公路路面底基層施工中水泥穩(wěn)定碎石技術(shù)研究

李佳禹

摘要 為明確公路水泥穩(wěn)定碎石底基層施工工藝，文章結(jié)合開(kāi)江至梁平高速公路的工程實(shí)例，探討了公路水穩(wěn)碎石底基層的施工技術(shù)。結(jié)果顯示，通過(guò)嚴(yán)格選料、攤鋪、碾壓、成形等工序密切配合，并借助3D攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)及全自動(dòng)全站儀引導(dǎo)控制，能夠有效保障公路水穩(wěn)底基層的施工質(zhì)量。案例表明，水穩(wěn)碎石底基層是公路工程的重要組成部分，必須嚴(yán)格把控各施工環(huán)節(jié)，并主動(dòng)引入現(xiàn)代化、智能化技術(shù)手段，提高施工質(zhì)量，打造出高品質(zhì)公路工程項(xiàng)目。

關(guān)鍵詞 公路工程；路面底基層；水泥穩(wěn)定碎石；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào) U416.214文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）12-0085-03

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石底基層是通過(guò)碎石、砂石等原材料與適量的水泥和水進(jìn)行混合，經(jīng)過(guò)攤鋪和壓實(shí)等工序，形成的密實(shí)底基層結(jié)構(gòu)，具有理想的抗?jié)B性和抗凍性，是公路工程的重要組成部分。水穩(wěn)底基層施工涉及的施工環(huán)節(jié)較多，不同環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的施工技術(shù)要求。為明確公路水穩(wěn)碎石底基層的施工技術(shù)，以下就結(jié)合工程實(shí)例展開(kāi)論述。

1 水泥穩(wěn)定碎石技術(shù)的基本概念

1.1 水泥穩(wěn)定碎石的原理與特點(diǎn)

1.1.1 水泥穩(wěn)定碎石的原理

水泥穩(wěn)定碎石技術(shù)是一種常用的路面底基層施工技術(shù)，其原理主要是利用水泥的水化反應(yīng)和碎石的嵌鎖作用，形成一種具有較高強(qiáng)度和耐久性的結(jié)構(gòu)層。在施工過(guò)程中，將碎石、砂石等原材料與適量的水泥和水進(jìn)行混合，經(jīng)過(guò)攤鋪和壓實(shí)等工序，形成密實(shí)的底基層結(jié)構(gòu)[1]。

1.1.2 水泥穩(wěn)定碎石的特點(diǎn)

水泥穩(wěn)定碎石的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面[1]：

（1）強(qiáng)度高：由于水泥的水化反應(yīng)和碎石的嵌鎖作用，水泥穩(wěn)定碎石底基層具有較高的強(qiáng)度，能夠滿足路面承載的要求。

（2）穩(wěn)定性好：水泥穩(wěn)定碎石底基層材料具有較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，能夠在不同的氣候條件下保持穩(wěn)定性能。

（3）耐久性好：由于水泥穩(wěn)定碎石底基層材料是整體性結(jié)構(gòu)，耐久性較好，能夠滿足長(zhǎng)期使用的要求。

（4）施工方便：水泥穩(wěn)定碎石底基層施工方便快捷，可以采用機(jī)械化施工，提高施工效率。

（5）經(jīng)濟(jì)效益高：水泥穩(wěn)定碎石底基層材料價(jià)格相對(duì)較低，能夠有效地降低工程成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 水泥穩(wěn)定碎石材料組成及分類

1.2.1 水泥穩(wěn)定碎石材料組成

水泥穩(wěn)定碎石主要由碎石、砂石、水泥和水等材料組成。碎石是水泥穩(wěn)定碎石的主要骨料，其粒徑和級(jí)配對(duì)水泥穩(wěn)定碎石的性能有很大影響。砂石主要用于填充碎石之間的空隙，使水泥穩(wěn)定碎石形成密實(shí)的整體結(jié)構(gòu)。水泥是水泥穩(wěn)定碎石技術(shù)的關(guān)鍵材料，常用的有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥等。水與水泥和碎石等材料進(jìn)行混合，形成均勻的混合料。

1.2.2 水泥穩(wěn)定碎石的分類

根據(jù)不同的分類方法，水泥穩(wěn)定碎石可以分為多種類型。按照碎石的粒徑大小，可以分為粗粒式、中粒式和細(xì)粒式等不同類型的水泥穩(wěn)定碎石。此外，還可以根據(jù)不同的工程需求和施工工藝，將水泥穩(wěn)定碎石分為不同的類型。

2 水泥穩(wěn)定碎石的施工質(zhì)量影響因素分析

在公路路面底基層施工中，水泥穩(wěn)定碎石作為廣泛應(yīng)用的半剛性材料層，在保障整個(gè)道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性和行車舒適度方面扮演著至關(guān)重要的角色。然而，影響水泥穩(wěn)定碎石底基層施工質(zhì)量的因素繁多且復(fù)雜，主要影響因素包括以下幾個(gè)方面[2]：

2.1 原材料質(zhì)量與級(jí)配控制

①骨料：碎石的粒徑分布、顆粒形狀、表面狀態(tài)以及清潔度等因素直接影響混合料的力學(xué)性能和壓實(shí)效果。骨料應(yīng)具有良好的級(jí)配，以確保形成密實(shí)的骨架結(jié)構(gòu)，并減少空隙率。②水泥：水泥的質(zhì)量對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層的強(qiáng)度和耐久性至關(guān)重要。水泥的品種、標(biāo)號(hào)、初凝與終凝時(shí)間以及與水化反應(yīng)相關(guān)的化學(xué)成分均需嚴(yán)格把關(guān)。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

①水泥用量：水泥用量是決定水泥穩(wěn)定碎石底基層強(qiáng)度和耐久性的關(guān)鍵參數(shù)之一，過(guò)低可能導(dǎo)致強(qiáng)度不足，過(guò)高則可能引發(fā)早期開(kāi)裂等問(wèn)題。配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)基于試驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。②含水量調(diào)控：拌和時(shí)的含水量對(duì)混合料的工作性能和最終的壓實(shí)質(zhì)量有很大影響，必須精確控制，以保證混合料具有適宜的流動(dòng)性和易壓實(shí)性。

2.3 施工過(guò)程控制

①拌和工藝：拌和設(shè)備的工作性能、拌和時(shí)間及拌和均勻性決定了混合料內(nèi)部各組分是否充分接觸并發(fā)生反應(yīng)。不合理的拌和操作可能導(dǎo)致局部區(qū)域強(qiáng)度不均勻或水泥未充分分散。②運(yùn)輸與攤鋪：拌和后的混合料從拌和站到施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)盡量減少離析現(xiàn)象，攤鋪?zhàn)鳂I(yè)應(yīng)連續(xù)、平整且厚度均勻，防止因水分損失過(guò)快導(dǎo)致難以壓實(shí)。

3 水泥穩(wěn)定碎石的施工工藝與技術(shù)要點(diǎn)

3.1 項(xiàng)目概況

開(kāi)江至梁平高速公路（四川境）項(xiàng)目，起點(diǎn)位于達(dá)州市開(kāi)江縣橋亭村，止于重慶市梁平區(qū)，全長(zhǎng)為30.367 km。項(xiàng)目為雙向四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主線采用的設(shè)計(jì)速度為100 km/h，路基寬度為26 m。該項(xiàng)目水泥穩(wěn)定碎石底基層合計(jì)約50萬(wàn)噸。

3.2 主要施工材料配置

3.2.1 原材料

該項(xiàng)目原材料采用開(kāi)梁礦山加工的原材料?；?guī)r軋制的碎石及石屑、粗集料壓碎值、針片狀含量、破碎面均滿足設(shè)計(jì)文件要求。集料按1#料（0～2.36 mm）、2#料（2.36～4.75 mm）、3#料（4.75～9.5 mm）、4#料（9.5～13.2 mm）、5#料（13.2～19 mm）、6#料（19～31.5 mm）共六級(jí)進(jìn)行配置。

3.2.2 配合比設(shè)計(jì)

用于底基層的碎石中不應(yīng)有黏土塊、植物等有害物質(zhì)，碎石最大粒徑不應(yīng)超過(guò)31.5 mm（方孔篩），壓碎值為25%、CBR值為99.8%均滿足設(shè)計(jì)要求。該項(xiàng)目底基層的試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)如表1所示：

3.3 施工工藝流程

水泥穩(wěn)定碎石底基層的施工工藝流程如圖1所示[3]：

3.3.1 下承層準(zhǔn)備

對(duì)下承層的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)逐一檢查，符合要求方可進(jìn)行底基層的鋪筑，待報(bào)底基層工序開(kāi)工的申請(qǐng)報(bào)告、獲得批準(zhǔn)后方可進(jìn)行底基層的施工；并對(duì)下承層表面均勻?yàn)⑺疂?rùn)濕。

3.3.2 施工放樣（3D攤鋪）

依托圖紙建立三維設(shè)計(jì)模型，采用3D智能攤鋪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)和兩臺(tái)高精度全自動(dòng)全站儀引導(dǎo)控制，精準(zhǔn)控制攤鋪厚度、橫坡、平整度，保證邊部線形的順適。

3.3.3 材料試驗(yàn)（測(cè)定各種材料天然含水量）

混合料拌和前，試驗(yàn)室應(yīng)對(duì)各種材料的天然含水量進(jìn)行檢測(cè)，將結(jié)果通知控制室。若材料含水量變化大時(shí)，控制室需用水量進(jìn)行修正。

3.3.4 混合料拌和

開(kāi)始拌和前，拌和場(chǎng)的備料應(yīng)滿足攤鋪用料；應(yīng)經(jīng)常對(duì)拌和機(jī)進(jìn)行全面檢修，對(duì)各計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定并自檢，并按配合比調(diào)整料倉(cāng)的供料比例，達(dá)到供料均衡。

按照重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法對(duì)拌制的混合料含水量進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，依據(jù)確定的最佳含水量進(jìn)行拌和，確?；旌狭习韬途鶆颍瑹o(wú)灰團(tuán)、無(wú)離析。

3.3.5 混合料運(yùn)輸

根據(jù)后場(chǎng)至前場(chǎng)的運(yùn)輸距離，擬定投入50臺(tái)自卸汽車運(yùn)輸混合料。施工前對(duì)每輛運(yùn)輸車進(jìn)行編號(hào)，同時(shí)檢查運(yùn)輸車的車廂清潔情況。每車裝載數(shù)量用拌和機(jī)儲(chǔ)料倉(cāng)的卸料次數(shù)進(jìn)行控制，接料過(guò)程中挪移車位應(yīng)確保裝載均勻（或先裝載車廂的前后端，后裝載中部的方式）、分三次裝料，避免混合料離析。

運(yùn)料車出場(chǎng)時(shí)，車廂覆蓋篷布，并將覆蓋嚴(yán)密的混合料盡快運(yùn)送到鋪筑現(xiàn)場(chǎng)，防止縱向紅線便道不通增加繞運(yùn)距離造成水分的過(guò)快損失?；旌狭蠌难b車到運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，時(shí)間不宜超過(guò)2 h，以防止水分損失偏大。運(yùn)輸重載車輛應(yīng)盡量避免在施工斷面上調(diào)頭；只能在斷面調(diào)頭的，則必須在攤鋪前100 m以外相對(duì)固定的地點(diǎn)調(diào)頭。當(dāng)每臺(tái)攤鋪機(jī)前有3～4輛運(yùn)輸車輛時(shí)開(kāi)始攤鋪，第一輛車在離攤鋪機(jī)20～30 cm處停住，不能撞擊攤鋪機(jī)；卸料過(guò)程中運(yùn)料車掛空擋，依靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)，緩慢均勻地向攤鋪機(jī)的料斗內(nèi)卸料，避免卸料時(shí)混合料溢出。

3.3.6 攤鋪機(jī)攤鋪及成形

底基層單幅鋪筑的整體式路基標(biāo)準(zhǔn)寬度為13 m，分離式路基單幅底基層標(biāo)準(zhǔn)寬度為13 m，厚度為25 cm。項(xiàng)目施工中通過(guò)加大壓路機(jī)噸位碾壓強(qiáng)度，按照一次鋪筑、一次成形進(jìn)行施工，最終檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以壓實(shí)度檢測(cè)合格為準(zhǔn)。根據(jù)試驗(yàn)路段施工確定的單層松鋪系數(shù)為1.2，攤鋪機(jī)將混合料按30 cm的松鋪厚度進(jìn)行攤鋪，攤鋪機(jī)按2.0 m/min的速度向前勻速行進(jìn)[4]。

每鋪筑段，擬采用1臺(tái)攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，鋪好一段后用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。攤鋪時(shí)，指定專人對(duì)運(yùn)輸車進(jìn)行指揮卸料；卸料過(guò)程中運(yùn)料車應(yīng)掛空擋，依靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)，緩慢均勻地向攤鋪機(jī)的料斗內(nèi)卸料，避免卸料時(shí)混合料溢出。在鋪筑過(guò)程中，攤鋪機(jī)械應(yīng)做到速度緩慢均勻、不間斷地?cái)備仭?/p>

3.3.7 成形碾壓

對(duì)松鋪厚度、碾壓順序、壓路機(jī)組合、碾壓遍數(shù)及碾壓速度設(shè)專人管理和檢查，做到不漏壓、不超壓。碾壓過(guò)程中遵循了“先輕后重、先慢后快、先靜后振、先邊后中、先低后高、先下部密實(shí)后上部密實(shí)”的原則。每臺(tái)攤鋪機(jī)作業(yè)后，壓路機(jī)應(yīng)緊跟碾壓。混合料攤鋪后，當(dāng)混合料的含水量等于或略大于最佳含水量時(shí)，應(yīng)及時(shí)用壓路機(jī)在結(jié)構(gòu)層全寬內(nèi)進(jìn)行碾壓。每作業(yè)段的碾壓方案如表2所示：

3.3.8 接縫處理

橫縫應(yīng)與路中心線垂直設(shè)置。接頭未壓實(shí)的水泥穩(wěn)定碎石底基層混合料，可與第二天攤鋪的混合料一起碾壓，但應(yīng)注意此部分混合料的含水量。當(dāng)含水量較低時(shí)，應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充灑水，使其含水量達(dá)到規(guī)定的要求。整平后，新舊混合料一起碾壓；碾壓時(shí)，應(yīng)注意減少或杜絕對(duì)已成形段的影響。

3.3.9 邊緣修整

碾壓結(jié)束后，邊緣應(yīng)用人工修邊夯實(shí)。修邊應(yīng)拉線，以保證邊線線形的平順。

3.3.10 檢驗(yàn)各種質(zhì)量、技術(shù)指標(biāo)

碾壓成形后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行壓實(shí)度、平整度、寬度、厚度、高程、橫坡檢測(cè)。所有指標(biāo)都必須按照規(guī)范要求進(jìn)行檢評(píng)，各種技術(shù)指標(biāo)必須符合規(guī)范要求。

4 水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量控制措施

水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量控制措施如下[5]：

（1）加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制。原材料質(zhì)量是影響水泥穩(wěn)定碎石底基層施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。因此，必須對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。在選擇原材料時(shí)，應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定、性能優(yōu)良的碎石、砂石、水泥等材料，并對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，確保原材料的質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，在施工過(guò)程中，應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行妥善保管，防止材料受潮、變質(zhì)等問(wèn)題發(fā)生。

（2）優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)。配合比設(shè)計(jì)是影響水泥穩(wěn)定碎石底基層施工質(zhì)量的另一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，應(yīng)進(jìn)行合理的配合比設(shè)計(jì)，使混合料具有良好的工作性能和抗壓強(qiáng)度。在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)工程要求和實(shí)際情況，進(jìn)行多種方案的比較和試驗(yàn)驗(yàn)證，選擇最優(yōu)的配合比方案。同時(shí)，在施工過(guò)程中，應(yīng)定期對(duì)混合料的配合比進(jìn)行抽檢，確?；旌狭系馁|(zhì)量符合要求。

（3）規(guī)范施工工藝與設(shè)備操作。施工工藝與設(shè)備操作的規(guī)范性也是影響水泥穩(wěn)定碎石底基層施工質(zhì)量的重要因素之一。因此，應(yīng)選擇合適的施工工藝和設(shè)備，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行施工。在攤鋪、壓實(shí)等關(guān)鍵工序中，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)和監(jiān)督，確保施工工藝和設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，應(yīng)對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)，保證設(shè)備的性能和精度符合要求。

5 結(jié)語(yǔ)

水泥穩(wěn)定碎石底基層作為公路等基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其施工質(zhì)量對(duì)于整個(gè)工程的質(zhì)量和使用壽命具有至關(guān)重要的影響。該文通過(guò)對(duì)水泥穩(wěn)定碎石底基層施工工藝和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，為提高水泥穩(wěn)定碎石底基層的施工質(zhì)量提供了實(shí)踐指導(dǎo)。隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和應(yīng)用，水泥穩(wěn)定碎石底基層的施工質(zhì)量控制也需要不斷更新和升級(jí)，積極開(kāi)展技術(shù)革新，確保水泥穩(wěn)定碎石底基層施工技術(shù)始終保持與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

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