水穩(wěn)碎石基層混合料配合比設(shè)計及施工技術(shù)要點

胡耀楠

（太原市政建設(shè)集團有限公司，山西太原 030000）

0 引言

道路工程項目建設(shè)在城市經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮重要作用，基層是道路的主要部分，其施工質(zhì)量關(guān)系到路面的整體承重能力。目前，各種施工技術(shù)不斷更新與進步，水穩(wěn)碎石基層施工技術(shù)在道路路面施工中有廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)揮了顯著的施工效果，可有效提升路面施工質(zhì)量。

1 水泥穩(wěn)定碎石作用原理

水穩(wěn)碎石是以級配碎石做骨料，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿體積填充骨料的空隙，按嵌擠原理攤鋪壓實。其壓實度接近于密實度，強度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)，同時有足夠的灰漿體積來填充骨料的空隙。它的初期強度高，并且強度隨齡期而增加很快結(jié)成板體，因而具有較高的強度，抗?jié)B性和抗凍性較好。級配碎石中的水泥劑量一般為混合料的3%～6%，7d 的無側(cè)限抗壓強度可達2.5MPa～4.5MPa，較其他路基材料高。水穩(wěn)碎石成型后遇雨不泥濘，表面堅實，是高級路面的理想基層材料[1]。根據(jù)交通運輸部《公路路面基層施工技術(shù)細則》（JTG/T F20—2015）規(guī)定，道路中采用的水穩(wěn)碎石均屬中粒土，由于混合料中含有豐富的水泥膠凝材料，因而要求整個施工過程要在水泥終凝前完成，并且一次達到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，否則不易修整。因而施工中要求加強施工組織設(shè)計和計劃管理，增加現(xiàn)場施工人員的緊迫感和責(zé)任感，加快施工進度，提高機械化施工程度，提高機械效率。水穩(wěn)碎石基層施工方法也符合現(xiàn)代化大規(guī)模機械化發(fā)展的方向。因此，水穩(wěn)碎石混合料在高速公路基層中的應(yīng)用日益廣泛。

2 水穩(wěn)碎石基層混合料配合比設(shè)計要點

水泥地面層承載力受到水泥混合料增加的嚴(yán)重影響。如果厚度較小，則承載能力不符合法定要求。當(dāng)水泥厚度較大時，水泥地基中的水泥可能會因體積收縮而嚴(yán)重斷裂。車輛荷載作用下，基層開裂會進一步反射至面層，進而誘發(fā)面層開裂，最終破壞路面整體結(jié)構(gòu)。故在設(shè)計過程中，應(yīng)重視水穩(wěn)碎石基層中水穩(wěn)碎石的配合比設(shè)計。

2.1 混合料組成設(shè)計

（1）穩(wěn)碎石基層中的碎石尺寸類型主要有：20～30mm、10～20mm、5～10mm、0～5mm 這4 種；碎石壓碎指標(biāo)為21.5%，31.5mm 用于最大顆粒直徑，所有碎石指標(biāo)均符合規(guī)范。

（2）硅石基使用的混凝土編號為P.O 42.5 和所有其他技術(shù)性水泥指標(biāo)均符合規(guī)劃和施工技術(shù)要求。

2.2 水穩(wěn)碎石基層最佳配合比分析與確定

（1）通過試驗對比發(fā)現(xiàn)，水穩(wěn)碎石基層的無側(cè)限抗壓強度與基層中的水泥摻加量大體呈正相關(guān)關(guān)系，且當(dāng)水泥含量接近8%時，無側(cè)限抗壓強度達到峰值，水泥含量接近4%時，無側(cè)限抗壓強度達到谷值。

（2）當(dāng)水泥摻量為4.0%～6.0%時，回填模量與摻加量近似為線性正比關(guān)系。

（3）水穩(wěn)碎石混合料干縮受水分蒸發(fā)影響顯著，當(dāng)水泥摻量接近4%時，水穩(wěn)碎石混合料的干縮量最小，當(dāng)摻量接近8%時，對應(yīng)的干縮量最大。

（4）結(jié)合相關(guān)技術(shù)指標(biāo)和試驗結(jié)果，可以明確水穩(wěn)碎石基層的合理水泥摻量應(yīng)為5%～6%。該區(qū)域疏水性彈性模量和應(yīng)力應(yīng)變指標(biāo)均較高，以最大限度地提高斑馬基地的性能優(yōu)勢[2]。按照經(jīng)濟性合理的原則，建議水泥混合物采用5%的最低值。

2.3 水穩(wěn)碎石基層最佳配合比分析與確定

合并上述數(shù)據(jù)，運行最佳比率分析，以確定最終結(jié)果。

（1）7d 時獨立疲勞強度試驗表明，水泥用量與強度成正比，強度結(jié)果隨混凝土用量的增加而增加。測試采用了4.0%、5.0%、6.0%、8.0%的比例，其中水泥混合料的比例為5.0%～6.0%之間時所測得無側(cè)限抗壓強度最為適宜，符合技術(shù)要求，比例為5.0%成本較低。

（2）以上各種級配均采用回彈模量與水泥相比進行試驗，結(jié)果回彈模量增加4.0%～6.0%。

（3）混合料水泥摻配量與干縮率呈正相關(guān)。在上述試驗中，混凝土的變形變化最小重量為4.0%，最大重量為8.0%。材料中存在結(jié)合水，在蒸發(fā)時直接影響復(fù)合材料的收縮。結(jié)合上述試驗結(jié)果，根據(jù)規(guī)范要求選擇適當(dāng)數(shù)量用于工程設(shè)計。4.0%的水泥保證地基強度，難以滿足設(shè)計要求[3]。雖然8.0%的水泥會增加土壤厚度，但也會增加收縮量，從而導(dǎo)致表面出現(xiàn)更多裂縫，直接影響設(shè)計質(zhì)量。最后，結(jié)合多個數(shù)據(jù)結(jié)果，選擇5.0%的水泥作為穩(wěn)定卵石構(gòu)造塊的構(gòu)造材料。

3 水穩(wěn)碎石基層施工技術(shù)要點

3.1 施工前的測量準(zhǔn)備

恢復(fù)中樁（10m 間距），并對路面墊層寬度進行測量，以此為依據(jù)布置內(nèi)外邊樁，樁外布設(shè)控制線支撐桿（50cm 處），同時采用鋼絲繩掛設(shè)。根據(jù)設(shè)計要求，完成水準(zhǔn)測量工作，同時復(fù)測下承層高程，根據(jù)復(fù)測結(jié)果，松鋪系數(shù)確定為1.35，保證標(biāo)高計算的精準(zhǔn)度，為攤鋪作業(yè)提供基準(zhǔn)線。

（1）施工項目中選定的混凝土類型為P．O 42．5 通用氯化硅混凝土，其中混凝土的起始時間和結(jié)束時間都必須符合技術(shù)要求。

（2）鑒于實際施工試驗與技術(shù)試驗之間的差異，需要對預(yù)制施工設(shè)計進行現(xiàn)場試驗調(diào)查，以便結(jié)合施工現(xiàn)場方案的結(jié)果進行現(xiàn)場分析，適當(dāng)補充超壓機制，確定挖方系數(shù)和壓力情況的基本參數(shù)。

（3）在正式攤鋪前應(yīng)先進行試驗段鋪設(shè)，應(yīng)設(shè)計試驗段，確定擠壓比、分割系數(shù)、沖壓機械裝置的布置等?，F(xiàn)場駐地總監(jiān)和旁站監(jiān)理人員應(yīng)會同項目部施工人員對試驗段相關(guān)數(shù)據(jù)進行全面分析，以便有針對性地調(diào)整和優(yōu)化現(xiàn)有的施工計劃，并為進一步的正式施工奠定基礎(chǔ)。

（4）分選后，應(yīng)在基面上均勻噴灑噴霧水，確保濕度符合壓力調(diào)配要求，達到測量標(biāo)準(zhǔn)后方可進行壓力演練[4]。

3.2 混合料攤鋪及碾壓

本道路基層水泥穩(wěn)定碎石攤鋪作業(yè)前，檢查運料車是否準(zhǔn)確就位，并且及時對熨平板的工作參數(shù)進行檢查，發(fā)現(xiàn)不合理應(yīng)及時對參數(shù)進行調(diào)整。作業(yè)前對熨平板進行預(yù)熱（預(yù)熱溫度＞130℃）。同時，為保證攤鋪作業(yè)的高效性和施工的準(zhǔn)確性，現(xiàn)場派駐專業(yè)技術(shù)人員對攤鋪機作業(yè)進行指揮，保證攤鋪作業(yè)速度維持在3m/min。采用雙機并攤方式進行施工，作業(yè)之前30min需要對底基層灑水，并在下層噴灑水泥漿液，然后對攤鋪設(shè)備進行檢查，保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。不僅如此，為確保攤鋪作業(yè)的連續(xù)性，派專人負責(zé)混合料卸料工作，各環(huán)節(jié)到位，防止出現(xiàn)停機待料情況。攤鋪作業(yè)后，組織相關(guān)人員對基層攤鋪作業(yè)質(zhì)量進行檢查，發(fā)現(xiàn)路面裂紋或縫隙應(yīng)及時予以整修。攤鋪作業(yè)質(zhì)量檢查符合標(biāo)準(zhǔn)后應(yīng)及時開展混合料碾壓作業(yè)，目的是確保水泥穩(wěn)定碎石混合料的密實度。按照基層碾壓規(guī)范以及要求，基層混合料碾壓分為初壓、復(fù)壓和終壓3 個環(huán)節(jié)，本工程嚴(yán)格執(zhí)行上述3 個碾壓環(huán)節(jié)的具體要求，確保每次混合料碾壓時壓路機均能平穩(wěn)、勻速行駛。

3.3 混合料的整形

在設(shè)計過程中，高路管段的填充厚度為18cm，頜骨厚度由試驗段數(shù)確定，減緩系數(shù)為1.25。在攤鋪工作中使用1 臺ABG325 型和1 臺ABG423 型攤鋪機設(shè)備進行攤鋪工作，2 臺設(shè)備前后間距8m。在進行攤鋪工作之前，其中1 臺攤鋪機一側(cè)傳感器設(shè)置在鋼絞線上，另一側(cè)使用橫坡儀，依照設(shè)計坡度的大小進行定位，后1 臺攤鋪機一側(cè)傳感器設(shè)置在鋼絞線上，另一側(cè)使用滑靴，將滑靴放置在前1 臺攤鋪機的水泥穩(wěn)定碎石的基準(zhǔn)面上，同時對水泥穩(wěn)定碎石邊緣區(qū)域20～40cm 范圍內(nèi)的坡度大小進行有效調(diào)整，依照傳感器的指示燈指示進行操作[5]。固定底盤時，機械的后部需要通過設(shè)置專業(yè)人員來解決基層材料分析中的問題，去除局部地區(qū)過多的基層材料，并用新的復(fù)合材料填充。在施工現(xiàn)場需要兩個專門的檢驗部隊，作為混合作業(yè)的一部分來檢驗水量，并需要為分拆過程中的每一輛車雇用兩名工作人員，以便有效地解決初級材料分離的問題。起落架前方的每個傳感器區(qū)域都必須由兩人操作，有效填充兩側(cè)傳感器的混合區(qū)域，在水泥混合材料的分布中，蒸汽閉鎖必須均勻分布，以提高整個路面的質(zhì)量，速度為0.15km/h，同時減少停機時間。

3.4 混合料的碾壓成型

路面基層碾壓是控制水泥碎石穩(wěn)定基層壓實程度和平整程度的重要施工環(huán)節(jié)，因此，在實際的施工過程中，必須依照試驗段的相關(guān)施工數(shù)據(jù)以及具體的碾壓工作流程開展，需要對施工碾壓過程中的時間以及相關(guān)的檢測工作進行有效的編排，有效保證混合料碾壓成型工作的順利開展。在混合料的攤鋪碾壓工作中，需要以50m 左右的距離確定出1 個碾壓區(qū)段，在每一個碾壓區(qū)域內(nèi)需要通過人工使用白灰來進行標(biāo)記。同時，應(yīng)確?；鶎拥恼w延伸發(fā)生在結(jié)合面內(nèi)，分布后需要及時保壓處理，每一次碾壓車道需要以每200m 檢查2 個壓實程度，等到密實程度接近路面設(shè)計工作要求時，使用灌砂法配合密度檢測儀進行檢查，直到基層密實程度符合工程的整體施工要求。與壓力行業(yè)合作時，必須遵循方便沖洗的原則，以限制低壓側(cè)的高壓。擠壓力工程的過程分為以下施工周期。

（1）首先是初壓環(huán)節(jié)，通過使用DD-110 輕軌設(shè)備以1.5～1.7km/h 的速度進行首個沖擊，通過測量結(jié)果確定道路總壓力，并使用3m 尺進行各200m 的展開測量，通過檢測活動后通過修整進行手動定位。

（2）在復(fù)壓階段中，要遵循先輕后重以及先低后高的碾壓工作原則，使用DD-110 型壓路機弱振碾壓2 遍以上，DD130 型壓路機強振2 遍以上，使用YZ14JC 最新型壓路機強振1 遍，碾壓速率為2.0～2.5km/h，壓路機的滾輪痕跡通常情況下重疊距離為0.3～0.5m，每個保壓壓力必須由質(zhì)量控制人員有效地評估底基的壓力。保壓過程完成后，必須將基層保壓等級與底部兩個扇形的密度大小進行比較，以確保基層的總壓力。

（3）為確保底基層的完整和固定表面，在第一段上完成疊印后，需要對整體壓力度、水量、厚度和傾斜角度進行精確檢查，以確保整個底基層表面平坦而緊密。在此設(shè)計過程中，臨街面不均勻性不超過8mm，斷裂高程誤差為+0.005m 和-0.010m[6]。在超壓加工完成后，需要持續(xù)進行維護，通過定期噴水裝置確?；娴臐穸取Ｔ陴B(yǎng)護工作期間除了灑水車以外，需對該路段的交通進行封閉，嚴(yán)禁重型車輛通行，同時其他輕型車輛在行駛過程中，需要限速在30km/h 左右，保證路面干凈，防止出現(xiàn)路面損壞等不良問題。

3.5 封層施工

這一過程對溫度要求較高，一般適合在干燥高溫季節(jié)進行，結(jié)束時必須是最高溫度在15℃以下的前半個月。施工過程中保證速度穩(wěn)定，確保施工寬度撒布均勻，持續(xù)穩(wěn)定，覆蓋面達到要求，符合設(shè)計厚度，不出現(xiàn)集料重疊。撒布施工完成后即刻進行碾壓。這一過程需要應(yīng)用6～8t 鋼筒雙輪壓路機完成，對每層集料進行初壓，必須覆蓋撒布全寬，如出現(xiàn)遺漏則需及時進行補充碾壓，所有工作當(dāng)天完成。碾壓后路面尚未成型，行車速度需要加以控制，不得超過20km/h，此時該路段不允許社會車輛行駛。做好養(yǎng)護封層，如出現(xiàn)泛油則需將集料均勻撒布其上。

4 結(jié)語

通過工程實踐研究發(fā)現(xiàn)，水穩(wěn)碎石基層憑借較高的強度、良好的應(yīng)力擴散能力及較高的抗?jié)B、抗凍能力，對路面整體的承載和應(yīng)力傳遞發(fā)揮了重要作用。因此，水穩(wěn)碎石基層的施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個道路結(jié)構(gòu)的運營質(zhì)量，混合料原材料、混合料配合比、攤鋪工藝、壓實工況、養(yǎng)護條件等因素均不同程度地影響著水穩(wěn)碎石基層的施工質(zhì)量。在設(shè)計及施工實踐中，首先應(yīng)保證原材料質(zhì)量，在配合比設(shè)計過程中應(yīng)遵循科學(xué)、最優(yōu)的原則，施工前應(yīng)編制具體的施工方案，此外，還應(yīng)落實后續(xù)的養(yǎng)護工作，最終通過回彈模量和無側(cè)限抗壓強度兩大指標(biāo)判定基層的施工質(zhì)量。