道路改造工程中多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層施工技術(shù)研究

陳麗娜

本文結(jié)合海綿城市建設(shè)理念，以廈門市海景東五路工程為例，深入研究了多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層施工難點(diǎn)，并從穩(wěn)定層厚度、配合比設(shè)計、下承層準(zhǔn)備、拌和與運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)施工和養(yǎng)護(hù)管理等方面分析了施工技術(shù)要點(diǎn)，以期為同類工程施工提供有益的參考。

2012 年，我國政府首次提出了“海綿城市”的概念，在2013 年《中央城鎮(zhèn)化工作會議》上，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)“提升城市排水系統(tǒng)時，要優(yōu)先考慮將有限的雨水留下來，建設(shè)自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。同年，國務(wù)院辦公廳出臺了《推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》。指出通過“滲、滯、蓄、凈、用、排等措施，將70%的降雨就地消納和利用”。同時，在市政道路工程中，大部分自然降水可通過路面橫坡、縱坡排出路基，但雨水充足的地區(qū)因未能及時排出，導(dǎo)致部分水滲透至路基，使基層材料受到侵蝕，在道路荷載的作用下，形成孔隙水壓力，造成路面水損害，路基結(jié)構(gòu)下沉，加速市政道路路面結(jié)構(gòu)破壞。多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層是一種道路結(jié)構(gòu)滲水施工技術(shù)，使基層自然降雨或地下水可通過多孔隙水泥穩(wěn)定碎石橫向滲漏至道路邊緣，并通過邊緣排水系統(tǒng)排出、收集和利用，提高自然降水收集、利用效能，達(dá)到 “海綿城市”建設(shè)目的。其次，多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層作為路面的結(jié)構(gòu)層還具有一定的力學(xué)性能和耐久性，為路面提供了支撐，不但能保證路面的使用性能，還延長道路的使用壽命，是較好的內(nèi)部排水方式，也是高級路面的理想基層材料。

一、工程概況

本工程為海景東五路工程，位于福建省廈門市海滄區(qū)。起點(diǎn)位于南海三路交叉口，終點(diǎn)位于角嵩路交叉口，道路全長為1390.955m。紅線寬度為24.8m，設(shè)計時速為30km/h，設(shè)計基準(zhǔn)年限為15 年。路面結(jié)構(gòu)從上往下分別為22cm 透水混凝土路面、20cm 多孔隙水泥穩(wěn)定碎石、15cm 級配碎石、土工布200g/m2。

二、施工技術(shù)難點(diǎn)及對策

本工程的多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層施工技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在材料配合比和壓實(shí)兩個方面。

1.配合比設(shè)計難點(diǎn)及對策

多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層是由細(xì)集料、粗集料和水泥組成的基層結(jié)構(gòu)，具有良好的透水性能。作為面層支撐結(jié)構(gòu)層，需具備良好的滲透性能、強(qiáng)度性能和抗變形能力，以滿足車輛通行荷載要求。根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTGT F20—2015）要求，多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層7 天的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)4.0Mpa，孔隙率控制在15%～25%，滲透系數(shù)不小于0.35cm/s，以滿足穩(wěn)定層滲透能力要求，水泥含量一般在9%～11%左右，水灰比0.38～0.42，干密度2.046g/cm3。為滿足該要求，施工企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格控制配合比，并加強(qiáng)質(zhì)量控制，以滿足施工技術(shù)規(guī)范和工程設(shè)計要求。

2.壓實(shí)難點(diǎn)及對策

由于多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層是一種骨架孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙率較高、粗集料較多，如直接采用大噸位碾壓施工機(jī)械易造成集料壓碎，進(jìn)而影響道路基層孔隙結(jié)構(gòu)和承載性能，為滿足基層壓實(shí)和孔隙結(jié)構(gòu)要求，通過試驗(yàn)段碾壓壓實(shí)效果后，選用8T 和14T 的壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。

三、施工技術(shù)要點(diǎn)分析

1.排水基層參數(shù)確定

多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層的主要目的是進(jìn)一步排除路面滲水。由于自由水滯留時間直接影響路基結(jié)構(gòu)浸水時間長度。根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTGT F20—2015）要求，路面最大滲漏時間不能超過2h，滲流路徑長度小于45m。根據(jù)《公路排水設(shè)計手冊》相關(guān)公式計算滲水量、滲入率、滲透時間，計算多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層厚度為12cm?？紤]到本工程為城市交通主干線，車輛通行量較大，本工程多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層厚度按20cm進(jìn)行控制，滲流時間為1.9h。含水量應(yīng)根據(jù)不同氣溫來調(diào)整，最佳含水量應(yīng)控制在±2%，如氣溫較高時，蒸發(fā)較快，應(yīng)縮短碾壓長度，應(yīng)及時補(bǔ)灑少量的水，以保證最佳含水率，通過擊實(shí)法來測得最佳含水率及最大干密度。

2.原材料質(zhì)量控制和配合比設(shè)計

為確保多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層施工質(zhì)量，本工程加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制，一般采用PO42.5 普通硅酸鹽水泥和粗集料進(jìn)行試配，水泥密度為2.99g/cm3，氯離子含量小于水泥用量0.15%，其他質(zhì)量指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，并對水泥的強(qiáng)度及安定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測。細(xì)集料選用2.5mm 以上的級配碎石，粗集料應(yīng)選擇質(zhì)地堅硬粒徑為19mm～26.5mm 的級配碎石，壓碎值控制在30%以內(nèi)，針片狀碎石含量小于20%，含泥量控制在0.5%以內(nèi)，拌和的水采用自來水。

根據(jù)多次試配，多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層的粗集料與水泥質(zhì)量比為9：1，水泥含量調(diào)整至5%，試塊孔隙率、強(qiáng)度可滿足施工技術(shù)規(guī)范和工程設(shè)計要求。

配合比按水泥劑量12%、10%、8%進(jìn)行配合比試驗(yàn)，每次級配成型試件6 件，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，7d 后測試無側(cè)向滲水系數(shù)和抗壓強(qiáng)度。根據(jù)測試結(jié)果，在水泥劑量12%、10%、8% 條件下均能滿足孔隙率要求，滲透系數(shù)為0.35 ～0.40cm/s。

3.下承層準(zhǔn)備

正式施工前，為合理確定大面積施工參數(shù)，本工程開展試驗(yàn)段施工，試驗(yàn)段長度為50m。施工前，應(yīng)對下承層進(jìn)行清理、整平，排除積水，并在排水基層底面和下基層表面攤鋪3mm 厚乳化瀝青透層，防止?jié)B水向路基滲透，引起路基不均勻沉降。同時，考慮到本工程穩(wěn)定層道路施工邊界控制要求。在道路紅線位置設(shè)置立模，采用18mm 厚鋼模板支模，厚度與穩(wěn)定層厚度一致。

4.拌和與運(yùn)輸

攪拌站拌和加工后由攪拌車輛運(yùn)送至施工現(xiàn)場攤鋪。運(yùn)輸過程中應(yīng)加以覆蓋，以防止水分散失。拌和中發(fā)現(xiàn)碎石空隙率較大時，水分散失較快，導(dǎo)致混凝土過早凝結(jié)，應(yīng)視實(shí)際情況合理調(diào)整用水量，并注意集料投料前濕潤，降低混合料拌和、運(yùn)輸過程中水分散失。

施工過程中，施工單位安排專人進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督，嚴(yán)格按配合比投料，拌和時間不少于2min，確保無離析、泌水。為滿足混合料連續(xù)攤鋪要求，本工程加強(qiáng)運(yùn)輸車輛數(shù)量控制和優(yōu)化調(diào)度，采用4 臺運(yùn)輸車輛運(yùn)送混合料，1 臺為備用，運(yùn)輸距離為5km，運(yùn)輸時間控制在20min 以內(nèi)。

5.攤鋪

攤鋪前應(yīng)整平地面，清除垃圾雜物，表面加以灑水濕潤，本工程混合料攤鋪時，按1.2 松鋪系數(shù)進(jìn)行攤鋪，攤鋪速度為1.5m/min。車輛卸料時，錯開距離為4m，保持?jǐn)備仚C(jī)混合料連續(xù)供應(yīng)。卸料車后退進(jìn)入試驗(yàn)段，卸料后向前駛出試驗(yàn)段，防止運(yùn)輸車輛反復(fù)碾壓碎石，影響穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)。卸料前，嚴(yán)格檢查混合料質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)離析、過早初凝等問題做廢料處理。由于混合料中主要為粗集料，卸料時易發(fā)生卡料堵塞出料口的問題，由人工進(jìn)行疏通，避免影響施工效率。

6.碾壓成型

為防止混合料攤鋪前初凝，施工單位在混合料攤鋪后及時進(jìn)行碾壓施工處理。本工程中，為保障穩(wěn)定層壓實(shí)度和孔隙率要求，本工程采用8t 雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1 遍后，靜壓速度為2 ～3km/h，復(fù)壓使用14t 單鋼輪壓路機(jī)振動碾壓2 遍，振動碾壓速度為3 ～5km/h，終壓使用8t 雙鋼輪壓路機(jī)靜壓收光，碾壓速度為3 ～6km/h。施工過程堅持“先慢后快，先輕厚重”的原則先從兩側(cè)向中間碾壓，壓路機(jī)相鄰軌跡重疊1/3，確保碾壓施工無死角、漏角。初壓和復(fù)壓過程中，遇不平整區(qū)域由人工補(bǔ)平。復(fù)壓和終壓應(yīng)覆蓋路緣，軌跡與鋼支模齊平。嚴(yán)禁壓路機(jī)在碾壓剛完成或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車。由于本工程混合料含水率較低，水分散失問題較為突出，要求施工單位嚴(yán)格控制混合料拌和、攤鋪、碾壓時間，最大時間不超過2h。

7.養(yǎng)護(hù)管理

排水基層施工期間，為避免人、車輛通行影響路基結(jié)構(gòu)壓實(shí)度，施工單位與交通部門協(xié)調(diào)，加強(qiáng)現(xiàn)場交通管制，面層施工前不得開放交通。施工完成后，施工單位加強(qiáng)現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)管理，一般采用定期灑水養(yǎng)護(hù)，防止路基結(jié)構(gòu)因干縮應(yīng)力產(chǎn)生貫通裂縫，養(yǎng)護(hù)期不少于7d，并始終保持表面濕潤。面層施工時，應(yīng)注意加強(qiáng)基層結(jié)構(gòu)保護(hù)，防止砂、細(xì)集料、雜物填充到穩(wěn)定層孔隙中，影響排水效果。

四、工程質(zhì)量檢測

本工程試驗(yàn)段施工完成后，及時收集、驗(yàn)證施工參數(shù)有效性，對試驗(yàn)段進(jìn)行現(xiàn)場取芯檢測，重點(diǎn)檢測試驗(yàn)段穩(wěn)定層抗壓強(qiáng)度和空隙率, 并對試驗(yàn)段路段平整度、厚度和彎沉值進(jìn)行檢測。芯樣經(jīng)泡水1d 后檢測抗壓強(qiáng)度及空隙率（如表1 所示），均符合工程設(shè)計要求。

表1 芯樣抗壓強(qiáng)度寄孔隙率檢測表

五、結(jié)語

通過本工程施工實(shí)踐表明，在多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層施工時，應(yīng)結(jié)合技術(shù)規(guī)范和工程設(shè)計要求合理計算穩(wěn)定層厚度，并通過試驗(yàn)方式確定混合料配合比，以滿足多孔隙水泥穩(wěn)定碎石層孔隙和抗壓強(qiáng)度要求。在混合料攤鋪和壓實(shí)過程中，應(yīng)加強(qiáng)碾壓技術(shù)方案的對比和選擇，在不壓縮集料和不影響孔隙結(jié)構(gòu)的前提下，合理選擇初壓、復(fù)壓、終壓設(shè)備，確保穩(wěn)定層施工技術(shù)要求。