水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)的改良應(yīng)用分析

李 俊 任 鑫 劉永壘 趙弘宇 董 凱

中國(guó)建筑第八工程局有限公司華北分公司 天津 300452

國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料表明，半剛性基層由行車荷載引起的彎拉應(yīng)力的大小與基層厚度的平方成反比，即厚度越大，彎拉應(yīng)力越小，因此路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中水泥穩(wěn)定碎石基層厚度通常在25～36 cm。實(shí)際施工過(guò)程中一般分為2層攤鋪、碾壓，后續(xù)在公路建設(shè)過(guò)程中不斷發(fā)展創(chuàng)新，逐漸衍生出兩層連鋪、大厚度寬幅攤鋪2種改良工藝。本文主要對(duì)2種改良工藝進(jìn)行對(duì)比闡述[1-6]。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層攤鋪工藝介紹

水泥穩(wěn)定碎石基層受混合料配比、攤鋪碾壓機(jī)械、場(chǎng)地條件等因素影響，無(wú)統(tǒng)一工藝參數(shù)，均需在正式施工前組織試驗(yàn)段施工，用以驗(yàn)證水泥穩(wěn)定碎石混合料配比可行性，確定松鋪系數(shù)、攤鋪方法、壓實(shí)機(jī)具的選擇和組合、每天的作業(yè)長(zhǎng)度等工藝性參數(shù)。

水泥穩(wěn)定碎石基層的具體施工流程如下：

1）施工前準(zhǔn)備：下承層標(biāo)高、寬度、橫坡等交驗(yàn)合格，清掃灑水濕潤(rùn)、噴灑水泥凈漿；按照試驗(yàn)段施工及成形情況選定適宜的生產(chǎn)配合比、水泥劑量。

2）測(cè)量放樣：分幅邊線設(shè)鋼釬控制點(diǎn)，按試驗(yàn)段確定松鋪系數(shù)，架設(shè)基準(zhǔn)鋼絲網(wǎng)控制標(biāo)高。

3）培路肩（立模板）：土路肩/鋼模板作側(cè)模，模板支架高度嚴(yán)格按照基準(zhǔn)鋼絲網(wǎng)確定高度執(zhí)行。

4）配料拌和：按照已驗(yàn)證生產(chǎn)配合比組織水泥穩(wěn)定碎石混合料拌和，嚴(yán)控原材料質(zhì)量。

5）運(yùn)輸：根據(jù)試驗(yàn)段施工情況及運(yùn)距情況合理確定運(yùn)輸車輛配置數(shù)量，攤鋪機(jī)開始攤鋪前，運(yùn)輸車輛到場(chǎng)不少于5輛。

6）攤鋪整形：攤鋪機(jī)械根據(jù)單幅攤鋪寬度合理選用，首先確定施工方法，雙機(jī)梯次攤鋪時(shí)，兩機(jī)啟動(dòng)間隔5～10 m，兩幅搭接不少于30 cm；單機(jī)單幅全斷面攤鋪時(shí)，注意混合料離析控制。一般攤鋪機(jī)的攤鋪速度保持在1.0～ 1.5 m/min。

7）碾壓：松鋪距離達(dá)到50 m左右，應(yīng)及時(shí)對(duì)已鋪層實(shí)施碾壓。采用20 t以上振動(dòng)壓路機(jī)、14 t雙鋼輪壓路機(jī)、30 t膠輪壓路機(jī)組合碾壓，基層碾壓作業(yè)的基本模式為：初壓→復(fù)壓→終壓→收邊。具體碾壓機(jī)械組合及碾壓遍數(shù)、碾壓速度根據(jù)試驗(yàn)段施工情況合理選用。

8）橫縫設(shè)置：水泥穩(wěn)定類混合料攤鋪時(shí)，必須連續(xù)作業(yè)不中斷，如因故中斷時(shí)間超過(guò)2 h，則應(yīng)設(shè)橫縫；再次攤鋪時(shí)，壓路機(jī)沿接縫橫向碾壓，由前一壓實(shí)層逐漸推向新鋪層，碾壓完畢后再正常碾壓。

9）養(yǎng)生：透水無(wú)紡?fù)凉た椢锔采w，灑水養(yǎng)生不少于7 d。

2 基于水泥穩(wěn)定碎石基層工藝的思考

常規(guī)25～36 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層施工均采用兩層攤鋪工藝，即對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層設(shè)計(jì)厚度均分，首層攤鋪完成后灑水養(yǎng)生不少于7 d，再組織上層攤鋪，重復(fù)首層施工工藝。

上述兩層攤鋪工藝在后續(xù)施工及使用過(guò)程中暴露出以下問題：上層振動(dòng)碾壓過(guò)程中對(duì)下層已成形水泥穩(wěn)定碎石造成破壞；出現(xiàn)層間受力狀態(tài)，降低基層作為整體結(jié)構(gòu)的承載力；單層養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少7 d，兩層施工，兩次養(yǎng)護(hù)，拖慢整體施工進(jìn)度。

基于上述水泥穩(wěn)定碎石基層兩層攤鋪的局限性，如果能夠?qū)崿F(xiàn)水泥穩(wěn)定碎石基層一次碾壓成形，則能有效避免上層施工時(shí)對(duì)下層的振壓破壞，縮短分層養(yǎng)護(hù)時(shí)間，加強(qiáng)基層整體性。

后續(xù)在公路建設(shè)過(guò)程中，各公路建設(shè)者經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐探索，首先提出兩層連鋪概念，即首層攤鋪完成并檢測(cè)壓實(shí)度合格后，在首層水泥未終凝的狀態(tài)下繼續(xù)上層攤鋪碾壓，兩層同時(shí)養(yǎng)護(hù)7 d。該方法有效解決分層攤鋪時(shí)，上層振動(dòng)碾壓對(duì)下層已成形水泥穩(wěn)定碎石基層造成振動(dòng)破壞的問題，縮短了養(yǎng)護(hù)時(shí)間，在一定程度上增強(qiáng)了基層的整體性。

針對(duì)基層整體性增強(qiáng)問題，后續(xù)又以機(jī)械改良為出發(fā)點(diǎn)，逐漸衍生出大厚度寬幅攤鋪工藝，即采用寬幅、大厚度攤鋪機(jī)、大噸位壓路機(jī)，對(duì)25～36 cm水泥穩(wěn)定碎石一次攤鋪碾壓成形，在兩層連鋪的基礎(chǔ)上對(duì)基層整體性進(jìn)行再次增強(qiáng)。

3 兩層連鋪工藝分析

兩層連鋪工藝相對(duì)于分層攤鋪，最大的不同點(diǎn)在于上下兩層水泥穩(wěn)定碎石基層施工的連續(xù)性，具體的施工流程基本相同，在此不做贅述，僅對(duì)工藝主要把控點(diǎn)進(jìn)行闡述分析。

3.1 工藝原理

兩層連鋪主要是在水泥初凝至終凝時(shí)間間隔內(nèi)完成兩層水泥穩(wěn)定碎石的攤鋪，從而保證上層振動(dòng)碾壓過(guò)程中下層水泥未終凝，水泥穩(wěn)定碎石處于未成形狀態(tài)，降低了對(duì)下層水泥穩(wěn)定碎石的破壞。

該工藝施工難點(diǎn)在于人機(jī)的配合程度及現(xiàn)場(chǎng)組織能力，必須保證4～6 h內(nèi)完成上下兩層路面基層的攤鋪。

3.2 機(jī)械組合

兩層連鋪工藝對(duì)施工機(jī)械的需求與分層攤鋪基本一致，無(wú)特殊要求，但正式施工前必須選取100～200 m試驗(yàn)段試鋪，對(duì)水穩(wěn)拌和站供應(yīng)能力、作業(yè)人員及施工機(jī)械的配合程度、現(xiàn)場(chǎng)組織能力進(jìn)行驗(yàn)證，確保4～6 h內(nèi)完成上下兩層的攤鋪。

若組織配合能力不能滿足時(shí)限要求，但仍想采用兩層連鋪，則必須在現(xiàn)有機(jī)械人員配置的情況下增加1倍，上下層同步梯次攤鋪。

3.3 層間結(jié)合

底基層與基層接觸面須噴灑水泥漿以保證結(jié)合力，基層分層攤鋪時(shí)，上下兩層之間仍須灑布水泥漿。由于兩層連鋪是在下層水泥終凝前完成上層水泥穩(wěn)定碎石攤鋪，原則上不用灑布水泥漿，兩層水泥穩(wěn)定碎石在振動(dòng)碾壓過(guò)程中存在一定程度的融合，可有效增強(qiáng)層間結(jié)合。

若施工過(guò)程中出現(xiàn)意外情況，導(dǎo)致兩層施工間隔增加，同樣須灑布水泥漿，保證層間結(jié)合。

3.4 施工周期

兩層連鋪工藝，兩層連續(xù)施工，整體養(yǎng)護(hù)7 d即可組織面層施工。

3.5 壓實(shí)度檢測(cè)

水泥穩(wěn)定碎石基層壓實(shí)度檢測(cè)通常采用灌砂法。在壓實(shí)度檢測(cè)方面，相對(duì)于分層攤鋪工藝，兩層連鋪并無(wú)特殊要求。

分層攤鋪在首層碾壓完成，采用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度合格后，立即覆蓋土工織物灑水養(yǎng)生7 d，再組織上層施工；而兩層連鋪是在首層碾壓完成，采用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度合格后，立即組織上層施工，因此對(duì)于兩層連鋪壓實(shí)度檢測(cè)，常規(guī)灌砂法即可滿足工藝要求。

4 大厚度寬幅攤鋪工藝分析

大厚度寬幅攤鋪工藝相對(duì)于分層攤鋪、兩層連鋪工藝，對(duì)施工機(jī)械的適用性依賴性更大。具體的施工流程基本相同，但相對(duì)于常規(guī)工藝，需配備大型攤鋪機(jī)、重型壓路機(jī)，保證攤鋪寬度、厚度及壓實(shí)度。

4.1 工藝原理

大厚度寬幅攤鋪是指采用一臺(tái)攤鋪機(jī)取代以往并機(jī)分層攤鋪，一次性攤鋪超過(guò)以往規(guī)定的最大厚度，而傳統(tǒng)的攤鋪機(jī)械顯然不能滿足大厚度寬幅攤鋪要求。

國(guó)內(nèi)外各個(gè)生產(chǎn)廠家都先后推出了自己的大型攤鋪機(jī)，使大厚度寬幅攤鋪工藝越發(fā)成熟，大型寬幅攤鋪機(jī)＋重型振動(dòng)壓路機(jī)相結(jié)合，能切實(shí)保證大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的壓實(shí)度。

4.2 機(jī)械組合

不同于分層攤鋪及兩層連鋪的常規(guī)機(jī)械組合方式，大厚度寬幅攤鋪對(duì)機(jī)械要求更高。水泥穩(wěn)定碎石基層雙層攤鋪一般采用7～9 m攤鋪機(jī)，壓路機(jī)組合方式為單鋼輪壓路機(jī)（18～22 t）、雙鋼輪壓路機(jī)（14～15 t）、膠輪壓路機(jī)（25 t）。

相對(duì)而言，大厚度寬幅攤鋪需要大型攤鋪機(jī)（12 m以上）輔以重型單鋼輪壓路機(jī)（30 t以上）振動(dòng)碾壓，雙鋼輪、膠輪壓路機(jī)協(xié)助擠密收面。

4.3 層間結(jié)合

大厚度寬幅攤鋪工藝?yán)么笮蛿備仚C(jī)、大噸位壓路機(jī)對(duì)路面基層進(jìn)行一次性攤鋪碾壓成形，將基層作為一個(gè)整體，一次性攤鋪解決以往分層攤鋪出現(xiàn)的層間結(jié)合問題，更好地發(fā)揮基層作為主要承重層整體受力的特性。

4.4 施工周期

大厚度寬幅攤鋪工藝，一次攤鋪碾壓成形，整體養(yǎng)護(hù)7 d即可組織面層施工。

4.5 壓實(shí)度檢測(cè)

灌砂法壓實(shí)度檢測(cè)主要針對(duì)15和20 cm厚度，目前尚沒有關(guān)于一次性鋪筑的厚層水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)壓實(shí)度檢測(cè)方法。目前應(yīng)用大厚度寬幅攤鋪工藝的公路項(xiàng)目，一般采用灌砂法分層測(cè)試壓實(shí)度，即基層頂面壓實(shí)度檢測(cè)完成后開挖試坑，對(duì)下層15～20 cm范圍再次檢測(cè)。

由于上層開挖過(guò)程中對(duì)碾壓成形的水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了擾動(dòng)，一般下層壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果均存在較大偏差。因此，對(duì)于大厚度寬幅工藝，目前尚不存在成熟的壓實(shí)度檢測(cè)方法。

5 工藝對(duì)比分析

兩層連鋪工藝、大厚度寬幅攤鋪工藝作為水泥穩(wěn)定碎石基層攤鋪分層攤鋪的改良創(chuàng)新，主要出發(fā)點(diǎn)均在于增強(qiáng)路面基層整體性、縮短施工周期兩方面。受施工組織人機(jī)配合程度、機(jī)械更新?lián)Q代、試驗(yàn)設(shè)備匹配等因素影響，均存在不同程度的限制性。

兩層連鋪工藝的難點(diǎn)在于人機(jī)的配合程度及現(xiàn)場(chǎng)組織能力，必須保證4～6 h內(nèi)完成上下兩層路面基層的攤鋪，外部影響因素多、容錯(cuò)性差。一旦出現(xiàn)施工組織不到位、水穩(wěn)拌和站供料不連續(xù)、勞務(wù)作業(yè)班組協(xié)作能力不足、機(jī)械故障等情況導(dǎo)致攤鋪中斷2 h以上，就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量隱患，即首層水泥穩(wěn)定碎石中水泥已終凝，而上層運(yùn)料車來(lái)回碾壓、壓路機(jī)振動(dòng)碾壓均會(huì)對(duì)首層已攤鋪水泥穩(wěn)定碎石層造成不可逆?zhèn)Γ瑖?yán)重影響基層質(zhì)量。

若因故中斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能保證規(guī)定時(shí)限內(nèi)完成兩層連續(xù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，則只能放棄兩層連鋪，已攤鋪層盡快覆蓋灑水養(yǎng)生，及時(shí)封閉交通，嚴(yán)禁運(yùn)料車、壓路機(jī)等重型機(jī)械通行。

大厚度寬幅攤鋪工藝難點(diǎn)在于攤鋪設(shè)備、壓實(shí)度檢測(cè)設(shè)備的性能匹配。

隨著我國(guó)公路事業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)大型寬幅攤鋪機(jī)的市場(chǎng)需求越來(lái)越大，部分設(shè)備廠商采用速成方式，將常規(guī)（7～9 m）攤鋪機(jī)螺旋和熨平板接長(zhǎng)≥12 m，而整機(jī)參數(shù)卻沒變。

這種機(jī)型在寬幅攤鋪時(shí)，由于功率不足，只能將螺旋位置提高，其結(jié)果是因高速旋轉(zhuǎn)而降低螺旋的二次攪拌作用，使物料產(chǎn)生上下層離析和寬度方向上的離析。同樣由于功率的原因，加大寬度將導(dǎo)致振搗功率不足，故只能用小振幅工作，繼而影響預(yù)壓實(shí)度。

同時(shí)，隨著道路壓實(shí)機(jī)械的快速發(fā)展，對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備卻相對(duì)落后，目前仍不存在成熟的大厚度水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)度檢測(cè)方法，工后試驗(yàn)檢測(cè)不能直觀反映施工質(zhì)量，存在一定的質(zhì)量隱患。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著25～36 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝的不斷改進(jìn)、創(chuàng)新，在公路建設(shè)過(guò)程中，我們將會(huì)有更多的工藝可供選擇。

僅對(duì)目前而言，常規(guī)的分層攤鋪、改良后的兩層連鋪、依托施工機(jī)械更新?lián)Q代的大厚度寬幅攤鋪3種工藝各有利弊，作為公路建設(shè)者，我們需要合理選擇與項(xiàng)目實(shí)際相適應(yīng)的水泥穩(wěn)定碎石攤鋪工藝，保證公路工程路面基層施工質(zhì)量。

對(duì)于施工組織合理、勞務(wù)作業(yè)班組配合程度高的項(xiàng)目，優(yōu)先選用兩層連鋪工藝，在保證施工質(zhì)量的前提下，降低工程成本，增強(qiáng)基層整體性。

對(duì)于機(jī)械資源充足、有進(jìn)度時(shí)限要求的項(xiàng)目，可適當(dāng)選用大厚度寬幅攤鋪工藝，合理縮短施工周期。

對(duì)于施工預(yù)留時(shí)間充裕的項(xiàng)目，應(yīng)結(jié)合自身資源匹配、作業(yè)班組專業(yè)程度，在三者之間合理選用。