(shí)。

2.6 拌和

在拌和過程中，拌和機(jī)應(yīng)平穩(wěn)勻速行走，縱向相鄰拌和段重疊拌和5米以上，相鄰拌和邊重疊拌和25cm以上。拌和時(shí)要及時(shí)檢查水泥劑量，使水泥劑量符合規(guī)范要求。若水泥劑量小于規(guī)范要求，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。拌和時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查拌和深度，拌和深度應(yīng)破壞水泥土下承層（約1-2cm）。同時(shí)安排一組人用鐵鍬將邊緣的土鏟到施工路基范圍內(nèi)，使路拌機(jī)進(jìn)行第二次拌和時(shí)能將其充分拌和。拌合是水泥土施工的關(guān)鍵工序，施工采用的P.S A32.5緩凝水泥的初凝時(shí)間是3.5h，2臺(tái)路拌機(jī)共同施工100m可以在3小時(shí)內(nèi)完成全部的工序。

表2 2組試驗(yàn)水泥土隨齡期的變化匯總表

在拌和過程中試驗(yàn)室人員取拌和物做滴定實(shí)驗(yàn)，根據(jù)EDTA的消耗量來確定水泥劑量是否夠，若達(dá)不到6%劑量，應(yīng)繼續(xù)撒布水泥，直至水泥劑量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.7 整平

混合料拌和均勻后，采用平地機(jī)進(jìn)行精平。在直線段，平地機(jī)由兩側(cè)向路中心進(jìn)行刮平；在曲線段，平地機(jī)由高側(cè)向低側(cè)進(jìn)行刮平。用壓路機(jī)立即在剛初平的路段上快速靜壓一遍，以暴露潛在的不平整；然后再用平地機(jī)精平一次。每次整平都按照要求的坡度和路拱進(jìn)行。特別注意接縫處的整平，使接縫順適平整。

水泥穩(wěn)定土層表面的低洼處，嚴(yán)禁用薄層水泥混合料找補(bǔ)。攤鋪時(shí)，按“寧高勿低”的原則，最后整平（終平）時(shí)，按“寧刮勿補(bǔ)”的原則處理。

2.8 碾壓

整形完畢后，當(dāng)混合料的含水量為最佳含水量時(shí)，碾壓分為初壓、復(fù)壓、終壓。首先用22t壓路機(jī)在結(jié)構(gòu)層全寬內(nèi)進(jìn)行碾壓，速度控制在1.5-1.7km/h。復(fù)壓采用采用振動(dòng)壓路機(jī)弱振碾壓，速度控制在2-2.5km/h，終壓采用強(qiáng)振速度控制在2-3km/h，振動(dòng)壓路機(jī)碾壓輪跡重疊0.4-0.5m，碾壓由兩邊向中間進(jìn)行碾壓。對(duì)于壓路機(jī)無法壓到的位置，采用小型液壓夯夯實(shí)，確保碾壓達(dá)到無漏壓，無死角，碾壓均勻，直至滿足設(shè)計(jì)要求為止。

2.9 養(yǎng)生和保護(hù)

水泥土填筑后采用覆蓋土工布灑水保濕養(yǎng)生（為了試驗(yàn)對(duì)比試

驗(yàn)段采用了薄膜保水的養(yǎng)生方法），養(yǎng)生期不少于7天，養(yǎng)生期間不得使改良土過濕，更不能忽干忽濕，并控制好交通，除灑水車外，應(yīng)封閉交通。當(dāng)水泥土分層施工時(shí)，下層檢測(cè)壓實(shí)質(zhì)量，平整度等指標(biāo)合格后，方可進(jìn)行下層施工。

3 壓實(shí)度衰減試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)檢測(cè)方法

為了研究現(xiàn)場(chǎng)水泥土芯樣壓實(shí)度隨齡期變化規(guī)律，本次選本標(biāo)段一段因征地拆遷短時(shí)間無法連片的段落，相距20m內(nèi)的兩個(gè)斷面（1號(hào)采用薄膜保水養(yǎng)生，2號(hào)采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)生，7天內(nèi)保證水泥土表面濕潤）。依據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)定》JTG E60-2008中灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度的試驗(yàn)方法。參考水泥砼的要求，分別檢測(cè)水泥土齡期1天、3天、7天、14天、28天、60天、90天的壓實(shí)度。

3.2 試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)

兩段水泥土壓實(shí)隨齡期的變化數(shù)據(jù)見表2，從數(shù)據(jù)上看，水泥土的壓實(shí)度隨齡期的增長總體呈“衰減”趨勢(shì)，1號(hào)段采用薄膜保水養(yǎng)生下降1.5%，2號(hào)段采用土工布養(yǎng)生7天下降1%。

圖1 2組試驗(yàn)水泥土隨齡期的變化曲線

3.3 試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)場(chǎng)2組試驗(yàn)水泥土壓實(shí)度均有“衰減”現(xiàn)象，1號(hào)段采用薄膜保水養(yǎng)生下降1.5%，2號(hào)段采用土工布養(yǎng)生7天下降1%。2號(hào)段養(yǎng)生條件要優(yōu)于1號(hào)點(diǎn)，下降的數(shù)據(jù)也低于1號(hào)段，7天養(yǎng)生期結(jié)束后壓實(shí)度還有不同程度的降低。按照數(shù)據(jù)分析，造成現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度“衰減”的主要原因是水泥土中水的“散失”。

4 結(jié)語

（1）上路床水泥土在路面結(jié)構(gòu)和路基結(jié)構(gòu)之間起到了承上啟下的作用，水泥土施工的質(zhì)量，直接影響工后高速公路運(yùn)營的安全性和舒適性。在施工過程中按照施工工藝控制的要點(diǎn)和水泥的性能指標(biāo)，嚴(yán)控含水率和段落完成時(shí)間，提高路基水泥土的施工質(zhì)量。

（2）現(xiàn)場(chǎng)施工的水泥土隨齡期的延長，含水量發(fā)生由表及里的散失，會(huì)造成水泥土壓實(shí)度“衰減”的現(xiàn)場(chǎng)，建議水泥土施工完成后24小時(shí)內(nèi)在監(jiān)理見證下完成壓實(shí)度檢測(cè)，并作為將來路床驗(yàn)收的依據(jù)[3]。