道路工程施工中的二灰碎石基層技術(shù)

曹洪梅

四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 德陽 618000

道路工程施工中，二灰碎石基層是一種非常重要的基層材料，它的應(yīng)用可以有效地提高道路工程的質(zhì)量，降低工程成本。二灰碎石路基層為一種半剛性結(jié)構(gòu)，是公路的主體承載層，其特點(diǎn)分別為：力學(xué)性能好、整體性強(qiáng)、水穩(wěn)性好以及抗凍性能好。

1 項目概況

該項公路建設(shè)項目工程，起點(diǎn)為K32+430-K46+750，線路總長度為14.32km。隨著道路交通車流量的增加，該段道路已不能滿足人們對交通的需求。經(jīng)過分析，確定了道路的整體性加寬方案，即將兩個方向的4車道拓寬至6車道。在車道加寬工程中，路基采用二灰碎石鋪設(shè)，為了保證道路基層的總體質(zhì)量達(dá)到要求，必須掌握有關(guān)的施工工藝。

2 二灰碎石路面的施工工藝

在攪拌場施工現(xiàn)場內(nèi)，二灰碎石采取集中攪拌、車輛運(yùn)送、按車輛過秤、分層攤鋪，并且控制每幅路面總量的方式。道路鋪面基層分為兩層鋪筑，基層厚30cm，虛鋪層厚＜25cm。其中，第一層鋪12cm厚，第二層鋪18cm厚；上下兩層縱縫的重疊寬度為5～10cm，上下兩層縱縫的位置應(yīng)該間隔50～ 60cm。除此之外，下層鋪筑只有通過技術(shù)人員對各種技術(shù)指標(biāo)的檢測，才能對上層進(jìn)行鋪筑施工。圖1為施工工藝流程圖。

圖1 二灰拌合法的施工程序圖

2.1 施工前準(zhǔn)備工作

2.1.1 基層底板處理

為了保證二灰碎石基層施工的順利進(jìn)行，需要對下承層進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，并按照有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，對底基層進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收，確保其表面平坦，有合適的路拱。下承層標(biāo)高、平整度、壓實(shí)度等指標(biāo)都要符合設(shè)計和規(guī)范的要求，對出現(xiàn)問題的部分要采取行之有效的方法進(jìn)行解決，以免對二灰碎石基層的施工產(chǎn)生不良影響，延誤后續(xù)施工。

2.1.2 配制基本原料

采用石灰、粉煤灰、碎石和水作為二灰碎石基層施工的基本原料，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求如下：

（1）石灰要選擇Ⅱ級以上，且質(zhì)量合格的生石灰。運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，采用插管的方式消化，消化時間大約持續(xù)7-10天，將其消化為粉末后，將石灰石粉末要及時蓋好以及做好隔濕措施，以免引起揚(yáng)塵，造成周圍環(huán)境污染。粉狀生石灰最多能存放30天，必須在保質(zhì)期內(nèi)全部用掉，而且過期的生石灰不能用于施工。

（2）粉煤灰以SiO2、Al2O3、Fe304和FeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和燒失率為主要控制指標(biāo)，在粉煤灰的施工之前，必須對其進(jìn)行采樣測試，并將吸濕結(jié)塊的粉煤灰粉碎。

（3）石料的選用需要符合設(shè)計和規(guī)范要求，并對石料的各項性能進(jìn)行測試，按照級配的要求，選擇合適的碎石尺寸，以此來決定材料的來源，提交監(jiān)理工程師審批，得到同意后才能進(jìn)場[1]。

（4）攪拌水的質(zhì)量應(yīng)該達(dá)到有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，不能使用受污染的水源，一般情況下采用自來水。

2.1.3 配合比的設(shè)計

二灰碎石的配比設(shè)計需要合理和符合規(guī)范要求，一般包括以下三點(diǎn)：

（1）二灰碎石是由石灰、粉煤灰、碎石和水按照一定的配比制成的一種混合物質(zhì)。經(jīng)過多次碾壓后，該材料可以獲得一定的強(qiáng)度，大致可以把二灰碎石的強(qiáng)度劃分為粘性和抗剪性兩種，這兩種物質(zhì)在共同作用力下，構(gòu)成了道路基層的總體強(qiáng)度。因此，石灰、粉煤灰、碎石的品質(zhì)及其配比對二灰碎石路面的強(qiáng)度有關(guān)鍵影響。

二灰碎石配比中，石灰對粉煤灰的作用最大，產(chǎn)生的膠結(jié)強(qiáng)度較高，但配比不能過量，配比在1.2-1.4范圍內(nèi)較為合適。而二灰與石塊的配比，則是將石塊包裹在二灰之中，讓石塊發(fā)揮出最大骨架效應(yīng)，通常兩者的比率是15:85-20:80。碎石具有較好的粒度，保證了骨料和二灰顆粒的充分填充，使粗骨料占主導(dǎo)地位。

（2）要根據(jù)現(xiàn)場條件和施工要求，在滿足強(qiáng)度需求的條件下，進(jìn)行二灰碎石配合比設(shè)計。石灰、粉煤灰與碎石的比例為6:14:80。7天的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是1.1 MPa，平均偏移系數(shù)是13.7%，最優(yōu)的含水率是8.3%，最大的干燥體積是2.03 g/cm3。利用粉煤灰自身燃燒損失大的特點(diǎn)，在二灰碎石中加入10%的石灰，可以增加二灰碎石的抗壓強(qiáng)度，從而可以將二灰碎石的強(qiáng)度提升至1.65 MPa。

（3）在確定最后的生產(chǎn)配合比時，可以根據(jù)試驗(yàn)段施工，通過現(xiàn)場試驗(yàn)，將其調(diào)整到最佳比例，保證配制出的二灰碎石混合料的各項指標(biāo)符合設(shè)計要求，并經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師審批，生產(chǎn)配合比適當(dāng)?shù)亩宜槭旌狭稀?/p>

2.1.4 瀝青路面試驗(yàn)段

二灰碎石路面在未正式施工之前，先選擇一段道路進(jìn)行試驗(yàn)性施工，根據(jù)試驗(yàn)性施工情況，確定其骨料配比、松散系數(shù)、施工方法等。在該項目中，測試斷面長300m。

2.2 施工工藝關(guān)鍵點(diǎn)

2.2.1 攪拌混合料

（1）把各類原料運(yùn)到施工攪和區(qū)后，依次放入攪和塔中，進(jìn)行集中攪拌。采用一種新型的二灰石混合料攪拌簍，其攪拌層設(shè)有5個料斗，可容納各種原料，并可通過調(diào)節(jié)料斗的速度，來實(shí)現(xiàn)原料用量的控制。

（2）在正式混合攪拌之前，必須進(jìn)行級配試驗(yàn)，并在試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。在攪拌時，必須對原料的水分進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這直接關(guān)系到水泥混合材料的品質(zhì)及性質(zhì)，特別是生石灰的水分含量。如果比試驗(yàn)值高，就會在攪拌過程中產(chǎn)生大顆?；蚰Y(jié)成團(tuán)塊狀，從而影響出料。

（3）為了保證混合料拌和的質(zhì)量，要考慮到以下幾個方面：①要選擇具有優(yōu)良性能的攪和設(shè)備，要具有電子計量功能，要根據(jù)施工情況，來確定拌和設(shè)備的數(shù)量。②要對級配碎石的品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在攪拌之前，要對這些碎石進(jìn)行多次的檢測，直到它們的級配符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。③在每一個工作日開始攪拌之前，都要進(jìn)行過篩分試驗(yàn)，并對出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效的解決，并根據(jù)規(guī)定的頻率進(jìn)行檢驗(yàn)。④要對含水量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，特別是在夏天高溫的時候，在混合料的拌和、運(yùn)輸以及攤鋪等過程中，會有水分的蒸發(fā)，所以要將含水量控制在比最佳含水量高1%～2%的范圍內(nèi)。

2.2.2 攤鋪施工

二灰碎石拌和料的均勻性不僅對路面的工作性能有重要影響，而且也間接地影響路面的耐久性能。在這種情況下，必須對鋪面工藝進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能保證鋪面質(zhì)量的合格。攤鋪二灰碎石混合料過程需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）在攤鋪時，應(yīng)注意控制攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度，不要太快，以避免混合料被熨燙板牽引，在慣性的影響下，導(dǎo)致料層上下厚度不均勻。如果攤鋪機(jī)開得太快，也很可能會將粗骨料分成兩半，造成離析。當(dāng)出現(xiàn)此現(xiàn)象時，要及時組織人員將路面兩邊的碎石鏟掉，以免影響路面的均勻度。

（2）在鋪路過程中，應(yīng)注意路面的平整。由于二灰碎石基層的平整程度與道路的平整程度有著很大的關(guān)系，如果平整程度不好，將會影響到道路行駛的平整度，從而引起道路的安全隱患。在攪拌簍的生產(chǎn)能力與攤鋪機(jī)的工作能力不相適應(yīng)時，攤鋪可能會出現(xiàn)停機(jī)待料的情形，在此狀況下重新啟動攤鋪機(jī)時，縱平面上將會產(chǎn)生較小的波浪。鑒于此，在攤鋪機(jī)工作的時候，不能隨便改變速度，必須保持均勻的推進(jìn)，并且盡量不讓攤鋪被打斷，導(dǎo)致對平整度產(chǎn)生不利影響。

（3）在攤鋪的時候，要把接縫處理好，縱縫的重疊寬度控制在5.0～10cm之間，同時在一個工作段攤鋪完畢后，要留出50cm位置不壓攤，且與下一個工作段一起進(jìn)行碾壓。當(dāng)攤鋪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，應(yīng)派人隨車，對接頭和縫部位的粗骨料進(jìn)行清理，必要時進(jìn)行松耙、平整操作，使整個寬度都達(dá)到一次壓緊。在當(dāng)日攤鋪完成后，在橫縫的兩端預(yù)留出2.0m不壓實(shí)，在第二天開始施工之前，將這一段的混合料耙松，與新料一起拌和、整平后，進(jìn)行擠壓平實(shí)即可[2]。

2.2.3 基層碾壓原則

（1）在二灰碎石的碾壓作業(yè)中，為了獲得理想的壓實(shí)效果，必須選用合適的壓實(shí)機(jī)，其中優(yōu)先選用的兩種設(shè)備為振動壓路機(jī)、光輪壓輪機(jī)。選擇壓實(shí)設(shè)備之后，要對碾壓過程進(jìn)行合理的布置，不要過早地使用大型或重型壓路機(jī)，因?yàn)檫@樣會造成中、粗骨料的破碎，從而影響到基層的整體性能。碾壓作業(yè)時，應(yīng)按照“先輕后重、先慢后快、先靜后動”的原則，確?；鶎拥慕Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、密實(shí)度和平整度等達(dá)到規(guī)范的要求。

（2）采用分層碾壓法進(jìn)行二灰碎石路面碾壓，每一層的壓實(shí)厚度＜20cm，否則會造成下層的拌和物不能完全壓實(shí)，對路面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成不利的影響。在交通事故中，路基表面形成了一層松散的細(xì)骨料，為雨水的滲透創(chuàng)造了通道，并在行車荷載下引起了諸如“唧漿”等病害。采用強(qiáng)振碾壓法，雖能達(dá)到對厚實(shí)路面進(jìn)行壓實(shí)的目的，但由于振搗過程中粗骨料的大量碎裂，導(dǎo)致了路面基層強(qiáng)度的下降。因此，在厚度高的路面的基礎(chǔ)上，要遵循分層鋪設(shè)，層層壓實(shí)。

在高速公路的改擴(kuò)建中，原有的路面都會有不同程度的缺陷，并且其平整度也不高，如果只是攤鋪一層，盡管攤鋪后的頂面比較平坦，但是在碾壓后就會產(chǎn)生表面不平坦的情況。所以“分層鋪設(shè)，層層壓實(shí)”遵循的原則在碾壓作業(yè)中很有必要。

（3）按照已有的施工經(jīng)驗(yàn)，若將二灰碎石基層的碾壓時間延后，可增加混合料中的堿液濃度，從而加速二灰的反應(yīng)速率，增加基層的初期強(qiáng)度。在進(jìn)行碾壓的時候，要對粗骨料太集中的部位進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪雺海笤贋⒉技?xì)骨料，還可以將粗骨料集中的部位挖出，然后再進(jìn)行攤鋪，再進(jìn)行多次碾壓。

2.2.4 養(yǎng)護(hù)措施

養(yǎng)護(hù)措施對水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度、品質(zhì)有很大的影響作用，如果養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)，將造成水泥穩(wěn)定碎石基層的強(qiáng)度不足，從而對水泥穩(wěn)定碎石路面的使用性能產(chǎn)生一定的影響。因此，務(wù)必要做好二灰碎石基層的養(yǎng)護(hù)工作。在此期間，養(yǎng)護(hù)一周左右較合適，可以采用灑水車灑水的方式，澆水量要適當(dāng)，不能太多或太少，以保證基層表面濕潤。在路基養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)對道路進(jìn)行交通管制，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)及時開通道路，以免影響正常的交通[3]。

2.3 技術(shù)管控方法

2.3.1 物料品質(zhì)的管理

（1）石灰中含有的 CaO、 MgO對二灰碎石基層的強(qiáng)度有較大的影響，其含量越高，二灰碎石基層的強(qiáng)度也越高。這兩種材料在攪拌過程中，會與其它材料產(chǎn)生化學(xué)作用，添加石灰可以改善路面的強(qiáng)度，但是會增加施工成本，這會降低路面的抗裂性，但不符合經(jīng)濟(jì)性施工原則。

所以，應(yīng)選用活性和含量高的生石灰，但 CaO和 MgO的比例不得小于80%。石灰消解是拌和的一個關(guān)鍵步驟，要對其進(jìn)行有效地控制，從實(shí)質(zhì)上來說，消解是一個水化放熱的化學(xué)反應(yīng)，因此要對添加水量進(jìn)行控制，防止消解后的石灰過干或過濕，石灰的含水量要＜35%。在工程實(shí)際施工中，采用預(yù)先消減的方式，可達(dá)到工程施工要求。

（2）原本沒有粘性的粉煤灰，加入了消灰劑后，就會形成一種新的化合物，即帶有粘性的粉煤灰。摻加二灰碎石的粉煤灰，其有效摻量必須＞70%，燒失重＜20%。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，粉煤灰的粒徑與其強(qiáng)度相關(guān)，粒徑愈小，其強(qiáng)度愈高。但如果粉煤灰的顆粒粒徑過大，則會使其用水量大大增加，且易產(chǎn)生干燥收縮。因此，用于混合材料的粉煤灰的比表面積應(yīng)該達(dá)到高于2500cm2/g。粉煤灰入廠后應(yīng)妥善保管，可以采取遮蓋的方法進(jìn)行保護(hù)，以防止被風(fēng)吹雨打。

（3）二灰碎石混合攪拌料時，大顆粒骨料起到了骨架效應(yīng)，小顆粒骨料起到了填充孔洞、孔隙的作用，二灰碎石對孔洞的形成起到了很好的凝結(jié)和填充效果，所以必須對骨料的品質(zhì)進(jìn)行控制?？梢灾匮芯抗橇系膲嚎s比、級配及含泥量，以保證所用骨料的品質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 攪拌質(zhì)量的控制

（1）在攪拌混合料時，應(yīng)嚴(yán)格控制石灰的含量，采用取樣法，并定期檢測，而且派專人到料倉的出口處進(jìn)行排班巡查，保證出料正常運(yùn)作。對檢測過程中出現(xiàn)的問題，需要及時提出了相應(yīng)的解決辦法，每周至少進(jìn)行3次灰量滴定法測試。

（2）二灰碎石基層收縮裂縫可分為溫收縮和干收縮兩種類型。結(jié)果表明，水份是影響混凝土溫收縮的重要影響因素，在10℃附近時，混凝土收縮系數(shù)達(dá)到最大值的含水量。干縮指的是由于水分蒸發(fā)而造成的體積改變，所以在對混合料的含水量進(jìn)行控制的時候，可以在拌和之前，將粉煤灰的含水量控制在不高于35%。除此之外，根據(jù)氣候、運(yùn)輸距離等不可控因素，對加水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，在確保含水量適度的情況下，可以避免由于太干而導(dǎo)致混合料離析。

（3）在摻加二灰碎石的過程中，必須嚴(yán)格控制原料的投加量，使其級配符合規(guī)范要求。投料時，要進(jìn)行篩選試驗(yàn)，以保證物料的質(zhì)量符合設(shè)計，并要粉碎凝結(jié)成塊或團(tuán)狀的粉煤灰，用石灰消化后，把其中粒徑較大的大顆粒除去。在調(diào)整攪拌機(jī)門的開啟時，要注意物料的顆粒尺寸，并且要保證馬達(dá)在中、高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，以確保機(jī)器轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)語

公路二灰碎石基層的施工是一件比較復(fù)雜和系統(tǒng)性的工作，涉及到的環(huán)節(jié)很多，任何一個環(huán)節(jié)出了問題都會影響到基層的整體質(zhì)量。為了防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，必須在施工中把握好關(guān)鍵的施工技術(shù)，加強(qiáng)對其質(zhì)量的監(jiān)控，確保其強(qiáng)度滿足規(guī)范的施工規(guī)定，從而保證路面的平整，保障人們的安全出行。