公路工程水泥穩(wěn)定碎石層施工技術(shù)淺析

陳建功

（中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

0 引言

道路車流量日益增加，車輛重載化趨勢明顯，對公路路面基層的綜合性能提出更高的要求。水泥穩(wěn)定碎石基層屬于道路中的常見基層結(jié)構(gòu)，作為半剛性路面，其在提高道路整體質(zhì)量、改善道路交通服務(wù)條件及提升道路耐久性等方面均有重要作用。但受材料質(zhì)量、環(huán)境、施工工藝多項因素的影響，水泥穩(wěn)定碎石基層易產(chǎn)生裂縫，輕則破壞道路結(jié)構(gòu)的完整性，重則威脅行車安全[1]。因此，需深入探討水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)，掌握技術(shù)應(yīng)用要點，規(guī)避各類質(zhì)量問題，提升水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量。本文結(jié)合案例工程，對水泥穩(wěn)定碎石層施工技術(shù)在公路工程的應(yīng)用進行分析。

1 工程概況

某公路工程項目全長61.2km，主線路面結(jié)構(gòu)包含瀝青面層、水穩(wěn)碎石基層、級配碎石基層、砂礫墊層。道路基層采用到水泥穩(wěn)定碎石，厚度根據(jù)道路類型而定，其中主干道及次干道的行車道基層為36cm+18cm，主干道非機動車道為18cm+30cm，支路為32cm+18cm。

2 水泥穩(wěn)定碎石層施工準備

2.1 材料的選取

2.1.1 水泥

普通P·032.5 水泥，檢驗水泥的細度、安定性、凝結(jié)時間及強度，詳細檢驗項目及檢驗結(jié)果，如表1 所示。經(jīng)檢驗，水泥各項性能指標均達到要求，可用于水泥穩(wěn)定碎石基層施工。結(jié)合經(jīng)驗，取4.5%、5.0%、5.5%、6.0%4種水泥用量，分別拌制混合料并進行檢驗，根據(jù)混合料的性能確定最佳的水泥用量。

表1 水泥質(zhì)量檢驗結(jié)果

2.1.2 集料

高速公路或一級公路中，集料最大粒徑不超過31.5mm，顆粒組成如表2所示。

表2 集料顆粒組成范圍

（1）粗集料。最大粒徑不大于31.5mm，針片狀含量≤18%，壓碎值≤28%，粒徑小于0.075mm 的部分不超過總量的2.0%，粗集料保持干燥、潔凈。任何超粒徑的粗集料均不可投入使用，否則可能誘發(fā)如下問題：①不同粒徑的粒料發(fā)生分離，材料結(jié)合效果差，混合料的均勻性不足；②超粒徑的粗集料與細集料無法板結(jié)至一體，施工后的水泥穩(wěn)定碎石基層局部有強度偏低、松散等問題；③大粒徑的粗集料失水速度快，混合料的實際含水量偏低，由于水量不足，水化作用發(fā)生異常。

（2）細集料。粒徑不宜過細，最大公稱粒徑≤4.75mm的細集料砂當量≥50%。粒徑＜0.075mm的細集料含量偏高時，基層的干縮應(yīng)變系數(shù)增加，受干縮影響而產(chǎn)生裂縫，影響基層結(jié)構(gòu)的完整性和強度。結(jié)合經(jīng)驗，認為粒徑＜0.075mm的部分不宜超過細集料總量的5%。

2.2 最佳含水量和最大干密度的確定

按照4.5%、5.0%、5.5%、6.0%的水泥用量分別拌制混合料，分別進行標準擊實試驗，根據(jù)試驗結(jié)果確定最佳含水量和最大干密度，具體如表3所示。

表3 混合料標準擊實試驗結(jié)果

2.3 7d無側(cè)限抗壓強度

2.3.1 確定飽水無側(cè)限抗壓強度

在20℃±2℃的溫度中對試件做6d 的養(yǎng)生，再浸水1d，測定7d無側(cè)限抗壓強度，結(jié)果如表4所示。

表4 抗壓強度試驗結(jié)果

2.3.2 確定目標配合比

（1）對比分析試驗測定的強度平均值和設(shè)計值（4.5MPa），發(fā)現(xiàn)在水泥用量為5.5%、6.0%時試件的強度平均值達到要求。

（3）在保證混合料質(zhì)量的前提下，考慮經(jīng)濟效益的要求，在所有合適的水泥用量中取最小值，通過減少水泥用量的方式節(jié)約材料成本，即水泥用量以5.5%為宜[2]。水泥：集料=5.5:100，混合料的最大干密度為2.4g/cm3，最佳含水率為5.9%，壓實度控制值為98%。

3 水泥穩(wěn)定碎石層施工技術(shù)的應(yīng)用

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 水泥穩(wěn)定碎石層施工工藝流程

3.1 混合料的拌和

（1）設(shè)備的選擇。拌和設(shè)備帶有高精度的電子計量裝置，根據(jù)配合比精準稱量原材料；拌和設(shè)備的拌和能力需達到60t/h 或更高，拌和性能穩(wěn)定。正式拌和前試運行拌和設(shè)備，根據(jù)運行結(jié)果進行調(diào)試，使拌和設(shè)備保持在最佳工作狀態(tài)。

（2）水泥用量的控制。不同水泥用量拌制而成的混合料在強度方面存在差異，因此混合料拌和階段必須嚴格按照配合比控制材料的用量。但由于設(shè)備計量誤差、環(huán)境因素干擾、施工因素干擾等情況的存在，可能出現(xiàn)水泥損失，因此按照比設(shè)計值增加0.3%~0.5%的要求控制水泥用量，但總量不大于6.0%，否則水泥過量將引起劇烈的水化熱，反而影響水泥穩(wěn)定碎石基層的質(zhì)量[3]。

（3）含水量的控制。含水量偏高，水泥穩(wěn)定碎石基層局部有彈簧現(xiàn)象，車輛行駛時產(chǎn)生明顯的輪跡，且易誘發(fā)干縮裂縫；含水量偏低，混合料成型難度增加以及成型效果差，即便做充分的壓實也依然難以保證基層的壓實度。因此，根據(jù)適中的原則控制混合料的含水量。綜合考慮實際施工環(huán)境，底基層會吸收混合料中的水分，導(dǎo)致混合料的實際含水量偏低，為彌補水分損失，含水量應(yīng)比設(shè)計值增加1.5%~2.5%，且將底基層灑水潤濕后才可攤鋪基層。

3.2 混合料的運輸

混合料拌制完成后安排檢驗，若無誤則用12~15t的自卸車裝車運輸。車輛裝料后加蓋蓬布，避免混合料灑落至地面以及隔絕粉塵或其它環(huán)境因素對混合料的影響。自卸車駕駛?cè)藛T按照規(guī)定的運輸路線駕駛車輛，全程勻速、平穩(wěn)地運行?；旌狭铣隽现翑備伒某掷m(xù)時間不超過2h，否則混合料會發(fā)生凝結(jié)，無法使用。若到場的混合料有離析問題，盡快運回重拌。

3.3 混合料的攤鋪

水泥穩(wěn)定碎石層的攤鋪設(shè)備采用ABC 系列攤鋪機，松鋪系數(shù)1.28~1.35，全幅攤鋪。攤鋪要點如下。

（1）攤鋪前，每隔10m 設(shè)一處斷面，各斷面均設(shè)4個測點，用于檢測底基層的標高。實測結(jié)果顯示局部標高不合理時，加以修整。底基層通過標高檢查后，灑水潤濕，減少對混合料水分的吸收量。

（2）根據(jù)攤鋪要求安排攤鋪機就位，要求設(shè)備位置合理、運行平穩(wěn)。

（3）螺旋輸送器的寬度略小于攤鋪寬度50cm，過窄無法保證基層邊緣的攤鋪效果，過寬引起材料浪費。對于攤鋪機無法覆蓋到的邊緣部位，或攤鋪效果較差區(qū)域，均用人工微型夯實設(shè)備加強處理。水泥穩(wěn)定碎石基層全幅攤鋪，混合料被傳送至基層邊緣部位時可能發(fā)生離析，若有此問題需隨即換填。

（4）攤鋪采取兩臺設(shè)備梯隊聯(lián)合作業(yè)時，前后距離保持在15m 以上，設(shè)備操作人員嚴格聽從指揮，控制車輛速度，避免設(shè)備前后距離忽大忽小。兩次攤鋪結(jié)合部位偏薄弱，需做好保濕、加強處理等相關(guān)工作。

（5）首層水泥穩(wěn)定碎石攤鋪完成后，向其灑澆水泥稀漿，以便第二層混合料與之穩(wěn)定結(jié)合。

（6）對于因機械設(shè)備故障或施工分段進行而產(chǎn)生的作業(yè)縫，后續(xù)攤鋪時將基層端部開挖2～3m 再進行攤鋪，使新舊混合料有效粘結(jié)。對于基層強度達標的，采取切割機直接切割的開挖方法，開挖成型的斷面需做到尺寸合理、保持順直，開挖產(chǎn)生的雜物應(yīng)得到清理；隨后，向接縫部位灑水泥漿，使新攤鋪的混合料與既有部分有效結(jié)合。

3.4 混合料的碾壓

（1）碾壓緊跟攤鋪進行，上機碾壓長度控制在20～50m。碾壓段過短，相鄰兩段結(jié)合部位的碾壓遍數(shù)存在差異，平整性和密實性不同，局部呈波浪形；碾壓段過長，攤鋪到位的混合料在等待碾壓時水分明顯散失，影響壓實效果。

（2）根據(jù)水泥穩(wěn)定碎石試驗結(jié)果確定合適的機械設(shè)備類型及碾壓作業(yè)參數(shù)（碾壓速度、碾壓遍數(shù)等）。試驗結(jié)果顯示，雙光輪壓路機和膠輪壓路機在該公路工程水泥穩(wěn)定碎石層的碾壓中具有可行性。由專員操作設(shè)備，按照“光輪靜壓→穩(wěn)壓→膠輪穩(wěn)壓→膠輪提漿穩(wěn)壓”的流程進行施工。穩(wěn)壓和膠輪提漿均不少于2遍，振壓不少于4遍，重型擊實標準為98%以上。

（3）從內(nèi)側(cè)開始碾壓，逐步先外側(cè)推進。相鄰兩段接頭處以45°階梯形錯輪碾壓，錯軸時重疊1/2。先穩(wěn)壓后振動碾壓，靜壓速度25m/min、振壓速度30m/min，全程均遵循勻速作業(yè)的原則。禁止壓路機在正處于碾壓狀態(tài)或剛碾壓完成的路段調(diào)頭、急剎車。

3.5 基層接縫的處理

（1）對相鄰兩段的結(jié)合區(qū)域搭接拌和，暫時保留5~8m 的尾部不做碾壓，待后一段施工時與該部分聯(lián)合拌和、碾壓，使兩段的搭接部位結(jié)合成完整的整體。

（2）每日施工結(jié)束后產(chǎn)生的工作縫需呈直線狀，次日繼續(xù)鋪筑時用方木條對已壓實的基層邊緣進行防護，避免既有的基層結(jié)構(gòu)由于后續(xù)鋪筑施工的影響而受損。需注意，碾壓前及時取出防護用的方木條，向空缺處回填混合料。

（3）接縫部位的碾壓必須充分，要求接縫平整、穩(wěn)定。

3.6 養(yǎng)生

（1）水泥穩(wěn)定碎石層碾壓結(jié)束后進行養(yǎng)生，向基層覆蓋土工布，灑水使基層表面始終保持濕潤。灑水頻率為每1~2h 一次，具體以現(xiàn)場氣溫和基層成型狀況為準動態(tài)調(diào)整。養(yǎng)生時間不短于7d，必要時延長，直至水泥穩(wěn)定碎石層有效成型為止。

（2）養(yǎng)生期間由專員在現(xiàn)場進行管理，禁止除灑水車之外的各類機械設(shè)備駛?cè)氍F(xiàn)場。養(yǎng)生完成后，以循序漸進的方式開放交通，初期允許荷載量較小的車輛通行，最終完全開放交通。

4 結(jié)束語

本文提出了水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點，包含前期準備、混合料拌和、運輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生等階段的作業(yè)方法。經(jīng)過科學(xué)規(guī)劃和規(guī)范施工后，順利完成水泥穩(wěn)定碎石基層的施工作業(yè)，基層質(zhì)量達標，保障了上方結(jié)構(gòu)層的正常施工和道路建成后的穩(wěn)定使用。