公路大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)

王福勝

（邢臺路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 邢臺 054000）

0 引言

大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層作為一種半剛性、高強(qiáng)度的特殊基層，具有強(qiáng)度增長快，性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，在目前高速公路的建設(shè)過程中受到廣泛的應(yīng)用。但公路大厚度水穩(wěn)基層施工難度大，若不能合理把控其施工工藝，就難以發(fā)揮本身的優(yōu)勢。因此，加強(qiáng)對公路大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的研究意義重大。

1 工程概況

某高速公路工程位于我國河北省境內(nèi)，公路為雙向4 車道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，行車速度設(shè)計(jì)為100km/h，公路面層結(jié)構(gòu)為4cm 厚的SMA-13 瀝青混凝土上面層，6cm 厚的AC-16 瀝青混凝土中面層，以及8cm 厚的AC-20 瀝青混凝土下面層。為保證面層的使用性能，研究決定路面基層采用30cm 厚的水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)，水穩(wěn)基層施工一次攤鋪完成，基于此，本文對該工程大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)展開分析。

2 大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)

2.1 材料選擇

2.1.1 碎石

大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層中最重要的原材料就是碎石，本工程采用的碎石均由強(qiáng)度高、耐久性好的巖石軋制而成。碎石軋制成4種級配標(biāo)準(zhǔn)，分別為粒徑在0～4.75mm 的碎石、粒徑在4.75～9.5m 的碎石、粒徑在9.5～19.0mm 的碎石以及粒徑在19.0～31.5mm 的碎石，經(jīng)軋制后的碎石材料壓碎值宜不大于22%，針片狀含量宜不大于12%，粒徑不大于0.075mm的成為細(xì)集料，其顆粒含量宜不大于1.5%，塑性指數(shù)不大于5，碎石材料檢測合格入場后不同粒徑的集料分類存放，并做好防雨防潮措施[1]。

2.1.2 水泥

水泥穩(wěn)定碎石基層另一種主要原材料為水泥。本工程采用標(biāo)號為32.5 的復(fù)合硅酸鹽水泥，其初凝時(shí)間不小于3h，終凝時(shí)間不小于6h，水泥材料中硅酸鹽含量、細(xì)度、pH值、安定性等相關(guān)參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)要求。水泥材料入場前需檢測其性能，早強(qiáng)水泥、變質(zhì)水泥、快硬水泥一律不得使用，同時(shí)水泥入場存儲(chǔ)時(shí)間超過3個(gè)月，使用前需重新檢測其性能。

2.1.3 配合比設(shè)計(jì)

原材料確定后，在實(shí)驗(yàn)室確定混合料的配合比，本工程大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的混合料采用骨架密實(shí)性級配，水泥∶碎石的比例為5∶100，混合料的最佳含水率為4.5%±0.3%，配合比設(shè)計(jì)中碎石的級配設(shè)計(jì)至關(guān)重要，若碎石級配過大，則基層不易壓實(shí)，若碎石級配過小，則基層容易產(chǎn)生裂縫的問題。因此，應(yīng)合理設(shè)計(jì)混合料的級配，配合比設(shè)計(jì)后的混合料強(qiáng)度需滿足施工要求，且具有良好的抗壓性能，可通過試拌和檢測混合料的性能，如拌和后混合料性能不能滿足要求，可適當(dāng)作出調(diào)整[3]。

2.2 測量放樣

（1）大厚度水穩(wěn)基層施工前先要開展測量放樣作業(yè)，先對設(shè)計(jì)單位提供的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，核實(shí)無誤后對施工現(xiàn)場水準(zhǔn)點(diǎn)的位置進(jìn)行測量，然后依據(jù)測量中的結(jié)果在水準(zhǔn)點(diǎn)位置上設(shè)置指示樁，樁體應(yīng)保持垂直狀態(tài)，且直線段樁體間隔宜控制在10m，曲線段宜控制在5m，待指示樁設(shè)置后進(jìn)行水平測量，測量的主要內(nèi)容包括大厚度基層攤鋪高度、攤鋪的寬度等，測量結(jié)果在指示樁上標(biāo)記明確，為后續(xù)拉線作指導(dǎo)。

（2）測量放樣結(jié)束后進(jìn)行打樁拉線，拉線的主要目的是為大厚度基層的攤鋪?zhàn)雒鞔_的指導(dǎo)，以保證基層的攤鋪方向、攤鋪厚度、攤鋪高度等，拉線施工時(shí)先定位鋼纖的位置，鋼纖位于基層邊緣50cm的邊線上，且與樁位間距10m，鋼纖位置確定后通過鋼絲進(jìn)行拉線，鋼絲一端固定于鋼纖上，另一端固定于支撐竿上，拉線后利用緊線鉗固定，保持鋼絲的拉力不小于800kN且無撓度即可[3]。

2.3 混合料的拌和

（1）測量放樣結(jié)束后開始拌制大厚度水穩(wěn)基層的混合料，本工程混合料的拌和在拌和站完成，拌和站內(nèi)設(shè)置有2 臺型號為WSB600 的拌和機(jī)，機(jī)械生產(chǎn)量為500t/h，并配備有4 臺上料裝載機(jī)，上料口的位置安裝有鋼筋網(wǎng)蓋，用于篩選粒徑超出設(shè)計(jì)要求的集料以及其他雜物。拌和前利用拌和機(jī)自帶的稱重計(jì)量系統(tǒng)選取原材料，計(jì)量稱重前先進(jìn)行標(biāo)定，滿足要求后根據(jù)配合比準(zhǔn)備適量的原材料開展拌和。

（2）拌和過程中混合料的最佳含水量依據(jù)當(dāng)天的施工溫度綜合確定，但需保持含水量在最佳含水量4.5%±0.3%，混合料拌和時(shí)間持續(xù)45～60s，拌和后混合料內(nèi)部宜保持均勻，在運(yùn)送至施工現(xiàn)場前應(yīng)選擇樣品檢測混合料的性能，不滿足使用要求的混合料不得運(yùn)輸，均作為廢料處理，滿足使用要求的混合料利用機(jī)械活門料倉向運(yùn)輸車內(nèi)裝料[4]。

2.4 混合料運(yùn)輸

混合料的運(yùn)輸采用15t重的自卸式運(yùn)輸車，裝料分3次完成，分別向運(yùn)輸車前部、中部、后部裝料。移動(dòng)裝料過程中運(yùn)輸車車廂中線始終與拌和機(jī)漏斗保持水平，裝料后車廂的混合料總量宜控制在總承載量的2/3，并采用篷布將混合料遮蓋，避免運(yùn)輸過程中混合料遭受日曬、雨淋而影響其使用性能，混合料運(yùn)輸至施工現(xiàn)場后停放至攤鋪機(jī)前方30cm的位置，并掛空擋等待卸料，卸料工作應(yīng)在水泥初凝前完成，否則視為廢料。

2.5 大厚度基層攤鋪

（1）混合料運(yùn)送至施工現(xiàn)場且等待卸料的運(yùn)輸車達(dá)到5輛以上，開始本工程基層的攤鋪施工。大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的攤鋪方式主要分為2種，分別為整層一次攤鋪并碾壓和分兩層攤鋪一次碾壓。其中整層一次攤鋪采用1臺攤鋪機(jī)作業(yè)，直接一次攤鋪到位，此方法可以減少車輛對基層的干擾，減少混合料的離析，但對施工技術(shù)要求更高[5]；分兩層攤鋪采用2 臺攤鋪機(jī)作業(yè)，一臺攤鋪下基層，另一臺攤鋪上基層，兩臺機(jī)械相距10～30m，此方法對施工技術(shù)要求較低，但兩臺機(jī)械相互制約，容易影響施工質(zhì)量，經(jīng)綜合考慮最終決定選擇整層一次攤鋪的方式施工。

（2）整層一次攤鋪采用型號為DT1600中型攤鋪機(jī)，攤鋪時(shí)先將機(jī)械的螺旋布料器置于混合料內(nèi)，置入深度為混合料深度的2/3，并調(diào)整機(jī)械的熨平板設(shè)置反拱形式，然后依據(jù)放樣的方向、攤鋪厚度及寬度開展攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，機(jī)械的攤鋪速度為2.5m/min，整個(gè)攤鋪施工1次完成，攤鋪過程中同步開啟機(jī)械的夯擊功能，夯錘的頻率保持穩(wěn)定，基層路段每攤鋪20m需安排人員對混合料的攤鋪厚度及平整度進(jìn)行1次檢測，檢測結(jié)果詳細(xì)記錄。如發(fā)現(xiàn)攤鋪質(zhì)量不合格的位置，可安排人工進(jìn)行修補(bǔ)，待大厚度基層全部攤鋪完成，且攤鋪質(zhì)量合格后方可開展碾壓施工。

2.6 大厚度基層碾壓

（1）碾壓是大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工中的關(guān)鍵工序，如碾壓方案不當(dāng)或碾壓不到位，則基層的使用性能必定遭受影響。本工程碾壓施工主要采用靜壓與振壓結(jié)合的方式，整個(gè)碾壓工作在3h 之內(nèi)完成，以避免混合料達(dá)到初凝時(shí)間，而導(dǎo)致碾壓強(qiáng)度及壓實(shí)度不足。碾壓施工時(shí)靜壓主要采用型號為YZC17 的雙鋼輪雙振動(dòng)壓路機(jī)，振壓主要采用型號為YZ27V 的膠輪單振動(dòng)壓路機(jī)，碾壓方式分為初壓、復(fù)壓及終壓，碾壓時(shí)直線段兩側(cè)向中間碾壓，曲線段由內(nèi)向外碾壓，并遵循低幅高頻、緊跟慢壓的碾壓原則[6]。

（2）初壓施工時(shí)使用雙鋼輪壓路機(jī)，采用前靜壓，后微振的碾壓方式，每輪重疊1/3寬度以2.0km/h的碾壓速度碾壓1～2遍，使混合料達(dá)到預(yù)壓穩(wěn)定的狀態(tài)；復(fù)壓施工時(shí)使用膠輪壓路機(jī)，采用前微振、后強(qiáng)振的碾壓方式，每輪重疊1/3寬度先以2.5km/h的碾壓速度碾壓1遍，再以3.0km/h 的碾壓速度碾壓4～6 遍，以增加混合料內(nèi)部的密實(shí)度；終壓施工時(shí)使用雙鋼輪壓路機(jī)，采用前微振、后靜壓的碾壓方式，每輪重疊1/3 寬度以2.5～3.0km/h的碾壓速度碾壓2遍，將基層表面收光、修邊。

2.7 養(yǎng)護(hù)

大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層碾壓完成后，必須開展養(yǎng)護(hù)作業(yè)，經(jīng)多種養(yǎng)護(hù)方式對比，最終選擇采用土工布覆蓋并灑水的養(yǎng)護(hù)方式。采用的土工布為人工纖維合成的材料，具有透氣性好、透水性好、耐老化、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，覆蓋于基層表面后，可以避免基層因溫差較大而產(chǎn)生溫縮裂縫，在土工布覆蓋于基層表面后，間隔2h 開始第1 次灑水，灑水車的行進(jìn)速度不得超過20km/h，且必須將土工布全部浸透，第1 次灑水養(yǎng)護(hù)后，后續(xù)定期開展灑水養(yǎng)護(hù)，后續(xù)灑水中灑水車的行進(jìn)速度不得超過30km/h[7]。

2.8 質(zhì)量檢測

2.8.1 平整度檢測

本工程基層施工完成后，為保證大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量，對基層的平整度進(jìn)行了檢測，平整度的影響因素主要包括攤鋪與碾壓，而攤鋪對平整度的影響大于壓實(shí)。因此，平整度的檢測時(shí)間在基層攤鋪完成后，檢測主要采用車載式顛簸累積儀完成，其檢測結(jié)果如表1。

表1 平整度檢測結(jié)果

由表1檢測結(jié)果可得，本工程大厚度水穩(wěn)基層各檢測點(diǎn)平整度的平均值為2.2mm，且最大平整度為2.8mm，最小平整度為1.6mm，與設(shè)計(jì)要求的8mm 相比相差巨大。因此可以表明，本次大厚度水穩(wěn)基層的攤鋪效果良好，滿足公路規(guī)范使用要求。

2.8.2 壓實(shí)度檢測

大厚度水穩(wěn)基層的壓實(shí)度表示碾壓施工的效果，其檢測時(shí)間在基層碾壓完成后，由于現(xiàn)行的規(guī)范《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTG 034—2000）中并未對壓實(shí)度有明確的要求。因此，壓實(shí)度的檢測標(biāo)準(zhǔn)采用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本工程壓實(shí)度的檢測主要采用滴定法和灌砂法完成，其檢測結(jié)果如表2。

表2 壓實(shí)度檢測結(jié)果

由表2檢測結(jié)果可知：本工程大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的壓實(shí)度設(shè)計(jì)要求為不小于96%，而經(jīng)檢測基層的最大壓實(shí)度可達(dá)到97.8%，最小壓實(shí)度為97.1%，平均壓實(shí)度在97.5，比設(shè)計(jì)要求高出1.5%，這表明本次大厚度基層碾壓施工質(zhì)量良好。

2.8.3 抗壓強(qiáng)度檢測

大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工采用一次攤鋪的方式，由于攤鋪的厚度過大，導(dǎo)致基層混合料中水分及溫度等養(yǎng)護(hù)條件均比一般厚度的水泥穩(wěn)定碎石基層相比較差。因此為確?；鶎拥幕拘阅埽鶎拥钠秸燃皦簩?shí)的檢測外，還需對大厚度基層的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測，檢測方式為抽樣檢測，獲取的樣本在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)7d，然后測量其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，同時(shí)準(zhǔn)備一般厚度的水泥穩(wěn)定基層試塊，同步開展養(yǎng)護(hù)檢測，將檢測結(jié)果相互對比，從而明確大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的抗壓強(qiáng)度，其檢測結(jié)果如表3。

由表3 檢測結(jié)果可知，通過7d 的養(yǎng)護(hù)期后，大厚度水泥穩(wěn)定碎石的檢測塊其抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到4.5MPa，與規(guī)范要求的不小于4.0MPa 相比，已經(jīng)滿足要求，但與一般厚度的檢測塊相比，大厚度基層的抗壓強(qiáng)度僅為其抗壓強(qiáng)度的90%，主要是因?yàn)楹穸刃〉幕鶎悠漯B(yǎng)護(hù)條件更好，且厚度小的基層其碾壓的效果更好，因此，一般厚度的基層密實(shí)度比大厚度基層的密實(shí)性更好，基層的抗壓強(qiáng)度也越強(qiáng)[8]。

表3 抗壓強(qiáng)度檢測結(jié)果

3 結(jié)語

面對目前我國日益增長的運(yùn)輸情況，高速公路的使用性能必須得到提高，而大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的應(yīng)用，具有很多的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以提升公路基層的強(qiáng)度，還可以保證基層的耐久性、抗壓性，可以充分改善公路的整體性能，減少公路使用過程中出現(xiàn)病害及安全隱患的問題。因此保證大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量，施工單位施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工工序，認(rèn)真落實(shí)施工技術(shù)，充分發(fā)揮大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的優(yōu)越性，以進(jìn)一步促進(jìn)我國高速公路行業(yè)的發(fā)展。