高速公路基層雙層連鋪技術(shù)控制研究

范慧冬

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

近年來，在傳統(tǒng)的高速公路基層施工中，主要運用的攤鋪施工技術(shù)有“并列分層攤鋪技術(shù)”和“大厚度一次攤鋪技術(shù)”兩種。傳統(tǒng)攤鋪機(jī)并列分層攤鋪存在工期較長、整體性差、層間結(jié)合差、生產(chǎn)率低以及拼縫離析嚴(yán)重等難題；而大厚度一次攤鋪也存在施工難度大、對設(shè)備的要求高、基層成型后芯樣底部欠密實的質(zhì)量問題[1-2]。目前我國正處于高速公路建設(shè)的快速發(fā)展時期，高速公路新建及改擴(kuò)建普遍工期緊、任務(wù)重，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求越來越高，按照傳統(tǒng)技術(shù)及設(shè)備施工，不可避免地存在施工難題和質(zhì)量通病。

基層雙層連鋪技術(shù)較傳統(tǒng)技術(shù)來說，在理論上具有施工效率高、基層剛度高、強(qiáng)度高、水密性好、層間零污染、不易開裂、易壓實和平整度好等優(yōu)點。本文針對廣西來賓至都安高速公路項目采用基層雙層連鋪技術(shù)，在實際施工過程中，對如何有效地應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行研究，為基層雙層連鋪新技術(shù)應(yīng)用于高速公路基層施工提供具體方案。

1 工程概況及基層雙層連鋪技術(shù)介紹

1.1 工程概況

廣西來賓至都安高速公路№2標(biāo)一分部，位于來賓市忻城縣城關(guān)鎮(zhèn)及紅渡鎮(zhèn)，起于K292+080忻城4#隧道，終于K302+500紅渡1#隧道，主線長度為10.42 km，為四車道高速公路，設(shè)計速度為100 km/h，路基寬26 m。為方便城關(guān)鎮(zhèn)和附近地區(qū)車輛上下高速公路，另外設(shè)置忻城東繞城連接線，長12.504 km，連接線采用二級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度為60 km/h，路基寬12 m。該高速公路的建立，將對忻城發(fā)展自然、人文景觀旅游起到積極推進(jìn)作用。

路基是高速公路的重要組成部分，提高路基的成品質(zhì)量及穩(wěn)定性，是保證路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐久的前提條件。本項目在33 cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層路段施工中首次采用了雙層連鋪技術(shù)。

1.2 基層雙層連鋪技術(shù)介紹

高速公路水穩(wěn)基層雙層連鋪技術(shù)是在傳統(tǒng)的并列分層攤鋪技術(shù)和大厚度一次攤鋪技術(shù)的創(chuàng)新上應(yīng)運而生的，其主要施工工藝的不同在于當(dāng)攤鋪碾壓成型下基層，檢測壓實度合格后，此時增加側(cè)向布料機(jī)搭配攤鋪機(jī)繼續(xù)進(jìn)行上基層攤鋪與碾壓成型，完成連續(xù)的兩層基層攤鋪碾壓，并在最后進(jìn)行一次覆蓋養(yǎng)護(hù)。該技術(shù)工藝可簡單概括為“雙層連續(xù)攤鋪碾壓、一次養(yǎng)護(hù)成型”，如圖1所示。

圖1 基層雙層連鋪技術(shù)施工工藝流程圖

1.3 新技術(shù)施工控制難點

采用雙層連鋪技術(shù)具有施工效率高等優(yōu)點，但因為施工速度更快，客觀要求水泥穩(wěn)定材料的拌和設(shè)備產(chǎn)能跟現(xiàn)場施工速度相匹配，同時受到材料運輸、攤鋪碾壓、工藝施工和人為管理等因素影響，極易造成混合料從拌和生產(chǎn)到碾壓成型的所用時間錯過水泥的初凝時間，由此導(dǎo)致基層壓實度不合格。

在項目初期開展基層雙層連鋪技術(shù)施工中，對路基段基層鋪筑進(jìn)行了檢查，分別檢測了K298+830～K299+255段右幅、K296+230～K296+850段左幅基層共計284個點，壓實度合格率較低，僅為75%。

2 基層雙層連鋪技術(shù)控制研究

為了解決基層雙層連鋪技術(shù)施工穩(wěn)定可靠以及壓實度驗收合格的問題，從設(shè)備、材料、方法和管理等多方面進(jìn)行研究控制。

(1)設(shè)備配套合理：自卸汽車數(shù)量應(yīng)與拌和設(shè)備、攤鋪設(shè)備和壓路機(jī)相匹配，保證供料和上下基層攤鋪、碾壓的連續(xù)性；為保證最大限度地發(fā)揮雙層連鋪的設(shè)備效率，應(yīng)安裝800型水穩(wěn)拌和站或由兩套水穩(wěn)拌和站進(jìn)行供料，以提高產(chǎn)能，如表1所示。

表1 設(shè)備配置表

(2)模板材料控制：為保證模板能夠承受更大的側(cè)壓力，上基層碾壓時壓路機(jī)不碰撞模板，模板采用6 mm鋼板加工，高度為31 cm。按10 m一個斷面，準(zhǔn)確放樣出邊樁位置，保證模板安裝線型順直，兩套機(jī)組兩次攤鋪碾壓均對模板產(chǎn)生較大的側(cè)壓力，需要按照品字形對模板進(jìn)行加固。

(3)運輸及含水量控制：在實際施工過程中，含水量的控制尤為重要，含水量小則材料不易壓實，水泥漿在振動作用下難以運動，不能有效填充材料空隙，致使混合料壓實度較低，其強(qiáng)度也低，所以含水量應(yīng)控制在最佳含水率(2%～5%)。拌和站出料時，進(jìn)行混合料配比的控制，對含水率進(jìn)行實時檢測。運輸路線和天氣對混合料含水量的影響也較大，應(yīng)事先調(diào)查拌和站到施工點的路況，并安排專人指揮交通；自卸運輸車輛配備防曬防雨遮蓬，以維持混合料含水量的穩(wěn)定。

(4)攤鋪與厚度控制：分兩套機(jī)組進(jìn)行攤鋪。第一機(jī)組攤鋪下基層，按照施工工藝由自卸汽車直接卸料至下基層攤鋪機(jī)受料斗內(nèi)，下基層松鋪厚度為22.1 cm，壓實厚度為17 cm，攤鋪速度控制在1～1.5 m/min。第二機(jī)組攤鋪上基層，由側(cè)向布料機(jī)將混合料輸送至上基層攤鋪機(jī)受料斗內(nèi)，上基層松鋪厚度為20.8 cm，壓實厚度為16 cm，攤鋪速度為1～1.5 m/min。第一機(jī)組攤鋪下基層60～80 m后，第二機(jī)組開始進(jìn)行上基層攤鋪，側(cè)向布料機(jī)前進(jìn)速度需與第二機(jī)組攤鋪機(jī)前進(jìn)保持一致。

(5)上下基層的銜接長度控制：上基層能否在下基層終凝干燥前進(jìn)行攤鋪并完成碾壓，是保證上下基層有效粘結(jié)成整體的關(guān)鍵。前后機(jī)組工序間必須緊密銜接和高效配合，為保證第一機(jī)組碾壓設(shè)備有足夠的碾壓距離，前后機(jī)組至少保證60～80 m的間距。拌和站最大產(chǎn)能為1 h裝車12車，單層可攤鋪約108 m，需保證自卸運輸車輛有一定的富余，并根據(jù)攤鋪和碾壓的長度合理分配第一、第二機(jī)組的自卸運輸車輛。

(6)碾壓工序控制：下基層采用兩臺22 t振動壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓和終壓，取消雙鋼輪壓路機(jī)靜壓收光的工序，讓下基層終壓后表面仍保留一定的構(gòu)造深度。上基層采用兩臺30 t振動壓路機(jī)和一臺9輪26 t壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓，上基層采用較小的壓實厚度、更大的壓實設(shè)備和更多的壓實遍數(shù)，有效保證整體的壓實效果和層間的粘結(jié)緊密。嚴(yán)格對施工過程中的碾壓速度、厚度、遍數(shù)和路線進(jìn)行管控，遵循標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

(7)平整度控制：上基層雙鋼輪緊跟膠輪壓路機(jī)進(jìn)行收面，終壓完成后立即檢測其平整度，對局部平整度差的位置迅速進(jìn)行補(bǔ)壓。灑水車及轉(zhuǎn)運模板的車輛需等待混合料終凝后方可駛?cè)氘?dāng)日的工作面，且不能在當(dāng)日的工作面上急剎、掉頭。

3 基層雙層連鋪技術(shù)應(yīng)用效果

對基層雙層連鋪技術(shù)施工的關(guān)鍵工序進(jìn)行控制優(yōu)化后，將制定的研究對策應(yīng)用到后續(xù)的基層施工中，分別對L1K8+300～L1K8+900段右幅、L1K7+880～L1K8+430段右幅施工的水穩(wěn)基層壓實度和成型芯樣進(jìn)行檢查，壓實度合格率為95.42%，較之前的75%有了較大提高，同時基層成型芯樣檢測密實、無明顯分層，充分實現(xiàn)了施工效率高、基層整體施工質(zhì)量提高等效果，體現(xiàn)了新技術(shù)的應(yīng)用價值。

基層雙層連鋪技術(shù)較傳統(tǒng)施工技術(shù)能有效提高施工效率，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)一次性完成支模，節(jié)省人工和支模時間；(2)減少層間撒布水泥粉工序，節(jié)約時間，提高工效；(3)減少下基層覆蓋薄膜、灑水養(yǎng)生的工序；(4)減少下基層表面清掃工序，且做到層間零污染。

基層雙層連鋪技術(shù)較傳統(tǒng)施工技術(shù)能有效提高基層整體施工質(zhì)量，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)合理的分層厚度和機(jī)械配置保證上下基層的粘結(jié)效果，結(jié)構(gòu)層連續(xù)受力，做到了底部密實完整，層間無明顯界限，頂部無壓碎現(xiàn)象；(2)整體成型保證結(jié)構(gòu)良好的密水性，減少沖刷，延長路面的使用壽命；(3)減少施工及養(yǎng)生過程混合料水分散失及蒸發(fā)，改善水穩(wěn)基層成型后溫濕度梯度變化，從而減少細(xì)集料、水泥膠漿體系的自收縮，減少開裂。

4 結(jié)語

基層雙層連鋪技術(shù)作為新技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于高速公路項目，在施工過程中，有效地解決了傳統(tǒng)攤鋪機(jī)并列分層攤鋪工期較長、整體性差、層間結(jié)合差、生產(chǎn)率低以及拼縫離析嚴(yán)重等難題，也克服了大厚度一次攤鋪施工難度大、對設(shè)備的要求高、基層成型后芯樣底部欠密實的質(zhì)量問題。此工藝還原設(shè)計初衷，有效提高了結(jié)構(gòu)層整體強(qiáng)度，大大延長了公路使用壽命，實現(xiàn)了公路工程施工技術(shù)的發(fā)展躍進(jìn)。