市政快速化道路水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)淺析

張已學(xué) 趙建斌

中國水利水電第十一工程局有限公司（472000）

0 前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口不斷增多，居民對機(jī)動車的使用率也日益增長，道路交通擁堵日趨嚴(yán)重。在此背景下，各大城市開始修建城市快速路，以減輕城市內(nèi)主次干路的交通壓力。合理安排交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，需要找到一種既能節(jié)約成本，又能提高交通建設(shè)總體效益的材料。水泥穩(wěn)定碎石是近年來市政道路及公路工程路面結(jié)構(gòu)中普遍選用的基層材料。其主要特點為：施工機(jī)械化使用率高，施工進(jìn)度快，初期強(qiáng)度高，具有一定的抗拉、抗疲勞強(qiáng)度，以及良好的水穩(wěn)定性，其抗?jié)B及抗凍性能較其他路基材料優(yōu)勢突出。但由于水泥穩(wěn)定碎石基層對施工各環(huán)節(jié)質(zhì)量要求高，對荷載表現(xiàn)敏感，超載后損壞較快且不易修整。為減少施工過程中質(zhì)量缺陷，確保工程質(zhì)量滿足要求，開展對水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)研討及質(zhì)量控制工作很有必要。

1 工程概況

南四環(huán)工程位于鄭州市主城區(qū)的南部，呈東西走向，從SK0+000 到SK28+182.665，設(shè)計范圍內(nèi)路線全長約28.2 km，途徑鄭州市經(jīng)開區(qū)、管城區(qū)、二七區(qū)，是鄭州市市政公用設(shè)施重點工程。本標(biāo)段位于鄭州市二七區(qū)南四環(huán)櫻桃路至鄭少高速，起始樁號K67+344-K72+320，全長約5 km。道路等級為城市快速路，設(shè)計速度80 km/h，規(guī)劃控制總寬度180 m（其中道路紅線寬80 m，兩側(cè)各有50 m 寬綠化帶）。道路標(biāo)準(zhǔn)斷面組成為: 高速快速路（雙向八車道）+地面主干路（雙向八車道）+ 輔路。路面形式為高等級改性瀝青混凝土路面，其路面設(shè)計結(jié)構(gòu)為:4 cmAC-13C+6 cmAC-20C+8 cmAC-25C+1.0 cm 瀝青封油層+19 cm 水泥穩(wěn)定碎石上基層+19 cm 水泥穩(wěn)定碎石下基層+18 cm 低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層。

2 施工準(zhǔn)備

水泥穩(wěn)定碎石基層在鋪筑施工前必須對計劃施工路段的路床結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的驗收，其壓實度、彎沉值必須符合設(shè)計要求，且表面應(yīng)堅實平整，無起皮、松散及浮土現(xiàn)象。本工程新建道路路床結(jié)構(gòu)為80 cm 厚4%水泥土，采用重型擊實標(biāo)準(zhǔn)，壓實度≥95%。施工過程中采用環(huán)刀法進(jìn)行路基壓實度檢測（3 點/1 000 m2），采用彎沉試驗進(jìn)行彎沉值檢測（1 點/20 m）。

2.1 原材料控制

2.1.1 水泥的選擇

水泥可采用42.5 級普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，水泥的初凝時間應(yīng)大于3 h，終凝時間不早于6 h。水泥出廠時應(yīng)有出廠合格證、檢驗報告，進(jìn)場后應(yīng)按國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取樣復(fù)檢，復(fù)檢合格后方可投入使用。

2.1.2 碎石

本工程設(shè)計要求水泥穩(wěn)定碎石基層采用骨架密實型結(jié)構(gòu)。石料應(yīng)由堅硬、耐磨的無風(fēng)化礫石或巖石軋制而成，碎石中不應(yīng)含有黏土快、植物等物質(zhì)，不得含有軟質(zhì)集料和其他雜質(zhì)。最大粒徑不宜超過37.5 mm，壓碎值不應(yīng)大于30%，作為底基層時不應(yīng)大于35%。水泥穩(wěn)定碎石集料的顆粒級配范圍應(yīng)符合設(shè)計要求。

2.1.3 用水選取

一般情況下，用水可就近取用，適合于飲用的水源均可用于拌制和養(yǎng)護(hù)水泥穩(wěn)定級配碎石。當(dāng)采用其他水源或?qū)λ|(zhì)有疑問時，應(yīng)通過試驗確定水源中是否存在對水泥強(qiáng)度有重大影響的物質(zhì)。

2.2 混合料配合比設(shè)計與控制

2.2.1 混合料配合比設(shè)計

通過委托具備相應(yīng)資質(zhì)的試驗室提供混合料配合比，確定符合圖紙設(shè)計要求的水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度、最佳含水率以及7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值。還可以通過試驗確定應(yīng)控制的延遲時間。

2.2.2 水泥摻量的調(diào)控

水泥穩(wěn)定級配碎石基層的強(qiáng)度指標(biāo)在一定程度上取決于水泥的摻量。隨著水泥摻量的增加，其物理、力學(xué)性質(zhì)也會隨之改變。水泥穩(wěn)定級配碎石的收縮裂縫分為干縮裂縫和溫縮裂縫兩種，干縮裂縫（即材料內(nèi)部水分蒸發(fā)引起的體積收縮現(xiàn)象）主要發(fā)生在基層攤鋪、碾壓成型后的初期階段，過多地?fù)郊铀?，在?qiáng)度增加的同時會產(chǎn)生較大的干縮裂縫?！冻擎?zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》CJJ 1—2008 中第7.5.3 條，《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTG-T-F20-2015 中第4.6.5 條規(guī)定，當(dāng)水泥穩(wěn)定級配碎石混合料用于道路基層時，水泥摻量的比例應(yīng)控制在3%～5%。本工程設(shè)計要求：水泥穩(wěn)定碎石基層水泥劑量為4.5%，低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層水泥劑量為3.5%。

3 施工工藝與質(zhì)量控制

3.1 測量放樣

施工前應(yīng)作好道路中心線、邊線定位，原地面標(biāo)高測量以及寬度放樣，施工過程中應(yīng)對控制樁及控制基線進(jìn)行維護(hù)，并不間斷地進(jìn)行隨機(jī)復(fù)測。

控制樁宜選用Φ14～Φ16 mm 螺紋鋼筋加工成鋼釬，并在頂部焊接螺紋絲扣，用于調(diào)整控制線的高度?？刂朴玫幕€選用Φ3～Φ5 mm 的鋼絲繩，以道路控制樁為基點進(jìn)行張拉。當(dāng)相鄰控制樁間的道路坡度相同時，鋼絲繩的張拉長度應(yīng)控制在100 m 以內(nèi)，并在兩端用緊線器張拉平直，緊線器張拉力為0.8～1 kN，要避免由于長度過大而產(chǎn)生撓度，控制基線標(biāo)高誤差應(yīng)在-2～+5 mm。

3.2 松鋪系數(shù)的確定

在道路工程施工中，松鋪系數(shù)K 是一個重要的技術(shù)參數(shù)，不僅受到諸多因素的影響，且具有極強(qiáng)的不穩(wěn)定性。當(dāng)松鋪系數(shù)取值過大時，將導(dǎo)致鋪筑層過厚，造成浪費(fèi)并影響最終的壓實效果。當(dāng)松鋪系數(shù)取值過小時，將導(dǎo)致鋪筑層壓實后達(dá)不到設(shè)計要求的厚度，將嚴(yán)重影響基層的抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度，并可能在該處形成薄弱點，造成早期疲勞損壞。因此，如何選取用于工程實際施工的松鋪系數(shù)，是道路施工的重要環(huán)節(jié)。本工程選取K71+200～K71+300 道路段右幅作為水泥穩(wěn)定碎石基層配合比及碾壓試驗段，共設(shè)置20 處觀測點。由松鋪系數(shù)公式:K= 碾壓前厚度（h 虛）/ 壓實后厚度（h 實），結(jié)合現(xiàn)場對各觀測點實際測量計算，最終確定用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工的松鋪系數(shù)K=1.28，則實際虛鋪厚度為24.3 cm。

3.3 混合料的攤鋪

水泥穩(wěn)定碎石攤鋪前，應(yīng)將路床層面上的松散結(jié)構(gòu)及浮土清掃干凈，并進(jìn)行灑水濕潤。攤鋪前一日應(yīng)做好次日施工工程量的計劃，做好施工人員及材料的統(tǒng)計，檢查所用機(jī)械設(shè)備是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

混合料攤鋪過程應(yīng)遵循“寧高勿低、寧刮勿補(bǔ)”的原則。攤鋪機(jī)就位后應(yīng)調(diào)整好傳感器臂與控制線間的關(guān)聯(lián)，嚴(yán)格按照控制基線確定的虛鋪厚度和控制樁確定的高程，保證橫向坡度與縱向坡度滿足圖紙設(shè)計要求。在攤鋪過程中，攤鋪機(jī)后應(yīng)安排專職人員對攤鋪面的均勻性跟蹤檢查，及時對存在的離析、缺料及拖痕部位進(jìn)行人工補(bǔ)料，使水泥穩(wěn)定碎石基層密實均勻。應(yīng)設(shè)專人對局部出現(xiàn)的骨料集中部位進(jìn)行鏟除，并用新拌混合料填補(bǔ)。攤鋪機(jī)在施工過程中應(yīng)勻速前進(jìn)，螺旋布料器應(yīng)均衡地向兩側(cè)供料，攤鋪速度宜控制在1.0～1.5 m/min。拌和站應(yīng)保證混合料的連續(xù)供應(yīng)，盡量避免中途出現(xiàn)停機(jī)待料的現(xiàn)象。

3.4 混合料的碾壓

混合料的碾壓是關(guān)系到水泥穩(wěn)定級配碎石基層內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵工序，應(yīng)遵循生產(chǎn)試驗段確定的程序與工藝。注意碾壓要充分，振動不起浪、不推移。壓實時可以先靜壓穩(wěn)定，開始小振動碾壓，再大振動碾壓，最后靜壓穩(wěn)定收面。碾壓時振動碾應(yīng)重疊1/2 輪寬，壓至無輪跡為止。碾壓順序尤為重要，施工過程須嚴(yán)格把控。

本工程在碾壓施工時嚴(yán)格按照先期碾壓試驗段確定的碾壓參數(shù)進(jìn)行，即采用22T 振動碾緊跟在攤鋪機(jī)后，先穩(wěn)壓2 遍，再震動4～5 遍，將松散的表面壓實，使表面平整堅實，壓至達(dá)到壓實度要求。碾壓時，直線段由兩側(cè)路肩向路中心碾壓，平曲線段由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩碾壓。頭兩遍穩(wěn)壓的碾壓速度控制在1.5～1.7 km/h，振動碾壓時的碾壓速度為2.0～2.5 km/h，路面兩側(cè)應(yīng)多壓2～3 遍。

碾壓過程中，嚴(yán)禁振動碾在已完成或正在碾壓的路段上掉頭和緊急制動，以保證水泥穩(wěn)定碎石層表面不受損壞。水泥穩(wěn)定碎石的表面應(yīng)始終保持潮濕，如表層水分蒸發(fā)過快，應(yīng)及時采用人工造霧進(jìn)行補(bǔ)水，嚴(yán)禁灑大水。碾壓結(jié)束后第一時間進(jìn)行壓實度檢測，如壓實度不合格，碾壓表面有松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時翻開重新拌和、碾壓。碾壓宜在水泥終凝前及試驗確定的延遲時間內(nèi)完成，并達(dá)到要求的壓實度，同時表面沒有明顯的輪跡。碾壓完成后，采用土工布覆蓋后及時灑水濕潤，并對周邊道路進(jìn)行封閉，禁止車輛通行。

3.5 接縫處理

接縫應(yīng)遵循下列要求：縱向接縫應(yīng)設(shè)置在路中間處，并做成階梯型，梯級寬度不得小于1/2 層厚；橫向接縫應(yīng)盡量減少。

施工中如因故中斷2 h 需要設(shè)橫縫，當(dāng)日收工之后第二天開工的接頭處須設(shè)置橫縫，當(dāng)通過承臺、墩柱及其他構(gòu)筑物時在其邊線處設(shè)置橫縫。應(yīng)特別注意構(gòu)筑物邊水泥穩(wěn)定混合料的碾壓，對于機(jī)械無法碾壓的死角，應(yīng)采用平板振動夯進(jìn)行夯實。

在施工起點及終點處，采用逐步漸變的方法，對施工起點及終點進(jìn)行順接。首先清除松散部分，然后做成臺階型式分兩層進(jìn)行攤鋪，搭接寬度不少于2 m。橫向接縫與路面中心垂直設(shè)置，按階梯型做法處理，其設(shè)置方法為[1]:人工將含水量合適的混合料末端整平，緊靠混合料放兩根方木或槽鋼，方木或槽鋼的高度與混合料的壓實厚度相同；方木的另一側(cè)用碎石回填2 m 左右，其高度略高出方木，將混合料碾壓密實；在重新攤鋪混合料前，將砂礫、碎石和方木撤除，并將作業(yè)面頂面清除干凈；攤鋪機(jī)返回到已壓實層的末端，重新開始攤鋪混合料；如攤鋪中斷超過2 h，又未按上述方法處理橫向接縫，則將攤鋪機(jī)附近及其下面未壓實的混合料鏟除，并將已碾壓密實且高程、平整度符合要求的末端挖成與路中心垂直并垂直向下的斷面，攤鋪機(jī)安置在已壓實的面上，下墊木板，高度為虛鋪厚度與壓實厚度之差，然后再攤鋪新的混合料，初壓時進(jìn)行橫向碾壓；次日施工前，預(yù)先在橫向硬接頭上灑水濕潤，再根據(jù)松鋪系數(shù)進(jìn)行新料的攤鋪，接頭處采用橫向碾壓的方式進(jìn)行處理，先靜壓，后振動壓實，兩次碾壓的輪邊應(yīng)錯開不少于0.5 m。

3.6 基層養(yǎng)生

每一段碾壓完成以后應(yīng)立即進(jìn)行壓實度檢測，合格后開始養(yǎng)護(hù)。應(yīng)注意早期養(yǎng)護(hù)，確保水穩(wěn)料強(qiáng)度得到正常發(fā)展。終凝2 h 后開始用透水土工布全面覆蓋，鋪設(shè)過程中應(yīng)注意縫間搭接，不宜留有間隙。覆蓋完成后開始灑水，灑水次數(shù)視氣候、溫度而定，以保證施工后一周內(nèi)基層面濕潤為宜，禁止忽干忽濕。

養(yǎng)護(hù)7 d 后進(jìn)行鉆孔取芯，芯樣須完整，表面須密實。在施工透層油之前，養(yǎng)護(hù)工作不應(yīng)中斷。養(yǎng)護(hù)期間必須采取封鎖交通的管制措施，嚴(yán)禁除灑水車之外車輛進(jìn)入。不能封閉交通時，應(yīng)當(dāng)限制車速不得超過30 km/h，限定車輛載重不大于12 t。

4 結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石基層施工在整個道路工程中屬于非?；A(chǔ)的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的施工工藝及質(zhì)量水平對整條道路的質(zhì)量起著決定性的因素。在水泥穩(wěn)定碎石基層施工時既要選用質(zhì)量過關(guān)的原材料，還要有科學(xué)的施工方法、質(zhì)量控制措施以及專業(yè)素質(zhì)較高的施工人員去認(rèn)真把關(guān)，才能實現(xiàn)精品工程的目標(biāo)。