公路工程水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)研究

鄭國良

（大成工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石技術(shù)是我國公路施工中常用的新型施工技術(shù)，水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)的主要配置材料包括碎石、骨料、膠凝材料和水泥砂漿等。將所有材料進(jìn)行混合后充分?jǐn)D壓，即可得到水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)。整體基層結(jié)構(gòu)通過嵌壓的方式進(jìn)行處理，以此來提升整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因而在實(shí)際應(yīng)用中具有非常多的優(yōu)勢，水泥穩(wěn)定碎石基層也成為公路建設(shè)中較為常見的結(jié)構(gòu)基層之一。

1 選用工程案例概述

1.1 工程概況

該研究選用的工程為翔安機(jī)場高速公路工程，該工程位于廈門市翔安區(qū)內(nèi)，路線全長約8768m，主要施工內(nèi)容分為公路項(xiàng)目和高速公路兩部分。預(yù)計(jì)在施工道路鋪設(shè)厚300mm 的3% 水泥穩(wěn)定碎石底基層72355m2、厚320mm 的3% 水泥穩(wěn)定碎石底基層353268m2和厚350mm 的3% 水泥穩(wěn)定碎石底基層13131m2。

主線采用雙向8 車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度：100km/h；路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載：雙輪組單軸載BZZ-100kN；構(gòu)造物設(shè)計(jì)荷載：公路I 級；動(dòng)峰值加速度為0.15g，抗震設(shè)防烈度為VII 度。

1.2 工程施工重難點(diǎn)分析

該工程的施工難點(diǎn)在于配置水泥出現(xiàn)離析問題，在實(shí)際施工中選用的水泥材料出現(xiàn)凝結(jié)速度過快的情況，從水泥配置、攪拌到碾壓的過程中，水泥的凝結(jié)時(shí)間非常短，因此影響正常施工。同時(shí)，部分水泥材料出現(xiàn)干縮現(xiàn)象，導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)收縮類型裂縫。

針對此類問題，施工單位對水泥配置比例進(jìn)行了調(diào)整，將水泥配比更改為（19～31.5mm）碎石∶（9.5～19mm）碎石∶（4.75～9.5mm）碎石∶（0～4.75mm）石屑＝24∶22∶13∶41，水泥劑量為4.0%。同時(shí)安排專人實(shí)時(shí)監(jiān)管攪拌機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，確保設(shè)備下料和運(yùn)轉(zhuǎn)符合施工要求。

1.3 施工流程

施工單位需要結(jié)合實(shí)際情況和施工環(huán)境制定詳細(xì)的施工方案，并確保各項(xiàng)施工設(shè)計(jì)符合實(shí)際情況。將所需材料、設(shè)備和工具等運(yùn)往施工現(xiàn)場，水泥穩(wěn)定碎石基層對于選用施工材料的質(zhì)量要求比較高，施工單位要確保施工材料滿足施工需求。合理安排工期，杜絕出現(xiàn)趕工、搶工現(xiàn)象，影響整體施工質(zhì)量，在配置好施工材料后，可以開始制作水泥穩(wěn)定碎石基層，將施工材料依次進(jìn)行攪拌、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)后，即可完成施工。

在施工開始前需要施工單位準(zhǔn)備好施工材料、施工設(shè)備及運(yùn)輸車輛等，并確保所有材料和設(shè)備滿足施工開展的要求。

該工程項(xiàng)目對于水泥穩(wěn)定碎石基層使用的各項(xiàng)級配材料提出明確要求，要求使用的水泥材料必須為快凝類水泥，該施工項(xiàng)目選用325 號普通硅酸鹽水泥材料；使用的混合材料必須具有足夠的細(xì)度，且需通過專業(yè)審核，確?；旌喜牧现袥]有有害物質(zhì)存在；該施工項(xiàng)目使用的碎石材料為石灰?guī)r材料，石灰?guī)r材料具有非常高的硬度，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生風(fēng)化現(xiàn)象。使用的石灰?guī)r材料粒徑均在30mm 以下，防止因粒徑過大而影響石灰?guī)r材料的整體黏結(jié)力，進(jìn)而導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量降低。在配置好各項(xiàng)施工材料后，將施工材料運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，即可開始水泥穩(wěn)定碎石基層施工[1]。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層在公路工程中的應(yīng)用優(yōu)勢

水泥穩(wěn)定碎石基層在公路工程中具有非常好的應(yīng)用效果，將水泥穩(wěn)定碎石基層作為主要材料建設(shè)的公路普遍具有穩(wěn)定性強(qiáng)、強(qiáng)度高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性非常高，能夠有效提高公路項(xiàng)目的整體承載能力，延長公路的使用壽命。水泥穩(wěn)定碎石基層與傳統(tǒng)砂礫基層相比，使用的混合料級配等級也明顯優(yōu)于級配砂礫材料，級配碎石是所有級配集料中質(zhì)量和穩(wěn)定性最高的施工材料，而在水泥穩(wěn)定碎石基層中加入大量級配碎石能夠有效提高水泥穩(wěn)定碎石基層的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度，從而有效提高公路設(shè)施的整體建設(shè)質(zhì)量。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 水泥穩(wěn)定碎石基層配置

水泥穩(wěn)定碎石是使用級配碎石、膠凝材料、填充骨料和灰漿通過嵌壓處理得到的施工材料，施工單位需要確保使用各項(xiàng)材料的質(zhì)量滿足施工要求，防止因材料質(zhì)量問題而影響整體水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)使用的水泥盡可能選擇硅酸鹽水泥，同時(shí)選擇硅酸鹽水泥的標(biāo)號應(yīng)比較低，否則水泥的硬度過高、凝結(jié)時(shí)間短都會(huì)影響水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)使用的集料也需要嚴(yán)格把控，根據(jù)粗細(xì)不同，對集料的要求也不同，集料的配比也要精確控制，集料的型號尺寸要確保與施工需求相符合，并選擇質(zhì)量好、強(qiáng)度高、密度小的集料加以使用。同時(shí)，使用的集料不宜過大，盡可能控制集料的顆粒直徑在30mm 以下即可。材料中的含水量也要嚴(yán)格把控，如果含水量超出標(biāo)準(zhǔn)量，就會(huì)導(dǎo)致后期的攤鋪和碾壓工作難以有效開展。因此，管理部門需要嚴(yán)格控制水泥材料的含水量，防止使用質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)的材料，影響水泥穩(wěn)定碎石的整體施工質(zhì)量。該研究選用的工程案例中，水泥穩(wěn)定碎石基層各項(xiàng)施工材料的質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)，如表1所示。

表1 水泥穩(wěn)定碎石基層施工材料的質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)

確定好使用的各項(xiàng)混合料后，工作人員要采用功率符合的攪拌機(jī)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)攪拌，確保減半速率足夠的同時(shí)，盡可能攪拌均勻，通常選擇的攪拌機(jī)裝置規(guī)格在700t/h 左右均可，在攪拌完成后及時(shí)將混合料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，防止放置時(shí)間長導(dǎo)致混合料質(zhì)量受損。在運(yùn)輸過程中，也要加強(qiáng)對混合料的把控，避免因運(yùn)輸問題而導(dǎo)致混合料質(zhì)量受損。在運(yùn)輸車輛上務(wù)必安裝好篷布和防御裝置，避免在運(yùn)輸過程中由于天氣原因?qū)е禄旌狭铣霈F(xiàn)受潮、淋濕等現(xiàn)象[2]。

3.2 水泥穩(wěn)定碎石基層的施工處理技術(shù)

水泥穩(wěn)定碎石基層處理技術(shù)主要包括攤鋪、碾壓、接縫處理三部分，各環(huán)節(jié)對于水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量都具有較大的影響。

3.2.1 攤鋪施工技術(shù)

水泥穩(wěn)定碎石基層在攤鋪前應(yīng)先清理施工路面，保證路基表面整體整潔，平整度和高程符合施工要求標(biāo)準(zhǔn)。在攤鋪開始前，需要對使用的攤鋪裝置進(jìn)行預(yù)熱，確保攤鋪裝置的溫度達(dá)到65℃以上才能開始攤鋪。在施工公路兩側(cè)安裝好支桿和鋼絲繩，以此起到控制攤鋪裝置的效果。由于水泥穩(wěn)定碎石基層在實(shí)際攤鋪過程中容易產(chǎn)生接縫問題，因此通常在開展攤鋪施工時(shí)都需要使用2 臺熨平機(jī)設(shè)備聯(lián)合開展攤鋪工作，防止產(chǎn)生的縱向裂縫數(shù)量過多。在實(shí)際攤鋪前，需要對所有施工材料的溫度進(jìn)行檢測，確保溫度超過130℃才能使用。攤鋪的速度和頻率結(jié)合實(shí)際情況和自身施工需求選取即可。在進(jìn)行攤鋪前，可以先向施工路面適當(dāng)灑水，以此來提高路面整體濕潤度，減少水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)干裂現(xiàn)象的概率。

3.2.2 碾壓施工技術(shù)

碾壓是攤鋪后的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，對于水泥穩(wěn)定碎石基層的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性都具有非常重要的影響。通常水泥穩(wěn)定碎石基層的碾壓施工長度不宜過長，如果碾壓長度過長就會(huì)影響整體碾壓質(zhì)量和效果，通?？梢圆捎梅侄文雺禾幚淼姆绞?，將每段碾壓長度控制在50～100m。在碾壓過程中，碾壓設(shè)備的速度務(wù)必保證勻速、慢速，防止在碾壓過程中出現(xiàn)急剎車和停頓現(xiàn)象，如果碾壓工作的開展速度過快，會(huì)影響水泥穩(wěn)定碎石基層的整體平整度，進(jìn)而影響施工質(zhì)量。因此，施工人員要控制好碾壓的速度，確保所有車胎印跡全部清除才能完成碾壓。在首次碾壓時(shí)，可以直接使用重量較大的碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，等到后續(xù)碾壓時(shí)可以更換成膠輪進(jìn)行二次碾壓，這樣能夠?qū)⑺喾€(wěn)定碎石基層表面的所有輪胎痕跡和印跡有效清除。

3.2.3 接縫處理技術(shù)

接縫是影響水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量的重點(diǎn)問題之一，由于在實(shí)際使用中會(huì)產(chǎn)生大量的縱向接縫和橫向接縫，一旦接縫的數(shù)量過多就會(huì)導(dǎo)致整體水泥穩(wěn)定碎石基層的承受能力和穩(wěn)定性下降，因而引發(fā)安全隱患和交通事故。針對水泥穩(wěn)定碎石基層的接縫問題，需要施工人員加以重視。接縫的處理要點(diǎn)在于攤鋪質(zhì)量，在對水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行攤鋪時(shí)，盡可能確保連續(xù)性，不能在攤鋪過程中隨意中斷。如果出現(xiàn)特殊情況需要中斷施工時(shí)，則需要在水泥穩(wěn)定碎石基層上設(shè)置好相應(yīng)的橫向接縫，并確保攤鋪設(shè)備原理使用混合料的末端。在混合料的周邊可以放置2 根方木，通過方木來壓實(shí)混合料，從而避免混合料出現(xiàn)質(zhì)量受損的情況?？v向接縫的處理主要通過改善攤鋪方法來進(jìn)行，如果出現(xiàn)數(shù)量較多的縱向接縫，施工人員需要同時(shí)使用2 臺攤鋪裝置進(jìn)行施工，確保所有縱向接縫保持垂直相接，避免出現(xiàn)傾斜和歪斜等現(xiàn)象。

3.3 水泥穩(wěn)定碎石基層的養(yǎng)護(hù)技術(shù)

良好的養(yǎng)護(hù)措施是影響水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)質(zhì)量和強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，在水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)完成施工后，需要經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，確保質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)后才能投入正常使用。水泥穩(wěn)定碎石基層需要使用塑料膜、麻袋或遮擋布來覆蓋，在養(yǎng)護(hù)期間時(shí)刻注意水泥穩(wěn)定碎石基層保持濕潤，避免出現(xiàn)因光照產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象。工作人員要對路面定期進(jìn)行溫度測量，確保路面溫度低于50℃才能開放使用。對于行駛車輛要進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定，運(yùn)輸?shù)V料的車輛和設(shè)備運(yùn)輸車輛不能使用路面，防止掉落的礦料和設(shè)備零件對路面造成影響。水泥穩(wěn)定碎石基層的養(yǎng)護(hù)處理主要可分為三步：

第一步，操作人員要對水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行按壓，使其表面結(jié)構(gòu)保持平整，減少內(nèi)部裂縫的產(chǎn)生。

第二步，對水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行保溫和保濕工作，操作人員可以使用袋子或麻布對水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行覆蓋，可以有效降低水泥穩(wěn)定碎石基層的散熱速度，將溫度差控制在合理范圍內(nèi)。

第三步，操作人員還可以對水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行定期噴水，保證水泥穩(wěn)定碎石基層在凝固前可以保持表面的水分充足，避免因過于干燥而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。在所有工作完成后，工作人員就可以將水泥穩(wěn)定碎石基層放置到合適的地方等待凝固完成，若水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度不夠，就會(huì)影響公路的使用質(zhì)量和使用壽命。因此，在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層養(yǎng)護(hù)工作時(shí)，一定要嚴(yán)格控制灑水量防止出現(xiàn)水泥穩(wěn)定碎石基層干裂的現(xiàn)象。在養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，可以在水泥穩(wěn)定碎石基層表面均勻撒上一層小碎石，以起到保護(hù)水泥穩(wěn)定碎石基層的效果。

3.4 鋼模立模處理技術(shù)

該工程施工中，由于邊坡容易松散，影響整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因而在施工處理中采用鋼模立模處理技術(shù)進(jìn)行施工，通過鋼模板立設(shè)使壓路機(jī)振壓的作用力下混合料不向邊側(cè)擠壓，從而提高邊部的壓實(shí)度。在水泥穩(wěn)定碎石基層的中央分隔帶邊部沿?cái)備佭吘€支設(shè)鋼模板，在水泥穩(wěn)定碎石基層進(jìn)行充分碾壓前，安排專人負(fù)責(zé)在攤鋪面邊緣及鋼模板處澆灑水泥漿，消除邊坡邊緣松散和塌邊現(xiàn)象，保證水泥穩(wěn)定碎石基層的碾壓密實(shí)和平整度。

4 結(jié)語

綜上所述，水泥穩(wěn)定碎石基層是未來公路建設(shè)施工中最常用的施工結(jié)構(gòu)之一，水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性高，使用壽命與傳統(tǒng)路面結(jié)構(gòu)相比更長，建設(shè)成本低，因而近年來已經(jīng)被公路工程廣泛使用。水泥穩(wěn)定碎石基層的施工要點(diǎn)和難點(diǎn)需要施工單位加以重視和把控，通過加強(qiáng)水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)來提高施工質(zhì)量，為公路項(xiàng)目施工建設(shè)提供更好的保障。