大厚度寬幅水泥穩(wěn)定碎石基層一次性施工技術(shù)

鄭茂森

摘要 水泥穩(wěn)定碎石具備良好的強(qiáng)度和剛度，并且其承載力非常高，施工成本低，優(yōu)勢(shì)顯著，因此被廣泛應(yīng)用于道路工程。由于分層攤鋪施工對(duì)水泥穩(wěn)定碎石層的質(zhì)量影響很大，所以文章針對(duì)大厚度寬幅水穩(wěn)層一次性施工技術(shù)進(jìn)行了研究和分析，闡述了該施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中的不足之處，并根據(jù)實(shí)際問題提出了科學(xué)合理的建議，期望通過該次研究對(duì)提高我國道路施工水平與施工質(zhì)量起到一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞 大厚度；寬幅；水穩(wěn)層；一次攤鋪

中圖分類號(hào) U416.214文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）10-0147-03

0 引言

水穩(wěn)層具有板體性好、施工方便、承載性能高等特點(diǎn)，在市場(chǎng)上已獲得廣泛應(yīng)用[1]。水穩(wěn)層在施工過程中通常采用分層攤鋪方式來進(jìn)行操作，該技術(shù)能夠確保水穩(wěn)層壓實(shí)度，但因長期養(yǎng)護(hù)等原因，水穩(wěn)層的整體性能無法得到良好保障[2]。水穩(wěn)層一次攤鋪成型施工技術(shù)因此而產(chǎn)生，與分層攤鋪施工技術(shù)相比，一次性攤鋪成型施工技術(shù)的施工效率更高，成型后的整體性更強(qiáng)，可以在一定程度上提升道路結(jié)構(gòu)的整體性能，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益[3]。但一次性攤鋪成型施工技術(shù)攤鋪的厚度較大，混合料易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，且攤鋪料的壓實(shí)度難以控制[4]。因此，要保證一次性攤鋪成型，需做好相關(guān)的基礎(chǔ)管理工作。

1 工程概況

該文以湖北省谷竹高速公路建設(shè)項(xiàng)目為研究案例，該高速公路全長229.46 km。路面設(shè)計(jì)為雙向四車道形式，路面的行車速度設(shè)計(jì)為80 km/h，路基的寬度設(shè)計(jì)為24.5 m。路面采用瀝青混凝土，設(shè)計(jì)使用年限為15年。該項(xiàng)目中的施工內(nèi)容主要涉及瀝青混凝土面層施工、水泥混凝土路面施工、水泥穩(wěn)定碎石基層、路肩回填土施工、路肩加固、排水工程、附屬工作等。

2 施工方案

結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，該項(xiàng)目中的水穩(wěn)層厚度設(shè)計(jì)為28 cm，水穩(wěn)料采用WCB600型穩(wěn)定拌和設(shè)備進(jìn)行拌制，配合比由試驗(yàn)室確定，待最佳配合比確定后批量生產(chǎn)。結(jié)合運(yùn)輸距離及施工效率，施工單位配備20輛自卸汽車運(yùn)輸混合料，單輛自卸汽車的運(yùn)輸能力為40 t。攤鋪機(jī)選擇使用DT1600型攤鋪機(jī)，水穩(wěn)層碾壓作業(yè)：初壓使用13 t的鋼輪壓路機(jī)；復(fù)壓使用32 t的鋼輪壓路機(jī)、25 t的鋼輪壓路機(jī)；終壓使用30 t的膠輪壓路機(jī)。水穩(wěn)層碾壓密實(shí)以后，施工人員在其表面覆蓋養(yǎng)生布進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間暫定為7 d[5]。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計(jì)

為了確保水泥穩(wěn)定碎石基層的質(zhì)量符合實(shí)際要求，其配合比應(yīng)有限地選擇骨架密實(shí)型級(jí)配，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況來看，由于基層的實(shí)際厚度偏大，導(dǎo)致原材料的級(jí)配不合理，可能會(huì)對(duì)后期的壓實(shí)作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。碎石的粒徑過大，會(huì)增加碾壓作業(yè)的難度；相反，粒徑很小，有可能造成水穩(wěn)層裂縫。該項(xiàng)目中對(duì)水穩(wěn)料配比中的各種集料質(zhì)量都進(jìn)行了嚴(yán)格檢測(cè)，確保性能完全滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。對(duì)比試驗(yàn)表明，水穩(wěn)料中的水泥摻加量為5%，最大干密度為2.353 g/cm3，最佳含水量為5.4%。水穩(wěn)層的強(qiáng)度偏差值為0.257，測(cè)試結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求（大于4.0 MPa）。

（1）水泥：采購32.5級(jí)的緩凝水泥，經(jīng)試驗(yàn)確定水泥的初凝、終凝時(shí)間分別為287 min、3 644 min，水泥的性能要求達(dá)標(biāo)[6]。

（2）水：為了降低施工成本，就近使用潭口水庫水源，水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

（3）集料：集料的粒徑不超過31.5 mm。集料的摻加比例如下：粒徑為19～31.5 mm的集料摻加量為18%；粒徑為9.5～19 mm的集料摻加量為35%；粒徑為4.75～9.5 mm的集料摻加量為19%；粒徑為0～4.75 mm的集料摻加量為28%；水泥的摻加量為4.3%～4.7%。

3.2 設(shè)備準(zhǔn)備

項(xiàng)目管理人員綜合考慮施工工期和施工內(nèi)容等因素，配備相應(yīng)施工設(shè)備，具體情況參照表1中信息。

3.3 技術(shù)準(zhǔn)備

按照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2004）的規(guī)定，底基層質(zhì)量驗(yàn)收合格后方可開展基層施工。為了確保施工質(zhì)量，選擇具有代表性的地段作為試驗(yàn)段。組織施工班組進(jìn)行圖紙會(huì)審，編制科學(xué)的施工技術(shù)方案進(jìn)行技術(shù)交底，并提前做好測(cè)量放線工作[7]。

施工單位應(yīng)事先配備以下設(shè)備：WCB600型攪拌設(shè)備、20輛自卸汽車、1臺(tái)DT1600型號(hào)的攤鋪機(jī)、多臺(tái)不同規(guī)格的壓路機(jī)。拌制水穩(wěn)料要按照試驗(yàn)室給出的混合料配合比進(jìn)行操作。施工人員測(cè)量掛設(shè)基準(zhǔn)控制鋼絲。攤鋪過程中施工人員需頻繁地測(cè)量攤鋪的厚度、寬度和平整度，并形成完整的記錄，便于后期分析[8]。

4 施工技術(shù)

4.1 混合料組成

正式施工之前，試驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定水穩(wěn)料的最佳含水量，并結(jié)合含水量計(jì)算配合比。確定的配合比報(bào)告并送至攪拌站，攪拌站根據(jù)配合比報(bào)告控制各種集料的摻加量。為了保證施工質(zhì)量，水泥及碎石經(jīng)過性能檢驗(yàn)合格后才能用于工程。此外，為了避免基層出現(xiàn)裂縫，在施工過程中主要注意3個(gè)方面。首先應(yīng)嚴(yán)格控制水泥的摻加量，確保不低于標(biāo)準(zhǔn)值的0.5%。其次控制集料中含泥量。最后根據(jù)當(dāng)天施工環(huán)境溫度適當(dāng)調(diào)節(jié)混合料中含水量，不得超過最佳含水量的0.5%～1%。

4.2 試鋪路段的鋪筑

進(jìn)行水穩(wěn)層攤鋪前，對(duì)下承層的壓實(shí)度、中線、高程等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面的檢測(cè)和驗(yàn)收。水穩(wěn)料的拌制嚴(yán)格按照試驗(yàn)室給出的配合比報(bào)告進(jìn)行。使用WCB600攪拌設(shè)備拌制水穩(wěn)料不僅要保證連續(xù)性，且每個(gè)攪拌倉都應(yīng)配備振動(dòng)裝置，并對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行校正，以確保各種集料摻加量的精準(zhǔn)度。水穩(wěn)層的松鋪厚度根據(jù)試驗(yàn)段的實(shí)際情況確定，綜合采集數(shù)據(jù)顯示，水穩(wěn)層虛鋪厚度大約為1.27左右，在實(shí)際施工過程中應(yīng)將其設(shè)置為1.27。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況確定正式施工的長度，以確保施工長度的合理性。綜合試驗(yàn)段的實(shí)踐結(jié)果顯示，在8個(gè)小時(shí)內(nèi)攤鋪了3 177 t水穩(wěn)料，攤鋪長度為398 m，計(jì)算得出攤鋪效率大約為50 m/h。若一天的施工時(shí)間設(shè)置為12 h，預(yù)計(jì)可攤鋪長度為600 m。

4.3 施工工藝

4.3.1 測(cè)量放樣

在進(jìn)行放樣測(cè)量時(shí)，使用全站儀進(jìn)行測(cè)量，按照1個(gè)/10m的間距布設(shè)中樁和邊樁。同時(shí)設(shè)置基準(zhǔn)桿，基準(zhǔn)桿的布設(shè)間距控制為10 m/根。模板的選擇根據(jù)不同的模板采用高度為25 cm的槽鋼，并使用斜向支撐與鋼筋對(duì)模板進(jìn)行加固。在布設(shè)基準(zhǔn)鋼絲時(shí)，保證鋼絲處于拉緊狀態(tài)。

4.3.2 混合料拌和

水泥混合料應(yīng)遵循以下步驟：①檢查集料的含水量，結(jié)合當(dāng)天施工環(huán)境溫度確定最佳配合比；②拌和水穩(wěn)料之前對(duì)攤鋪設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確保設(shè)備能穩(wěn)定工作。如集料含水量或級(jí)配方式有所變化則要重新進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。拌和過程中，對(duì)水穩(wěn)料的技術(shù)參數(shù)檢測(cè)，并按照1～2 min的時(shí)間間隔對(duì)拌和料進(jìn)行合理調(diào)整。施工環(huán)境溫度過高時(shí)可將當(dāng)天高溫時(shí)段及低溫時(shí)段的水穩(wěn)料含水量分別區(qū)分開來，適時(shí)進(jìn)行調(diào)整，水穩(wěn)料發(fā)生離析時(shí)將做廢棄處理。最后，對(duì)于攪拌時(shí)產(chǎn)生的“料頭、料尾”水穩(wěn)料，應(yīng)進(jìn)行廢棄處理。

4.3.3 混合料的運(yùn)輸

在攪拌混合料時(shí)，生產(chǎn)人員應(yīng)定時(shí)檢查攪拌質(zhì)量，檢查頻率為1～2 h/次，檢查內(nèi)容包括水泥的摻加量、混合料的配比和用水量，并確?；旌狭蠑嚢杈鶆?。一般情況下，水穩(wěn)料的施工時(shí)間不宜超過2 h，如果實(shí)際施工時(shí)間過長，應(yīng)向水穩(wěn)料中摻加一定的緩凝劑。緩凝劑的具體摻加量可以根據(jù)項(xiàng)目情況通過試驗(yàn)來確定，以調(diào)節(jié)水泥硬化的時(shí)間，確保施工現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)出現(xiàn)廢料現(xiàn)象，避免施工單位增加施工成本。使用自卸汽車將水穩(wěn)混合料運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，并對(duì)車廂進(jìn)行覆蓋處理，避免水分過多損失。裝車前指派專人檢查車廂，確?；旌狭喜皇茈s質(zhì)污染，保證施工質(zhì)量。在儲(chǔ)料倉的預(yù)料高度低于料倉高度的三分之二時(shí)方可開始卸料，卸料時(shí)以水穩(wěn)料不發(fā)生離析為標(biāo)準(zhǔn)。該工程需要配備20輛運(yùn)輸車，運(yùn)輸距離為400 m，施工人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況合理配置運(yùn)輸車的數(shù)量。卸料時(shí)，自卸汽車倒行至攤鋪機(jī)前側(cè)30 cm部位，將擋位掛至空擋，并借助攤鋪機(jī)的推動(dòng)力向前移動(dòng)，同時(shí)注意避免碰撞。

4.3.4 水泥穩(wěn)定碎石底基層的攤鋪

在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石底基層的攤鋪前要進(jìn)行找平操作。攤鋪機(jī)準(zhǔn)備就位后根據(jù)虛鋪厚度計(jì)算熨平板的高度，并使其與虛鋪厚度保持協(xié)調(diào)。在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)開始時(shí)，將縱坡儀布設(shè)在基準(zhǔn)鋼絲上側(cè)，啟動(dòng)控制電源。為了確保攤鋪效率與生產(chǎn)效率相協(xié)調(diào)，攤鋪機(jī)的移動(dòng)速度在1.0～1.5 m/min左右為宜，保持?jǐn)備佔(zhàn)鳂I(yè)的連續(xù)性。攤鋪機(jī)最佳工作狀態(tài)時(shí)進(jìn)行作業(yè)，保證熨平板拼接嚴(yán)密，布料器處于高位，自動(dòng)料位器處于開啟狀態(tài)，刮板的運(yùn)行速度與布料器的轉(zhuǎn)速保持協(xié)調(diào)。當(dāng)攤鋪機(jī)的攤鋪速度達(dá)到2 m/min時(shí)，夯錘的振搗頻率不得低于400 prm（7 Hz）。

4.3.5 混合料的碾壓

施工需綜合考慮水穩(wěn)料的含水量來決定最佳碾壓時(shí)間。拌和時(shí)可適當(dāng)提高水穩(wěn)料含水量，具體提高比例為0.5%～1%。碾壓流程分為初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)步驟。初壓使用13 t的鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行一次靜壓，速度保持在1.5～1.8 km/h之間。復(fù)壓先用32 t鋼梁壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)碾壓，再用25 t鋼梁壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓，碾壓合格標(biāo)準(zhǔn)為消除輪跡。終壓使用30 t膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，速度保持在2.0～2.5 km/h之間，碾壓次數(shù)為1～2遍。碾壓過程中，先用靜壓，再用振動(dòng)碾壓，先用輕型壓路機(jī)，再用重型壓路機(jī)由低處向高處碾壓，由兩側(cè)向中間碾壓。高溫天氣時(shí)，可適當(dāng)灑水，但不允許直接進(jìn)行大規(guī)模灑水，以減少水分損失速度加快的影響。

4.3.6 施工縫接縫處理

施工任務(wù)完成后，將攤鋪機(jī)駛離施工現(xiàn)場(chǎng)，并將攤鋪段的末端開挖為一個(gè)斜向接縫斷面。下一次施工前需要清理下承層，并使用小型夯實(shí)設(shè)備進(jìn)行碾壓處理，以確保下承層達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。作業(yè)段的終點(diǎn)盡可能布置在建筑物部位，降低橫向接縫的數(shù)量。

4.3.7 養(yǎng)生與交通管制

水穩(wěn)料碾壓作業(yè)完成后立即在表面鋪設(shè)土工布，并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)生期一般為7 d，此期間施工單位要進(jìn)行交通管制，禁止社會(huì)車輛和施工車輛進(jìn)入，特殊情況下車輛駕駛速度限制在30 km/h以內(nèi)。同時(shí)，在攤鋪沿線要設(shè)置醒目的安全警示標(biāo)識(shí)，并委派專人指揮社會(huì)車輛有序通行。

5 水泥穩(wěn)定碎石基層原材料質(zhì)量控制

5.1 碎石

該項(xiàng)目所用碎石為花崗巖，這種材質(zhì)的碎石堅(jiān)硬、棱角分明，碎石的粒徑保持在4.75～31.5 mm之間。1#集料的粒徑保持在19～31.5 mm之間，2#集料的粒徑保持在9.5～19 mm之間，3#集料的粒徑保持在4.75～9.5 mm之間，碎石的性能要求：壓碎值為17.5%，針片狀比例6.5%，表觀密度為2.643 g/cm3，磨光值為43%。

5.2 石屑

石屑采用的是花崗巖，石屑為水穩(wěn)料中的4#集料，石屑的粒徑保持在0～4.75 mm，石屑的性能要求為：表觀密度為2.615 g/cm3，砂當(dāng)量為65%，液限為17%，≤0.075 mm顆粒含量為7%，塑性指數(shù)為5。

5.3 水泥

水泥選用32.5級(jí)硅酸鹽水泥，因?yàn)樗€(wěn)層的整體施工質(zhì)量受水泥凝結(jié)時(shí)間的影響較大。該項(xiàng)目所用水泥的初凝和終凝時(shí)間分別為250 min和300 min。水泥的細(xì)度為1.3%，3 d抗壓強(qiáng)度為17.2 MPa，7 d抗壓強(qiáng)度為38.1 MPa。經(jīng)過檢測(cè)以后得出，該水泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。

6 結(jié)語

現(xiàn)階段我國的道路交通量不斷擴(kuò)大，在進(jìn)一步擴(kuò)大我國道路網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)，還要注意施工質(zhì)量。面對(duì)日后的水穩(wěn)層施工項(xiàng)目，如何保證施工技術(shù)具備合理性，是施工單位高度重視的問題之一。一次攤鋪成型施工技術(shù)的出現(xiàn)，能夠有效地提高高速公路施工效率及質(zhì)量，降低后期路面出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的可能性。

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