淺析公路工程水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝

張米蘭,張伊蘋

摘 要：作為我國重要的支柱產(chǎn)業(yè)，交通運(yùn)輸業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)增長中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。改革開放40多年來，公路工程建設(shè)里程越來越長，多采用半剛性基層，水泥穩(wěn)定碎石基層因其強(qiáng)度高、整體性好等優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用。為此，必須重視水泥穩(wěn)定碎石基層施工，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范，規(guī)范施工工藝，加強(qiáng)質(zhì)量控制措施，全面提高工程施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層;作用原理;原材料選擇

0 引言

伴隨我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，因設(shè)計(jì)、施工方法、施工材料選擇等因素，公路病害問題較為嚴(yán)重。如何延長道路工程使用壽命、確保行車舒適度已經(jīng)成為施工企業(yè)必須重視的問題。伴隨著我國公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用，要求不斷提高施工質(zhì)量，以保證車輛通行的安全性。水泥穩(wěn)定碎石基層具有強(qiáng)度高、承載力強(qiáng)等優(yōu)勢，在公路工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，必須充分掌握其施工工藝，嚴(yán)格遵循施工流程，組織技術(shù)培訓(xùn)，規(guī)范施工人員操作行為，盡量減少潛在安全隱患，以提高路面穩(wěn)定性，優(yōu)化使用性能。

1 水泥穩(wěn)定碎石作用原理

水穩(wěn)基層全稱水泥穩(wěn)定基層，是指公路基礎(chǔ)，可分為水穩(wěn)碎石基層和水穩(wěn)砂礫基層，在施工中一般為上下兩層。本文以水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行分析。水穩(wěn)碎石基層指用水泥與碎石按照一定級配用攪拌機(jī)拌制的用于公路施工的基礎(chǔ)材料。水泥穩(wěn)定碎石中骨料的主要成分為級配碎石，選用相應(yīng)數(shù)量的膠凝材料及充足的灰漿體積進(jìn)行骨料空隙的填充，并嚴(yán)格遵循嵌擠原理進(jìn)行攤鋪壓實(shí)作業(yè)。水泥穩(wěn)定碎石的壓實(shí)度與密實(shí)度相近，其初期具有較高的強(qiáng)度，但隨著齡期的增加將加速結(jié)成板體，進(jìn)而提升其抗?jié)B性能與抗凍性能。通常情況下水泥穩(wěn)定碎石中水泥用量占總混合料的3%到7%之間，其7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與其他路基材料相比，要高出許多。據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)要求，水泥穩(wěn)定碎石從粒徑方面看，屬于中粒土，因其內(nèi)部具有一定膠凝材料，要求必須在水泥終凝前完成整個施工過程，確保一次達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高其質(zhì)量。

2 工程概況

某公路工程全長23.3 km，起訖樁號為00+000～23+300。路面基層結(jié)構(gòu)當(dāng)中上基層、底基層分別采用15 cm、20 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石。在施工過程中，發(fā)現(xiàn)局部存在裂縫問題，雖不嚴(yán)重，但為了保障后期施工質(zhì)量，經(jīng)商議決定，采用抗裂型水泥穩(wěn)定碎石基層施工方案，即玄武巖纖維抗裂性水泥穩(wěn)定碎石。

3 原材料選擇

3.1 水泥

根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求，在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，不得使用早強(qiáng)水泥、變質(zhì)水泥，應(yīng)采用42.5普通硅酸鹽水泥。水泥安定性和各齡期強(qiáng)度均應(yīng)符合公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則相關(guān)規(guī)定。一般情況下，初凝時間需大于4 h，終凝時間大于6 h。若采用散裝水泥，應(yīng)在進(jìn)入施工現(xiàn)場前，提前放置7天，當(dāng)其安定性達(dá)到規(guī)定要求后，才能用于施工。若施工當(dāng)天氣溫較高，需嚴(yán)控水泥溫度，不得高于50℃，若超過該溫度，需及時采取降溫措施[1]。

3.2 集料

基于經(jīng)濟(jì)性原則，在集料選擇時，需采取當(dāng)?shù)厣a(chǎn)材料，即粗集料采用石灰?guī)r，細(xì)集料采用石料生產(chǎn)中的石屑。并按照現(xiàn)行集料試驗(yàn)規(guī)程相關(guān)規(guī)定，對集料的物理力學(xué)性能進(jìn)行測定與分析，保證滿足施工規(guī)定要求。通過篩分結(jié)果，可獲取混合料合成級配情況。

3.3 玄武巖纖維

為解決本工程微裂縫問題，特提出了采用玄武巖纖維抗裂性水泥穩(wěn)定碎石基層施工方案，在本抗裂材料當(dāng)中，玄武巖纖維是關(guān)鍵。相比其他材料，玄武巖纖維基本與玻璃纖維相同，其為褐色，具有較高強(qiáng)度。在加工制作時，需在高溫下（1 500℃），先熔化玄武巖碎石，隨后進(jìn)行高速拉絲。在水泥當(dāng)中，玄武巖纖維的穩(wěn)定性良好，同時，可均勻分散于混合料內(nèi)，具有極強(qiáng)的聯(lián)結(jié)力。該項(xiàng)目采用25 mm束狀單絲纖維作為玄武巖纖維材料，其技術(shù)指標(biāo)如下：（1）纖維Φ7.5 μm;（2）密度2.63 g/cm3;（3）拉伸強(qiáng)度4 267 MPa;（4）彈性模量115 GPa。

4 水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點(diǎn)

在我國公路建設(shè)過程中，路面基層施工作為重要組成部分，直接影響著公路的整體施工質(zhì)量，發(fā)揮著重要的作用。通過對公路建設(shè)施工技術(shù)進(jìn)行分析能夠看出，水泥穩(wěn)定級配碎石技術(shù)具有較為廣泛的應(yīng)用范圍。該技術(shù)具有較好的力學(xué)性能和較強(qiáng)的水穩(wěn)性，能夠進(jìn)一步提升公路路面施工質(zhì)量。所以，必須重視水泥穩(wěn)定級配碎石技術(shù)的應(yīng)用，將準(zhǔn)備工作扎實(shí)做好，有效規(guī)范施工流程，特別是碾壓施工環(huán)節(jié)要尤為重視，從而確保公路工程建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展。

4.1 施工測量

作為我國最常見的公路路面基層形式，水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的優(yōu)劣對工程建設(shè)整體質(zhì)量影響較大。因此在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，應(yīng)保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足施工要求，以此有效提升工程施工質(zhì)量，推動公路行業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。測量放樣是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵，本工程項(xiàng)目在具體施工時，每個攤鋪隊(duì)必須配制一個測量組，以保證施工放樣及時，平面位置、標(biāo)高隨時得到控制。放樣時，首先是在已鋪筑的底基層恢復(fù)中線，直線段每10 m設(shè)一樁，曲線段加密至5 m一樁，并在兩側(cè)邊緣外0.3 m～0.5 m設(shè)指示樁;然后進(jìn)行水平測量，在兩側(cè)指示樁上方根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高及試驗(yàn)段確定的松鋪厚度設(shè)置攤鋪機(jī)水平傳感導(dǎo)線。導(dǎo)線采用直徑3 mm鋼絲，用緊線器拉緊，張力不小于600 N，架設(shè)長度不大于200 m，并用白灰設(shè)置方向?qū)Ь€，應(yīng)在每次攤鋪前和攤鋪過程中對導(dǎo)線和指導(dǎo)莊進(jìn)行復(fù)核測量，確保施工的準(zhǔn)確性。

4.2 下承層處理

全面清理施工現(xiàn)場的雜物、植被等，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件確定清表厚度，及時回填坑洼現(xiàn)象，并碾壓密實(shí)，確保下承層平整度及承載能力滿足施工要求，并適當(dāng)灑水濕潤，提高與基層結(jié)合能力。為后期施工創(chuàng)造良好條件。隨后按照設(shè)計(jì)方案的要求測量施工現(xiàn)場各項(xiàng)參數(shù)，恢復(fù)基層中線，并預(yù)埋工作樁，樁體間距通?？刂圃?0 m左右，在曲線路段可適當(dāng)縮小間距，保持在5 m左右，在道路兩側(cè)路肩外部設(shè)置指示樁。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高及松鋪系數(shù)安裝傳感導(dǎo)線，為攤鋪機(jī)運(yùn)行提供標(biāo)準(zhǔn)及參考，后期施工過程中定期復(fù)核導(dǎo)線位置，及時糾正偏差過大現(xiàn)象，確保工程建設(shè)順利進(jìn)行。

4.3 拌和施工

拌和施工中，混合料需采用振動攪拌機(jī)拌和，根據(jù)工程實(shí)際情況，生產(chǎn)能力不得小于400 t/h。分種類、分標(biāo)號進(jìn)行存儲、堆放，不允許混雜，且避免受潮。為避免混合料離析，成品儲料倉不能太大，需結(jié)合拌和實(shí)際合理控制倉儲大小。投入玄武巖纖維時，要以人工方式投料，由于纖維自重較小，很容易被吹散，因此，應(yīng)撒布到集料傳輸帶上，且按照傳輸帶供料速度進(jìn)行纖維撒布量的準(zhǔn)確計(jì)算，保證每分鐘撒布無誤。同時，根據(jù)試驗(yàn)確定拌和時間，待拌和料均勻、無花白時，即可完成拌和。在整個拌和過程中，要隨時對其均勻性進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)異常問題。

4.4 運(yùn)輸施工

待混合料拌和后，便可向運(yùn)輸車輛裝料，為保證裝料質(zhì)量，可多次移動車輛分次完成裝料施工。應(yīng)按照“及時、快速、均勻”原則運(yùn)輸，盡可能減少運(yùn)輸時間，避免混合料出現(xiàn)離析問題。同時，將雙篷布覆蓋到車頂，起到保溫、防雨、防污染等作用。

4.5 攤鋪施工

攤鋪施工前期，首先清理干凈下基層表面，比如垃圾、雜物、積水等，保持作業(yè)面干凈無污染。當(dāng)運(yùn)輸車輛達(dá)到攤鋪現(xiàn)場之后，指派專人指揮車輛，距離攤鋪機(jī)30 cm左右停車，通過攤鋪機(jī)推動運(yùn)輸車緩慢前行，并源源不斷將混合料卸入攤鋪機(jī)料斗內(nèi)。一般來講，為保證攤鋪施工的連續(xù)性，必須保證攤鋪能力和運(yùn)輸能力相匹配，能夠持續(xù)、勻速前行。根據(jù)本工程實(shí)際情況，可在2 m/min控制攤鋪速度，并由專人詳細(xì)觀察攤鋪質(zhì)量，若局部出現(xiàn)虛鋪問題，需及時采取措施進(jìn)行處理。

4.6 碾壓施工

在水泥初凝前，必須完成所有纖維穩(wěn)定碎石基層碾壓作業(yè)，并確保整個碾壓施工中基層始終保持濕潤。一般情況下，碾壓施工可分為三個階段，第一階段為初壓，本工程采用了大噸位雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓施工，碾壓形式為靜壓，碾壓遍數(shù)為1～2遍，并在1.5 km/h～2.0 km/h之間控制碾壓速度;第二階段為復(fù)壓，采用了大噸位振動壓路機(jī)，通過振動壓實(shí)進(jìn)行了3～4遍碾壓，并在2.0 km/h～2.5 km/h之間控制碾壓速度。第三階段為終壓，選取了膠輪壓路機(jī)，碾壓遍數(shù)為2遍，直至明顯輪跡消除。

4.7 養(yǎng)護(hù)施工

完成上述施工，待基層壓實(shí)度檢測滿足設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段，主要采用灑水養(yǎng)生方式。養(yǎng)護(hù)施工中，需先浸潤透水土工布，隨后在基層頂面覆蓋。待達(dá)到7 d齡期后，可通過人工方式灑水，灑水量不宜過多，當(dāng)基層強(qiáng)度達(dá)到一定要求后，便可采取灑水車進(jìn)行灑水。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，便可進(jìn)行下一階段施工。

5 結(jié)束語

綜上所述，作為路面結(jié)構(gòu)的主要承重層，路面基層質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、使用壽命。據(jù)相關(guān)資料顯示，路面病害與基層關(guān)系密切。若基層強(qiáng)度不足，在行車荷載和自然因素的長期作用下，很可能出現(xiàn)大量殘余變形及剪切破壞，從而產(chǎn)生龜裂、縱橫向裂縫等。此外，在瀝青路面通行服務(wù)期間，水也會滲透到路面基層，從而產(chǎn)生水損壞等嚴(yán)重病害，最終破壞路面路基結(jié)構(gòu)。因此，必須合理控制路面基層施工質(zhì)量。水泥穩(wěn)定碎石是路面基層的常用材料，其具有良好的耐久性和整體穩(wěn)定性，且承載力和強(qiáng)度較高。將其用于路面基層施工，可大幅提升路面基層施工質(zhì)量。

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