公路加寬中水穩(wěn)基層拼接施工工藝分析

陳 磊

（江蘇捷達交通工程集團有限公司，江蘇 淮安 223001）

隨著我國人均汽車保有量逐年增加，道路通行能力下降；由于新修道路成本太高，提升現(xiàn)有道路的通行能力成為一種兼顧經(jīng)濟和技術(shù)的選擇，道路改擴建成為當(dāng)下交通工程領(lǐng)域新趨勢。如何保證新舊路的拼接質(zhì)量，提升擴建道路的整體性，減少不均勻沉降和裂縫發(fā)生是道路擴建工程中非常值得關(guān)注的一個問題。劉志堅[1]從材料把控、全幅攤鋪和提高基層平整度等環(huán)節(jié)入手提升公路交通改建工程基層結(jié)構(gòu)整體性和拼接施工質(zhì)量。張志強[2]從原材料控制、水穩(wěn)基層混合料配合比設(shè)計以及具體施工控制3個方面提出了水穩(wěn)基層施工質(zhì)量控制技術(shù)，確保水穩(wěn)基層施工質(zhì)量，有效預(yù)防了基層反射裂縫的出現(xiàn)。章清濤等[3]利用PDCA 工作原理改進拼接縫處施工工藝，水穩(wěn)基層拼接質(zhì)量得到有效控制。寇春河等[4]將反開挖施工、超厚水泥穩(wěn)定碎石攤鋪施工工藝有機結(jié)合，解決了施工路面硬拼接問題。本文在以上研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)京滬高速公路沂淮淮江段擴建工程特點、

1 工程概況

京滬高速公路沂淮淮江段現(xiàn)狀為雙向4 車道，設(shè)計速度120 km/h，路基寬度28 m；主線為瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，基層為37 cm 二灰碎石，底基層為20 cm 二灰土，沉降趨于穩(wěn)定。擴建工程路面基層為38 cm 水泥穩(wěn)定碎石，底基層為20 cm 廠拌冷再生水泥穩(wěn)定碎石。舊路基層分二層臺階銑刨，第一層銑刨至基層中部，厚19 cm、臺階寬25 cm；第二層銑刨至底基層底，厚39 cm，基層拼接位置為內(nèi)邊緣向第二車道25 cm。

依據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計及進場材料試驗結(jié)果，確定生產(chǎn)配合比：1#粗集料∶2#粗集料∶3#細集料∶4#細集料=39∶30∶7∶24，水泥劑量為4.0%。重型擊實成型最大干密度為2.346 g/cm3，最佳含水量5.3%，強度代表值4.3 MPa。振動成型最大干密度為2.398 g/cm3，最佳含水量4.9%。

基層攤鋪養(yǎng)護7 d 后進行跨縫取芯，應(yīng)能保證取出完整的芯樣，另外，應(yīng)對取出的芯樣進行直剪試驗，確保新舊基層黏結(jié)強度≮0.4 MPa。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層搭接工藝

新鋪基層需要與舊路二灰土底基層拼接一段長度，舊路基層與新鋪基層之間存在材料、施工工藝、施工設(shè)備等方面的差異，導(dǎo)致基層拼接縫位置黏結(jié)困難，采用傳統(tǒng)的搭接施工方法，在跨縫處未能取出完整的芯樣。芯樣不完整大致有以下原因：

1）舊路基層厚度較薄，19 cm 的銑刨臺階下面存在5～8 cm的二灰土；

2）灌縫水泥漿濃度偏低且未能完全滲透拼接面，導(dǎo)致新舊基層不能有效黏結(jié)成整體；

3）新鋪基層集料滾落到臺階表面未及時清理導(dǎo)致基層壓實不足。

針對以上原因，在遵守現(xiàn)行路面基層施工規(guī)范[5]的基礎(chǔ)上，從3 個方面加強新舊基層拼接縫位置黏結(jié)強度：

1）攤鋪前在舊路銑刨臺階側(cè)立面涂抹增稠水泥漿；

2）攤鋪后加強拼接縫灌漿控制；

3）調(diào)整碾壓方式，增加拼接縫處碾壓遍數(shù)。

2.1 涂抹增稠水泥漿

攤鋪作業(yè)前，清理干凈舊路基層臺階表面和側(cè)面的松散顆粒、浮灰，用灑布車在下承層表面噴灑一層水泥漿（水灰比為0.4～0.6）并潤濕臺階，在攤鋪機前方3～5 m 用灰板與鐵抹子將增稠水泥漿涂抹至舊路臺階側(cè)立面，涂抹厚度約3～5 mm。增稠水泥漿水灰比為0.3～0.4 并加入適當(dāng)?shù)木從齽?，水泥為P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，現(xiàn)場拌制并采用水泥漿比重計檢測密度，見表1。

表1 涂抹用水泥漿技術(shù)要求

對于存在啃邊、缺角和粒料松脫等不平整、不順直段落，將臺階側(cè)立面涂抹的水泥漿延伸至覆蓋啃邊和缺角頂部，使得啃邊和缺角部位完全被增稠水泥漿包裹。

2.2 攤鋪作業(yè)

新鋪水穩(wěn)基層分2 層施工，每層壓實厚度均為19 cm，按1.3 的松鋪系數(shù)采用走線法攤鋪施工。為了減少混合料骨料離析，采用2 臺徐工RP953 水穩(wěn)攤鋪機梯隊作業(yè)攤鋪，攤鋪機布料器前口下沿掛鐵鏈、邊部加裝橡膠擋板防止混合料滾落造成離析，行駛速度控制在1.5 m/min左右；啟動前，根據(jù)鋼絲繩高度、攤鋪寬度，調(diào)整熨平板高程和螺旋布料器兩端的自動料位器，保證攤鋪厚度和側(cè)面不發(fā)生大骨料滾落。攤鋪機前方采用人工鏟新料，篩除粗骨料后，沿拼接面底部三角區(qū)進行人工補細料，增強底部密實性；后方安排人員清理拼接縫處粒徑過大的骨料并采用細料進行補料，清除散落在臺階上的粒料，防止拼接縫位置孔隙率過大、碾壓不密實。

2.3 滴灌水泥漿

攤鋪機靠近拼接位置一側(cè)安裝注漿桶，隨著攤鋪機向前行走攤鋪，同步在拼接縫上方滴灌水泥漿，初壓完成后沿新鋪水穩(wěn)層一側(cè)20 cm范圍用改進的扁嘴水壺灌注同等濃度水泥漿，滴灌水泥漿水灰比為0.4～0.6，便于下滲增大黏結(jié)范圍。

2.4 碾壓控制

1）先將縱向拼接縫50 cm范圍外的水穩(wěn)料碾壓密實，壓路機分兩次對拼接縫50 cm范圍內(nèi)進行碾壓，將新鋪料不斷向接縫處推擠，從而使接縫處嵌擠密實，最終進行跨縫碾壓。

2）攤鋪及碾壓過程中擠壓外溢至舊路臺階處的混合料應(yīng)安排專人及時清理，確保碾壓效果。

3）復(fù)壓后再次對拼接處灌注水泥漿。

4）用膠輪壓路機貼縫碾壓2 遍，碾壓完成后應(yīng)略高于臺階表面。

2.5 養(yǎng)生

每一段基層施工完成并檢測合格后，立即覆蓋透水無紡?fù)凉げ疾⑸倭快F狀水濕潤。土工布應(yīng)完全覆蓋拼接縫位置并向外延伸至舊路水穩(wěn)基層上方不少于10 cm，邊緣每隔2 m 左右用小沙袋壓實。覆蓋2 h 后開水灑水養(yǎng)生，7 d 內(nèi)始終保持基層處于濕潤狀態(tài)。養(yǎng)護期間，嚴(yán)禁灑水車在拼接縫附近行駛。

3 搭接效果

3.1 跨縫取芯

在基層施工養(yǎng)護滿7 d 后，對拼接縫位置進行跨縫取芯，芯樣直徑15 cm，確保一半是舊路基層，一半是新鋪基層，取芯頻率為每200 m 一點，一點一個芯樣，芯樣剪切強度≥0.4 MPa，公里合格率≥80%。根據(jù)現(xiàn)場取芯結(jié)果，拼接縫處均能取出完整的芯樣，芯樣試件表面完整、無松散、斷裂現(xiàn)象。見圖1。

圖1 跨縫取芯芯樣

3.2 直剪試驗

直剪試驗又稱地推式直剪試驗[7]，是檢測抗剪強度的一種手段。芯樣取出后兩端切割平整，放入保溫箱中保溫4～6 h，溫度設(shè)定為50～60 ℃，芯樣高度控制在6～20 cm。取出芯樣，放入試槽中，調(diào)節(jié)壓頭高度，使得壓頭下邊緣與芯樣端部拼接面高度一致。打開加載系統(tǒng)，調(diào)節(jié)加載速率在1 mm/min，當(dāng)壓頭與試件接觸后，記錄位移和力值，直至試件發(fā)生剪切破壞，記錄最大力值F 和芯樣的破壞面積S，F(xiàn)/S 即為芯樣拼接縫處剪切強度。

試鋪段選擇在主線K932+280～K932+781.9 段左幅，長度501.9 m，為了最大程度檢驗試鋪段新舊水穩(wěn)層黏結(jié)效果，現(xiàn)場共取8個芯樣，經(jīng)過檢測芯樣抗剪強度均滿足設(shè)計要求。見表2。

表2 試鋪段直剪試驗結(jié)果

續(xù)表2

4 結(jié)論及建議

1）針對高速公路擴建工程新舊路面水穩(wěn)基層拼接位置黏結(jié)強度不高、完整性差、容易出現(xiàn)裂縫的難題，以增強基層拼接位置完整性、提高拼接縫抗剪強度為研究目標(biāo)，利用不同濃度水泥漿的黏結(jié)性能差異，從舊路基層銑刨臺階清理、涂抹增稠水泥漿、滴灌水泥稀漿和碾壓控制等工序提升拼接處施工質(zhì)量，形成了“涂、抹、滴、灌”的新舊水穩(wěn)基層拼接施工工藝，有效解決了傳統(tǒng)施工方法基層拼接處施工質(zhì)量不穩(wěn)定、黏結(jié)性不強的硬拼接難題。

2）將該施工工藝在京滬高速公路沂淮淮江段擴建工程中進行應(yīng)用，現(xiàn)場跨縫取芯芯樣完整，抗剪強度滿足設(shè)計要求，證明了方法的可行性。

3）由于舊路基層厚度偏薄，新鋪水穩(wěn)基層底部還存在部分離析、不密實現(xiàn)象，下一階段將繼續(xù)優(yōu)化拼接縫處黏結(jié)處理工藝。