水穩(wěn)碎石基層混合料配合比設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要點(diǎn)

俞祖昂

(福建鑫華筑建設(shè)工程有限公司，福建 福州 350013)

1 工程概況

福建省福州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園周邊道路工程建設(shè)項(xiàng)目，包含了明德東路和烏江大道兩條路，其中明德東路的路線為東西走向，起點(diǎn)相交于學(xué)苑路，沿線與高新大道相交，與30 m規(guī)劃河道相交，在K0+712設(shè)置一座2×16 m預(yù)應(yīng)力空心板梁橋，終點(diǎn)與烏江大道一期相交，全長1 338.777 m，寬32 m，道路等級為城市次干道；烏龍江大道的路線為南北走向，起點(diǎn)接烏龍江大道一期起點(diǎn)，終點(diǎn)止于桔園洲大橋橋下，全線長210.947 m，寬度為50 m，道路等級為城市主干道。

2 水穩(wěn)碎石基層混合料配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

通過力學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水穩(wěn)碎石基層的承載能力受水泥摻加量影響顯著；在水泥摻加量較低時(shí)，其承載強(qiáng)度無法滿足規(guī)范要求，在水泥摻加量較高時(shí)，水穩(wěn)碎石基層中的水泥會(huì)因體積收縮而產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮開裂，在車輛荷載的作用下，基層開裂會(huì)進(jìn)一步反射至面層，進(jìn)而誘發(fā)面層開裂，最終破壞路面整體結(jié)構(gòu)。故在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)重視水穩(wěn)碎石基層中水穩(wěn)碎石的配合比設(shè)計(jì)。

2.1 混合料組成設(shè)計(jì)

1)水穩(wěn)碎石基層中的碎石尺寸類型主要有：20～30、10～20、5～10、0～5 mm這幾種；碎石壓碎指標(biāo)為21.5%，碎石中片狀占比為11.4%，碎石中的粒徑最大值不超過31.5 mm，碎石各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

2)水穩(wěn)碎石基層中使用的水泥標(biāo)號為P.042.5，水泥其他技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)劃及施工技術(shù)指標(biāo)要求。

3)該建設(shè)施工項(xiàng)目中涉及到的路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為4 MPa，基層中碎石粒徑最大值不超過26.5 mm，其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

4)將水泥含量不同的試驗(yàn)試件分別標(biāo)號，標(biāo)號如下：4.0%-A,5.0%-B,6.0%-C,8.0%-D。

表1 水穩(wěn)集料基層顆粒組成范圍

2.2 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

結(jié)合道路工程施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范，為了確保水穩(wěn)碎石基層的施工質(zhì)量，可通過擊實(shí)試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓試驗(yàn)予以定量判定。具體試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 擊實(shí)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)論

2.3 回彈模量試驗(yàn)

回彈模量值能夠反映水穩(wěn)碎石基層的施工質(zhì)量，回彈模量值可采用承載板法測定，具體測定結(jié)果如表3所示。

表3 水穩(wěn)碎石回彈模量試驗(yàn)結(jié)論

2.4 水穩(wěn)碎石基層最佳配合比分析與確定

1)通過試驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn)，水穩(wěn)碎石基層的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與基層中的水泥摻加量大體呈正相關(guān)關(guān)系，且當(dāng)水泥含量接近8%時(shí)，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值，水泥含量接近4%時(shí)，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到谷值。

2)當(dāng)水泥摻量為4.0%～6.0%時(shí)，回填模量與摻加量近似為線性正比關(guān)系。

3)水穩(wěn)碎石混合料干縮受水分蒸發(fā)影響顯著，當(dāng)水泥摻量接近4%時(shí)，水穩(wěn)碎石混合料的干縮量最小，當(dāng)摻量接近8%時(shí)，對應(yīng)的干縮量最大。

4)結(jié)合相關(guān)技術(shù)指標(biāo)和試驗(yàn)結(jié)果，可以明確水穩(wěn)碎石基層的合理水泥摻量應(yīng)為5%～6%。該范圍內(nèi)的水穩(wěn)碎石混合料對應(yīng)的回彈模量及抗壓強(qiáng)度指標(biāo)均較高，能夠最大程度發(fā)揮水穩(wěn)碎石基層的性能優(yōu)勢，本著經(jīng)濟(jì)合理的原則，建議將水泥摻量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為下限5%。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

1)本施工項(xiàng)目中選用的水泥類型為P.042.5普通硅酸鹽水泥，水泥的初凝及終凝時(shí)間均應(yīng)滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2)考慮到工程實(shí)際與工程試驗(yàn)之間的差異，故需要對提前設(shè)計(jì)的施工方案進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)論證，結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工方案，合理配套壓實(shí)機(jī)械，確定基層的松鋪系數(shù)及壓實(shí)工況等參數(shù)。

3)在正式攤鋪前應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)段鋪設(shè)，試驗(yàn)段鋪設(shè)過程中應(yīng)對所確定的壓實(shí)工況、松鋪系數(shù)、壓實(shí)機(jī)械組織方式等進(jìn)行逐一論證，并做好詳實(shí)記錄?，F(xiàn)場駐地總監(jiān)和旁站監(jiān)理人員應(yīng)會(huì)同項(xiàng)目部施工人員對試驗(yàn)段相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，對既有施工方案做出針對性調(diào)整和優(yōu)化，為后續(xù)的正式攤鋪壓實(shí)提供基礎(chǔ)。

4)攤鋪完工后，應(yīng)在基層表面均勻?yàn)⑺?，保證其濕度滿足壓實(shí)作業(yè)要求，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行壓實(shí)施工作業(yè)。

3.2 水泥穩(wěn)定碎石拌制準(zhǔn)備

1)水穩(wěn)碎石基層混合料中整體質(zhì)量受碎石、粉料、外部環(huán)境等因素影響明顯，因此，控制水穩(wěn)碎石混合料的關(guān)鍵應(yīng)先控制各原材料質(zhì)量。

2)本施工項(xiàng)目采用集中廠拌方式，以保證水穩(wěn)碎石混合料的質(zhì)量，拌和廠的拌和能力為800 t/h。

3)為保證水穩(wěn)碎石混合料的持續(xù)供應(yīng)，在攤鋪前應(yīng)做好計(jì)算預(yù)判，保證生產(chǎn)能力與施工能力之間相互匹配。

4)結(jié)合配合比方案確定試驗(yàn)參數(shù)，并對配合比進(jìn)行微調(diào)。

3.3 攤 鋪

1)水穩(wěn)碎石基層攤鋪應(yīng)使用專用攤鋪機(jī)械，開機(jī)前應(yīng)明確水穩(wěn)碎石基層的攤鋪寬度、松鋪厚度等指標(biāo)，以保證攤鋪施工滿足設(shè)計(jì)要求。

2)為控制水穩(wěn)碎石基層的松鋪厚度，保證沿?cái)備佔(zhàn)鳂I(yè)長度范圍內(nèi)的厚度均勻，應(yīng)以10 m為間隔記錄松鋪厚度值，一旦厚度出現(xiàn)異常應(yīng)立即停機(jī)檢查。本項(xiàng)目的水穩(wěn)碎石基層總厚度為340 mm，為保證攤鋪質(zhì)量，擬分兩層分別攤鋪。

3)后一層攤鋪應(yīng)在前一次攤鋪完成并養(yǎng)護(hù)7 d后方可進(jìn)行，在攤鋪第二層前應(yīng)檢測上一層的承載強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.4 碾 壓

1)基層壓實(shí)是水穩(wěn)碎石基層強(qiáng)度形成的關(guān)鍵，為了達(dá)到既定的壓實(shí)度要求，需組織壓實(shí)機(jī)械按照不同的壓實(shí)工況多次壓實(shí)；在壓實(shí)施工前應(yīng)綜合試驗(yàn)段效果、機(jī)械配置、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等多種因素確定壓實(shí)施工工藝及流程。

2)水穩(wěn)碎石基層壓實(shí)前應(yīng)保證基層表面平整，且應(yīng)均勻?yàn)⑺３直砻鏉駶櫋?/p>

3)高等級公路的水穩(wěn)碎石基層的壓實(shí)度指標(biāo)不能低于98%，壓實(shí)施工環(huán)節(jié)應(yīng)細(xì)分為初壓實(shí)、復(fù)壓實(shí)及終壓實(shí)三個(gè)環(huán)節(jié)，壓實(shí)工況分為靜壓實(shí)和動(dòng)壓實(shí)兩種。

4)壓實(shí)機(jī)械作業(yè)過程中應(yīng)保證平穩(wěn)、連續(xù)，禁止中途停車、掉頭，避免因壓實(shí)荷載分布不均勻而導(dǎo)致基層開裂。

3.5 接 縫

1)水穩(wěn)碎石混合料端頭應(yīng)人工整治，保證端頭平整，邊緣對齊，整治完畢后，應(yīng)緊鄰混合料邊緣布置兩條方木，以保證基層混合料壓實(shí)質(zhì)量。

2)為確保方木穩(wěn)固，可將鋼釬置于方木下側(cè)。

3)壓實(shí)度指標(biāo)是判定水穩(wěn)碎石基層施工質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，施工全程應(yīng)做好壓實(shí)度指標(biāo)監(jiān)測，確保全標(biāo)段內(nèi)的基層壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4)在重啟基層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，應(yīng)先拆除鋼釬及方木，同時(shí)清理攤鋪?zhàn)鳂I(yè)面，保證作業(yè)面清潔。

5)攤鋪機(jī)械應(yīng)妥善處理好接縫的二次攤鋪修復(fù)。

6)為保證接縫位置的壓實(shí)質(zhì)量，應(yīng)在前期壓實(shí)的基礎(chǔ)上，沿接縫區(qū)域橫向、縱向交替壓實(shí)，保證接縫壓實(shí)質(zhì)量滿足技術(shù)規(guī)范要求。

4 完工后質(zhì)量控制

1)水穩(wěn)碎石基層壓實(shí)完工后，應(yīng)連續(xù)養(yǎng)護(hù)7 d，7 d后測定基層的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及回彈模量指標(biāo)，二者均達(dá)標(biāo)方可認(rèn)為基層壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。

2)為保證養(yǎng)護(hù)期間的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，應(yīng)對道路采取封閉交通管制，禁止車輛和人員通行。

5 結(jié) 論

本文以福州市某道路建設(shè)工程為項(xiàng)目背景，闡述了水穩(wěn)碎石基層在公路路基工程中的應(yīng)用，通過工程實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，水穩(wěn)碎石基層憑借較高的強(qiáng)度、良好的應(yīng)力擴(kuò)散能力及較高的抗?jié)B、抗凍能力，對路面整體的承載和應(yīng)力傳遞發(fā)揮了重要作用。因此，水穩(wěn)碎石基層的施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)道路結(jié)構(gòu)的運(yùn)營質(zhì)量，混合料原材料、混合料配合比、攤鋪工藝、壓實(shí)工況、養(yǎng)護(hù)條件等因素均不同程度地影響著水穩(wěn)碎石基層的施工質(zhì)量。在設(shè)計(jì)及施工實(shí)踐中，首先應(yīng)保證原材料質(zhì)量，在配合比設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循科學(xué)、最優(yōu)的原則，施工前應(yīng)編制具體的施工方案，此外，還應(yīng)落實(shí)好后續(xù)的養(yǎng)護(hù)工作，最終通過回彈模量和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度兩大指標(biāo)判定基層的施工質(zhì)量。

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