城市道路施工中水泥穩(wěn)定碎石基層的應(yīng)用

荊世娜

盛玖建設(shè)集團(tuán)有限公司 山西 太原 030032

水泥穩(wěn)定碎石是道路施工中一種常見(jiàn)的混合材料，通過(guò)在一定級(jí)配的碎石中，摻入適量的水泥和水，按照技術(shù)要求，經(jīng)拌和、運(yùn)輸、攤鋪，在最佳含水率時(shí)壓實(shí)及養(yǎng)護(hù)成型，可作為各級(jí)公路的基層。它具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠有效提升道路工程的整體質(zhì)量，因其價(jià)格低、加工簡(jiǎn)單等一系列優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前道路工程中被廣泛使用[1]。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)

1.1 原材料

水泥穩(wěn)定碎石混合料由水泥、細(xì)集料、粗集料和水組成。水泥的用量是水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層模量的主要控制指標(biāo)，設(shè)計(jì)中必須考慮到水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度增長(zhǎng)速度快、變形大的特點(diǎn)。根據(jù)《公路水泥穩(wěn)定瀝青混合料技術(shù)規(guī)范》中的要求，宜采用3-8kg/m3，且應(yīng)在使用期內(nèi)保持其流動(dòng)性和均勻性，否則要適當(dāng)增加用量。細(xì)集料是水泥混合料中具有一定粒徑分布范圍的顆粒組成材料，其主要作用為提高混合料的密實(shí)度，改善其力學(xué)性能和抗滑性能。在施工中可選用天然級(jí)配或人工級(jí)配兩種。粗集料是由石灰?guī)r、砂巖、花崗巖等巖性堅(jiān)硬、不易風(fēng)化的巖石及其他巖石塊石經(jīng)破碎而成。

1.2 施工工藝

水泥穩(wěn)定碎石分路拌法施工和廠拌法施工兩種，廠拌法指的是在固定的拌和工廠或移動(dòng)式拌和站拌制混合料的施工方法。路拌法指的是采用人工或利用拖拉機(jī)（帶鏵犁）或穩(wěn)定土拌和機(jī)在路上（路槽中）或沿線就地拌和混合料的施工方法。其工藝流程為：

（1）廠拌法：施工準(zhǔn)備→水泥穩(wěn)定碎石拌和→混合料運(yùn)輸→攤鋪機(jī)攤鋪→壓路機(jī)碾壓→試驗(yàn)實(shí)檢測(cè)壓實(shí)度→接縫處理→養(yǎng)護(hù)→成品檢測(cè)。

（2）路拌法：下承層準(zhǔn)備→施工放樣→集料運(yùn)輸及攤鋪→集料整平穩(wěn)壓→補(bǔ)水或晾曬→運(yùn)輸與攤鋪水泥→拌和→檢測(cè)拌和深度、含水量與水泥劑量→整形→碾壓→接縫處理→養(yǎng)生與交通管制。

用作高速公路、一級(jí)公路底基層和二級(jí)及二級(jí)以下公路基層的水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層可采用路拌法施工；對(duì)于高速公路、一級(jí)公路，以及在居民區(qū)修筑的道路，水泥穩(wěn)定碎石混合料應(yīng)當(dāng)采用專(zhuān)用的穩(wěn)定土拌和設(shè)備拌制，然后再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攤鋪，以保證拌和質(zhì)量，并減輕對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境污染。

路拌法具有施工簡(jiǎn)便、成本低的優(yōu)勢(shì)，且取材方便，可按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求進(jìn)行拌和。但路拌法由于人為因素較多，需認(rèn)真地掌控好每個(gè)細(xì)節(jié)，保證每個(gè)步驟的品質(zhì)都最佳。廠拌法采用電腦控制配合比，準(zhǔn)確率更高，采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，均勻度更高。多用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，攤鋪機(jī)修筑的基層平整度、高程、路拱、縱坡和厚度都易于達(dá)到規(guī)范要求，且攤鋪厚度大，進(jìn)度快，避免了人工或平地機(jī)攤鋪施工中配料不準(zhǔn)、拌和不勻、反復(fù)找平、厚度難以控制等問(wèn)題，同時(shí)還可避免平地機(jī)平整時(shí)出現(xiàn)的廢料。相對(duì)路拌法，廠拌法造價(jià)偏高。受拌合站影響因素較大，若拌合站因其他原因不能及時(shí)供料，對(duì)施工進(jìn)度存在很大的影響。

1.3 施工技術(shù)要求

（1）拌和過(guò)程中，每次開(kāi)始拌和前，應(yīng)檢查場(chǎng)內(nèi)各處集料的含水率，計(jì)算當(dāng)天的配合比。天氣炎熱或運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí)，混合料的含水率可高于最佳含水率0.5%-2%。拌和過(guò)程中，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各料倉(cāng)的生產(chǎn)計(jì)量。若與設(shè)計(jì)要求相差超10%時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)，正常后方可繼續(xù)生產(chǎn)。

（2）運(yùn)輸過(guò)程中，混合料運(yùn)輸過(guò)程中必須用篷布覆蓋嚴(yán)密，應(yīng)盡快運(yùn)送到鋪筑現(xiàn)場(chǎng)，不能在初凝時(shí)間內(nèi)到達(dá)或預(yù)計(jì)混合料到碾壓最終完成的延遲時(shí)間超過(guò)水泥初凝時(shí)間，必須予以廢棄。

（3）攤鋪過(guò)程中，在水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層邊緣設(shè)置控制線，運(yùn)輸車(chē)多于5輛后開(kāi)始攤鋪，并應(yīng)保持連續(xù)攤鋪，攤鋪機(jī)的攤鋪速度宜控制在3m/min左右。

（4）碾壓過(guò)程中，需遵循“先輕后重、先慢后快、從低到高”的原則。壓路機(jī)應(yīng)緊跟碾壓，碾壓段落長(zhǎng)度一般為50-80m，碾壓段落必須層次分明，并設(shè)置明顯的分界標(biāo)志。在混合料處于或略大于最佳含水率的狀態(tài)下碾壓，氣候炎熱干燥時(shí)，碾壓時(shí)的含水率可比最佳含水率大0.5%-1.5%。碾壓宜在水泥初凝前及試驗(yàn)確定的延遲時(shí)間內(nèi)完成，并達(dá)到要求的壓實(shí)度。

（5）養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，碾壓完畢經(jīng)質(zhì)量檢查合格后應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期應(yīng)不少于7d。養(yǎng)護(hù)可采取酒水養(yǎng)護(hù)、薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)、土工布覆蓋養(yǎng)護(hù)、鋪設(shè)濕砂養(yǎng)護(hù)、草簾覆蓋養(yǎng)護(hù)等方式。養(yǎng)護(hù)期間封閉交通，除灑水車(chē)和小型通勤車(chē)外，嚴(yán)禁其他車(chē)輛能行。

（6）檢測(cè)過(guò)程中，水泥穩(wěn)定碎石基層施工完畢后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，一般應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)完成。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 碎石級(jí)配及水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度的影響因素

碎石級(jí)配的好壞，直接影響到水泥穩(wěn)定碎石的工作性能和使用效果。碎石級(jí)配對(duì)強(qiáng)度也有重要影響，高密度的水泥穩(wěn)定碎石可以顯著提高其強(qiáng)度，所以在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)使用性能的要求下，應(yīng)適當(dāng)提高級(jí)配。影響水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度的因素有集料類(lèi)型、級(jí)配、級(jí)間空隙率及粒徑等物理性質(zhì)。當(dāng)粒徑小于0.075mm時(shí)，顆粒間有很強(qiáng)的粘結(jié)力，水泥穩(wěn)定碎石的工作性能好于粗粒料；當(dāng)顆粒粒徑大于0.075mm時(shí)，在集料中分布不均勻，水泥穩(wěn)定碎石受外部作用和內(nèi)部工作環(huán)境應(yīng)力較大而造成其工作性能差。對(duì)于水泥穩(wěn)定碎石基層，集料級(jí)配通常采用天然級(jí)配或采用半剛性和柔性集料組合級(jí)配，通常采用半剛性和柔性材料組合級(jí)配。

2.2 水泥穩(wěn)定碎石基層的設(shè)計(jì)要求

基層設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：第一，充分利用原有路基，不增加新的路基。第二，施工方便，便于機(jī)械化施工。第三，基層采用一次成型和半剛性基層，可節(jié)約造價(jià)。對(duì)于軟土路基、填方路堤及大挖方路段，宜采用半剛性基層，對(duì)于舊水泥路面，一般不宜采取半剛性的方式處理，宜采用在其上鋪筑1-2層水泥穩(wěn)定碎石，并用人工壓實(shí)和碾壓。在某些特殊路段應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件和具體情況，采取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案，在大面積路段中應(yīng)盡量避免大面積采用碾壓式加灌砂礫碎石，對(duì)于有特殊要求的路段（如機(jī)場(chǎng)通道、交通出入口等），必須設(shè)置連續(xù)或間斷式路面，為減少路面結(jié)構(gòu)厚度變化時(shí)對(duì)路面剛度的影響及提高結(jié)構(gòu)與路面結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)力，在特殊情況下應(yīng)設(shè)置連續(xù)式加灌砂礫碎石基層。

2.3 施工配合比設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)原則：滿(mǎn)足路面使用條件和要求，符合公路養(yǎng)護(hù)的需要，并滿(mǎn)足當(dāng)?shù)刭Y源條件。技術(shù)性能：第一，抗壓強(qiáng)度高和抗折強(qiáng)度高，抗疲勞破壞的能力強(qiáng)。第二，高溫穩(wěn)定性好。第三，低溫抗裂性好但不抗水損害性能好。第四，具有良好的抗凍性。第五，低溫抗裂性、耐久性和耐磨性好。確定配合比設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)配合比根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮級(jí)配類(lèi)型、級(jí)配比例及水泥用量等因素。配合比計(jì)算：①級(jí)配類(lèi)型選擇：宜選用級(jí)配較寬、水泥用量較多的大碎石，也可選擇強(qiáng)度更高的中?；虼至Ｉ?。②級(jí)配比例確定：宜采用較大粒徑的天然砂，且宜采用中顆粒含量高的碎石，以保證混合料良好的施工性能。配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要充分考慮水灰比與水泥用量及集料類(lèi)型、級(jí)配等因素，采用多種方法優(yōu)選出最佳級(jí)配水灰比和最佳水泥用量，并使水灰比對(duì)混合材料性能及成本影響最小。

2.4 施工質(zhì)量檢驗(yàn)

在施工過(guò)程中，對(duì)原材料的質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格控制，防止出現(xiàn)“半干拌”現(xiàn)象。如水泥不合格，應(yīng)查明原因后進(jìn)行調(diào)整，確保其強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。此外，還要注意控制混合料的級(jí)配和壓實(shí)度等。施工過(guò)程中還要注意及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢查及質(zhì)量評(píng)定，施工單位應(yīng)建立完善的質(zhì)量保證體系和控制措施，確保工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，工程結(jié)構(gòu)和使用性能良好。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

該路段是2008年修建的二級(jí)公路，路面因經(jīng)常有大量重車(chē)駛過(guò)而出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，出現(xiàn)了龜裂、松散、沉陷等多種病害，實(shí)測(cè)彎沉值也遠(yuǎn)超過(guò)了現(xiàn)有交通量要求的允許彎沉值，橋涵、防排水等構(gòu)造物也不同程度損壞。隨著近年來(lái)交通量的急劇增長(zhǎng)，交通擁堵現(xiàn)象頻發(fā)。各種原因?qū)е履壳奥窙r較差，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能順應(yīng)當(dāng)前交通運(yùn)輸?shù)囊蟆４舜雾?xiàng)目以改善路面為主，完善排水防護(hù)和安保設(shè)備，不提高技術(shù)等級(jí)，路面結(jié)構(gòu)為(4+5)cm瀝青混凝土面層，20cm水泥穩(wěn)定碎石基層，20cm水泥穩(wěn)定碎石底基層。對(duì)原先水泥混凝土路段，將混凝土面板破裂后再按以上結(jié)構(gòu)方案鋪筑路面。

3.2 施工準(zhǔn)備

（1）試驗(yàn)路段：正式開(kāi)工之前，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)段施工。試驗(yàn)段應(yīng)選擇在驗(yàn)收合格的下承層上進(jìn)行，試驗(yàn)段總長(zhǎng)度宜為200-300m。

（2）材料準(zhǔn)備：水泥穩(wěn)定碎石的原料主要有：碎石、砂、水泥、水等。準(zhǔn)備下承層及施工放樣：在施工前應(yīng)清除雜物，下承層表面應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，具有規(guī)定的路拱。在底基層或老路面或土基上恢復(fù)中線，并將道路中心線、路基邊線等進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

（3）交通組織及運(yùn)輸要求：為保證施工順利進(jìn)行，在施工前必須對(duì)交通狀況和行車(chē)條件進(jìn)行調(diào)查和分析，并結(jié)合路面高程和坡度安排好路線行車(chē)條件。運(yùn)輸車(chē)輛應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定或設(shè)計(jì)要求，車(chē)輛要有明顯的道路標(biāo)記和安全標(biāo)志。機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備：主要有攤鋪機(jī)、壓路機(jī)、裝載機(jī)等。

（4）安全措施：施工時(shí)應(yīng)設(shè)置醒目的安全標(biāo)志，并保持道路暢通，在施工中嚴(yán)禁酒后駕駛，如遇特殊情況需要在施工區(qū)域外發(fā)生交通事故時(shí)，應(yīng)按規(guī)定實(shí)施安全措施并及時(shí)通知交警部門(mén)處理，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理并及時(shí)清掃干凈。

（5）其他準(zhǔn)備工作：為確保路面平整堅(jiān)實(shí)，路面表面應(yīng)設(shè)置排水溝或排水帶，為防止雨水影響路面質(zhì)量，應(yīng)挖除路肩外側(cè)3-5cm的路肩土，路基填筑后要及時(shí)進(jìn)行碾壓工作。

3.3 施工質(zhì)量監(jiān)控

水泥穩(wěn)定碎石基層的施工質(zhì)量監(jiān)控，要做好原材料及配合比設(shè)計(jì)，并要做好技術(shù)交底，注意施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查，控制好施工工藝、工序銜接以及操作過(guò)程。首先應(yīng)做好原材料及配合比設(shè)計(jì)，控制好各種原材料的質(zhì)量。其次應(yīng)做好水泥穩(wěn)定碎石基層施工前的準(zhǔn)備工作，特別是拌和設(shè)備和攤鋪機(jī)等主要設(shè)備應(yīng)進(jìn)行檢查 試運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水泥穩(wěn)定碎石基層施工方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層攤鋪，不得在雨天或其他環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)。攤鋪完成后，需及時(shí)清掃施工現(xiàn)場(chǎng)和路面上的各種雜物，并用壓路機(jī)反復(fù)壓實(shí)，碾壓結(jié)束后需進(jìn)行初驗(yàn)合格再投入使用，初驗(yàn)合格后即可灑水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)基層表面出現(xiàn)裂縫時(shí)，可采用油毛氈等進(jìn)行修補(bǔ)（防止瀝青面層反射裂縫）。使用攤鋪機(jī)攤鋪前應(yīng)先清除路面上的松散物及雜物等，當(dāng)面層完成后可使用壓路機(jī)或其他機(jī)械壓實(shí)1-2遍（不能用機(jī)械直接碾壓），以保證強(qiáng)度的要求和質(zhì)量的要求（壓路機(jī)碾壓要到位且均勻）。施工完成后要及時(shí)將路面清掃干凈并撒上細(xì)土或粗粒養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行封層養(yǎng)護(hù)，以防表面水分蒸發(fā)過(guò)快影響強(qiáng)度和平整度，如遇特殊天氣影響施工進(jìn)度時(shí)需要及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整[2]。

3.4 下承層處理及基層攤鋪

水泥穩(wěn)定碎石基層的下承層處理是整個(gè)路面施工中最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，它的質(zhì)量直接影響著整個(gè)路面施工工程的質(zhì)量。如果將水泥穩(wěn)定碎石施工工藝應(yīng)用到路面攤鋪上，首先就需要對(duì)下承層進(jìn)行處理，其目的是保證下承層和基層表面平整，同時(shí)確保其具有足夠的強(qiáng)度和抗變形能力，以滿(mǎn)足道路施工要求?；鶎訑備仌r(shí)設(shè)專(zhuān)人指揮卸料，避免撞擊攤鋪機(jī)。采用單機(jī)攤鋪，道路兩側(cè)采用掛鋼絲的方法控制高程。攤鋪過(guò)程中根據(jù)拌和能力和運(yùn)輸能力確定攤鋪速度，攤鋪機(jī)速度宜為3m/min左右，中途不隨意變更速度，避免出現(xiàn)攤鋪機(jī)停機(jī)待料的情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)混合料表面有松散、掉粉現(xiàn)象時(shí)要及時(shí)進(jìn)行碾壓，直至完全壓實(shí)。在壓路機(jī)進(jìn)行碾壓工作時(shí)要注意：第一，碾壓時(shí)間：緊跟攤鋪機(jī)碾壓。第二，碾壓時(shí)機(jī)：應(yīng)在混合料處于或略大于最佳含水率的狀態(tài)下碾壓[3]。

3.5 瀝青面層攤鋪

攤鋪時(shí)機(jī)：水泥穩(wěn)定碎石混合料養(yǎng)護(hù)完成后，應(yīng)盡快鋪筑瀝青混合料，避免雨天施工。施工過(guò)程控制：施工過(guò)程中的瀝青混合料拌和時(shí)間要嚴(yán)格控制，要盡量保證混合料均勻、攤鋪碾壓時(shí)間一致，并將攤鋪機(jī)行進(jìn)速度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。攤鋪壓實(shí)：按照設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)控制各層瀝青混合料的厚度和平整度，初壓采用雙鋼輪壓路機(jī)振壓，復(fù)壓采用輪胎壓路機(jī)，終壓采用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓。施工過(guò)程中應(yīng)保持?jǐn)備仚C(jī)行進(jìn)速度一致，并按照設(shè)計(jì)規(guī)定的碾壓速度進(jìn)行碾壓。開(kāi)放交通：壓實(shí)完成12h后或路面溫度低于50℃時(shí)，方能允許施工車(chē)輛通行[4]。

3.6 質(zhì)量檢測(cè)及驗(yàn)收程序

水泥穩(wěn)定碎石基層驗(yàn)收時(shí)，要做好現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)記錄，并及時(shí)報(bào)送監(jiān)理工程師，便于監(jiān)理工程師進(jìn)行質(zhì)量控制。檢測(cè)過(guò)程中，施工單位應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“五個(gè)必須”規(guī)定，即原材料必須符合設(shè)計(jì)要求，施工、檢驗(yàn)必須規(guī)范，攤鋪、碾壓要嚴(yán)格按照施工規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，水泥混合料的攤鋪、碾壓和壓實(shí)過(guò)程中必須連續(xù)進(jìn)行，水泥穩(wěn)定碎石基層的壓實(shí)和成型必須符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定。在攤鋪碾壓結(jié)束后應(yīng)對(duì)基層工程質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)，驗(yàn)收時(shí)要檢測(cè)攤鋪厚度、平整度等，合格后方可攤鋪。對(duì)質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告中的不合格項(xiàng)目如水泥含量、含水量等指標(biāo)應(yīng)進(jìn)行復(fù)查，水泥穩(wěn)定碎石材料中不得摻入任何非公路工程材料。驗(yàn)收完畢后，監(jiān)理工程師根據(jù)實(shí)際情況做出綜合評(píng)定，如路面使用性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或施工質(zhì)量達(dá)不到規(guī)范要求的，應(yīng)通知施工單位及時(shí)返工處理[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，保證公路工程高質(zhì)量發(fā)展有著重要的意義，在實(shí)際施工過(guò)程中，水泥穩(wěn)定碎石基層能夠有效提升整體公路工程的質(zhì)量和效率，能為我國(guó)道路工程發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。