試析公路路面工程水泥穩(wěn)定碎石基層施工

摘要 針對公路路面工程水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)及其質(zhì)控措施，文章結(jié)合鎮(zhèn)廣高速王通段高速公路工程實例，分析了水泥穩(wěn)定碎石基層的材料組成、作用與特點，闡明了該基層類型對于提升路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性的重要性，詳細(xì)闡述了水泥穩(wěn)定碎石基層的施工工藝和質(zhì)量控制措施。結(jié)果顯示，案例工程通過上述施工技術(shù)取得了理想的施工效果，對類似工程項目具有一定參考價值。

關(guān)鍵詞 公路路面；水泥穩(wěn)定碎石；基層施工；質(zhì)量控制

中圖分類號 U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0154-03

0 引言

在當(dāng)代交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，公路路面工程的質(zhì)量直接關(guān)系交通運(yùn)輸?shù)男屎桶踩Ｋ喾€(wěn)定碎石基層作為一種廣泛應(yīng)用于公路建設(shè)的材料，其性能的優(yōu)劣對路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性具有決定性影響。該文旨在深入探討水泥穩(wěn)定碎石基層的材料特性、施工工藝及其質(zhì)量控制方法，以期為公路工程設(shè)計與施工提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。通過對水泥穩(wěn)定碎石基層的綜合分析，該研究不僅有助于提升路面工程的施工質(zhì)量，而且對于延長公路使用壽命、降低維護(hù)成本具有重要意義。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層概述

1.1 水泥穩(wěn)定碎石的定義與組成

1.1.1 水泥穩(wěn)定碎石的定義

水泥穩(wěn)定碎石基層是一種由骨料（碎石）、水泥和水按一定比例混合而成的復(fù)合材料，其主要功能是作為路面結(jié)構(gòu)的承載層，提供必要的支撐和穩(wěn)定性。水泥穩(wěn)定碎石基層是指通過添加適量的水泥作為穩(wěn)定劑，對骨料進(jìn)行黏結(jié)和固化處理，從而形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的基層材料。

1.1.2 水泥穩(wěn)定碎石的組成

水泥穩(wěn)定碎石基層的組成主要包括以下幾個部分[1]：

（1）骨料（碎石）。骨料是水泥穩(wěn)定碎石基層的主體材料，通常采用質(zhì)地堅硬、耐磨損、清潔且粒徑分布良好的碎石。

（2）水泥。水泥在水泥穩(wěn)定碎石基層中起到黏結(jié)骨料、提高整體強(qiáng)度的作用。

（3）水。水是水泥水化反應(yīng)的必要介質(zhì)，其用量需嚴(yán)格控制，以保證混合物的工作性和硬化后的強(qiáng)度。

（4）外加劑（可選）。在某些情況下，為了改善混合物的工作性或提高最終產(chǎn)品的特定性能，可能會加入減水劑、緩凝劑等外加劑。

1.2 水泥穩(wěn)定碎石基層的作用與特點

水泥穩(wěn)定碎石基層在公路路面結(jié)構(gòu)中扮演著至關(guān)重要的角色，作用與特點可從以下幾個方面進(jìn)行分析：

（1）水泥穩(wěn)定碎石基層的主要作用是為路面提供一個堅固、穩(wěn)定的支撐平臺。通過使用水泥作為穩(wěn)定劑，骨料（碎石）之間的黏結(jié)力得到顯著增強(qiáng)，從而形成了一個具有較高承載能力和抗變形能力的復(fù)合結(jié)構(gòu)層。

（2）水泥穩(wěn)定碎石基層具有良好的耐久性。由于水泥的存在，該基層能夠在各種環(huán)境條件下保持其物理和力學(xué)性質(zhì)，以抵抗水損害和凍融循環(huán)的影響。

（3）水泥穩(wěn)定碎石基層的施工相對簡便，且對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。它可以直接在路基上鋪設(shè)，也可以作為舊路面改造的一部分。

（4）水泥穩(wěn)定碎石基層還具有良好的工作性和可調(diào)性。通過改變水泥用量、骨料級配和混合水量，可以根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整混合物的性能，以適應(yīng)不同的工程條件和交通荷載要求。

1.3 水泥穩(wěn)定碎石的耐久性分析

水泥穩(wěn)定碎石的耐久性分析主要體現(xiàn)在以下幾個方面[2]：

（1）水泥穩(wěn)定碎石基層的抗水損害能力是其耐久性分析中的關(guān)鍵因素。水泥與骨料的黏結(jié)作用能夠顯著降低水分對基層材料的侵入，減少因水損害導(dǎo)致的材料松散和強(qiáng)度下降。

（2）抗凍融性能是評估水泥穩(wěn)定碎石基層在溫差變化較大環(huán)境下穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。水泥穩(wěn)定碎石基層中的水泥基質(zhì)能夠吸收并緩解由于水分凍結(jié)膨脹引起的內(nèi)部應(yīng)力，減少凍融循環(huán)對基層結(jié)構(gòu)造成的破壞。

（3）抗疲勞破壞能力反映了水泥穩(wěn)定碎石基層在重復(fù)荷載作用下的耐久性。水泥穩(wěn)定碎石基層具有較高的抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度，能夠承受車輛重復(fù)行駛產(chǎn)生的動態(tài)荷載，從而延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。

（4）水泥穩(wěn)定碎石基層的抗化學(xué)侵蝕能力也是其耐久性的重要組成部分。水泥穩(wěn)定碎石基層中的水泥基質(zhì)具有一定的堿性，能夠中和酸性物質(zhì)的侵蝕，保護(hù)骨料免受化學(xué)損害。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)分析

2.1 項目概況

該項目為鎮(zhèn)廣高速公路王通段A標(biāo)路面工程，起訖樁號為K0+000～K36+925，全長36.925 km，項目按照雙向四車道的高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基寬度為25.50 m，瀝青混凝土路面，主線結(jié)構(gòu)層組成為4 cm改性瀝青瑪蹄脂碎石SMA-13上面層+6 cm中粒式改性瀝青混凝土AC-20C中面層+6 cm中粒式瀝青混凝土AC-20C下面層+改性瀝青同步碎石封層+20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層+36 cm水泥穩(wěn)定碎石底基層+15 cm級配碎石墊層，總厚度為87 cm。

2.2 施工工藝流程及技術(shù)要點

2.2.1 水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝流程

水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝流程如圖1所示。

2.2.2 水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點

水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點主要包括以下內(nèi)容[3-4]：

（1）施工準(zhǔn)備。施工攤鋪前，首先使用人工清掃底基層，然后適量灑水。

1）中線、邊線控制。在底基層頂上進(jìn)行了中線放樣，計算設(shè)計寬度，然后用石灰標(biāo)出鋪筑層邊緣的位置。

2）標(biāo)高控制。采用3D智能攤鋪工藝進(jìn)行控制，施工時架設(shè)好的全站儀將捕獲的MT900坐標(biāo)通過數(shù)據(jù)電臺實時傳送至攤鋪機(jī)控制系統(tǒng)的CB460控制箱，顯示控制箱（CB460）接收到的數(shù)據(jù)，并同設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行對比后再將高層修正信息傳遞至自動控制箱。這時，由控制箱發(fā)出指令，通過液壓閥驅(qū)動液壓油缸使?fàn)恳蟊郛a(chǎn)生一定量的位移，通過左右牽引點位置改變引起熨平板在相應(yīng)方向的垂直運(yùn)動，從而使填筑產(chǎn)生坡度和高程變化，以彌補(bǔ)路面波動，實現(xiàn)所要求的路面平整度，滿足攤鋪設(shè)計要求。

3）試驗準(zhǔn)備。試驗室對進(jìn)場原材料進(jìn)行檢驗，嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)配合比確認(rèn)制度，當(dāng)天的生產(chǎn)配合比在報監(jiān)理試驗室簽字確認(rèn)后方可開盤。開展配合比設(shè)計，基層：1#料（20～30 mm）∶2#（15～20 mm）∶3#料（10～15 mm）∶4#料（5～10 mm）∶5#料（0～5 mm）=22∶26∶10∶10∶32，最佳含水量為5.4%，最大干密度為2.377 g/cm3，水泥劑量為3.5%，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥4 MPa。

4）機(jī)械、輔助工具準(zhǔn)備。攤鋪機(jī)拼裝寬度為12 m，最大攤鋪寬度為12.8 m，均能滿足鋪筑寬度的要求；攤鋪機(jī)已安裝防離析橡膠擋板且保證有足夠的長度；壓路

機(jī)已配備防黏輪的鋼絲繩。

（2）混合料拌和：

1）裝載機(jī)裝料不得低于清倉線以下，避免底部材料可能存在粉塵含量超標(biāo)而影響混合料的質(zhì)量。

2）拌和機(jī)的生產(chǎn)能力為500 t/h。采用3臺裝載機(jī)同時上料，以確保拌和機(jī)各倉集料充足且相互間的數(shù)量協(xié)調(diào)。

3）每天開拌前，應(yīng)確認(rèn)拌和機(jī)的工作系統(tǒng)是否處于完好狀態(tài)，所設(shè)定的拌和參數(shù)與當(dāng)天生產(chǎn)混合料的類型和施工配合比相匹配。

4）每天開拌后，應(yīng)在水穩(wěn)拌和機(jī)輸送皮帶處安排一名有經(jīng)驗的試驗人員全程觀測混合料情況，并按規(guī)定取混合料試樣進(jìn)行級配、含水量及水泥劑量的檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時預(yù)警、解決處理。

5）拌和機(jī)控制含水量的方式：在第一個拌缸內(nèi)采用電子計量的方式控制含水量。

（3）混合料運(yùn)輸：

1）混合料運(yùn)輸配置的自卸運(yùn)輸汽車輛數(shù)量，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。

2）每天開工前，應(yīng)檢驗運(yùn)輸車輛的完好情況，裝料之前車廂清洗干凈。

3）裝料時，指揮車輛分前、后、中、前、后五次裝料，避免混合料離析。

4）所有車輛均配備自動覆蓋篷布，在裝料結(jié)束后立即進(jìn)行覆蓋，以減少水分損失。

5）發(fā)料時地磅房出具發(fā)料單，內(nèi)容包括混合料類型、車號、出料時間、重量等。運(yùn)至現(xiàn)場后由現(xiàn)場收料人員核對查收。

6）運(yùn)輸至試驗段鋪筑現(xiàn)場，在掉頭區(qū)進(jìn)行倒車至攤鋪區(qū)，在前車卸料至3/4后，在現(xiàn)場人員指揮下方可揭開篷布，然后緩慢倒車至攤鋪機(jī)料斗，以避免自卸車撞擊攤鋪機(jī)，造成不必要的損傷。

（4）混合料攤鋪：

1）采用3D智能攤鋪技術(shù)，在攤鋪機(jī)起步前應(yīng)使用表面檢查對中桿，測量攤鋪機(jī)起步墊方木的高程，保證方木頂高程滿足設(shè)計的高程規(guī)范；攤鋪機(jī)放下熨平板后，激活UTS引導(dǎo)，攤鋪機(jī)起步1 m后，及時測量基準(zhǔn)點位置的高程，并在CB460內(nèi)進(jìn)行基準(zhǔn)校正；若發(fā)現(xiàn)橫坡不對，應(yīng)及時在CB440內(nèi)進(jìn)行橫坡校準(zhǔn)；使用表面檢查對中桿，對虛鋪表面進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)高程誤差過大，攤鋪機(jī)應(yīng)立即停機(jī)，及時在CB440、CB460內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，調(diào)整后攤鋪機(jī)方可繼續(xù)行走，對表面再次進(jìn)行跟測，查看調(diào)節(jié)后的表面高程情況。

2）準(zhǔn)備開始攤鋪時，在施工現(xiàn)場等候卸料的運(yùn)料車至少有4輛，螺旋布料器中軸距地面30 cm，葉片半徑20 cm，螺旋布料器中混合料厚度為30 cm，保證至少有2/3埋置于混合料中。

3）攤鋪機(jī)夯錘的擋位設(shè)定為4.6 Hz，仰角為21 °，調(diào)好螺旋布料器兩端的自動料位器，并使料門開度、鏈板送料器的速度與螺旋布料器的轉(zhuǎn)速相配。

4）攤鋪機(jī)推動汽車前進(jìn)，進(jìn)行逐車攤鋪。卸料時運(yùn)輸車駕駛員應(yīng)聽從現(xiàn)場指揮人員的指揮，不得隨意移動車輛，不得擅自離開駕駛室。攤鋪機(jī)行走速度為2.5 m/min，以避免攤鋪機(jī)出現(xiàn)停機(jī)待料的情況發(fā)生。

5）正常攤鋪時，攤鋪機(jī)夯板的振搗頻率與攤鋪機(jī)熨平板仰角無須調(diào)整。每攤鋪完一車混合料，應(yīng)由人工先將攤鋪機(jī)料斗及兩側(cè)的混合料提前鏟倒刮料板內(nèi)，以避免因混合料掉落到履帶下而影響攤鋪層的平整度。

（5）混合料碾壓：

1）開始碾壓前，壓路機(jī)用水車將前后輪清洗干凈，避免開始碾壓時壓路機(jī)輪帶入泥土而污染施工層。

2）底基層攤鋪后應(yīng)在全寬范圍內(nèi)碾壓，一次碾壓長度控制在50 m。壓路機(jī)前進(jìn)及后退碾壓為一遍，每遍靜壓時壓路機(jī)應(yīng)重疊1/2輪寬，而每遍振壓時壓路機(jī)應(yīng)重疊1/3輪寬。施工現(xiàn)場應(yīng)分別設(shè)置攤鋪區(qū)、初壓區(qū)、復(fù)壓區(qū)、終壓區(qū)相應(yīng)的標(biāo)識。

3）壓路機(jī)碾壓至倒數(shù)第二遍時，現(xiàn)場試驗人員應(yīng)立即對壓實度進(jìn)行檢測。

4）壓路機(jī)碾壓時，遵循先輕后重、先慢后快、由低到高的原則進(jìn)行碾壓，每個碾壓長度控制在50 m；碾壓停機(jī)位置呈45 °階梯狀，最后由壓路機(jī)沿45 °階梯狀斜向碾壓收掉輪跡；出現(xiàn)個別擁包時，應(yīng)專配工人進(jìn)行鏟平處理。

5）碾壓過程中，應(yīng)表面保持濕潤，未發(fā)現(xiàn)“彈簧”、松散、擁包等現(xiàn)象。壓路機(jī)停車應(yīng)錯開，相隔間距約3 m，并停在已碾壓好的路段上，且靠近路肩位置。

6）為保證基層平整度，應(yīng)設(shè)置專人在壓路機(jī)靜壓后用三米直尺檢測平整度，對不合格的地方及時進(jìn)行處理，特別是碾壓接頭位置，直至壓路機(jī)處理合格后才進(jìn)行下一碾壓段的碾壓。

（6）接縫處理：

1）碾壓完成后，應(yīng)用三米直尺檢查平整度，并將已碾壓密實且高程和平整度符合要求的末端用白灰進(jìn)行標(biāo)記，以切成與路中心線垂直向下的斷面，切縫距離碾壓末端不小于30 cm。

2）水泥穩(wěn)定碎石混合料攤鋪時不宜中斷，如因故中斷時間超過5 h，則應(yīng)設(shè)置橫向接縫。

（7）灑水養(yǎng)生。底基層施工完畢后，應(yīng)及時用灑水車灑水潤濕并覆蓋高分子節(jié)水保濕養(yǎng)生膜進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時間不少于7 d，以保持表面潮濕。

3 結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石基層作為公路路面結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其性能的優(yōu)化和質(zhì)量控制是確保公路工程質(zhì)量的關(guān)鍵。該文通過對水泥穩(wěn)定碎石基層的詳細(xì)分析，揭示了其在公路建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢和潛在挑戰(zhàn)。同時，針對施工過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，該文提出了一系列切實可行的對策和建議。未來的研究應(yīng)進(jìn)一步探索新型材料和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，不斷提升水泥穩(wěn)定碎石基層的性能，以適應(yīng)更加復(fù)雜多變的交通環(huán)境和更高層次的工程需求。通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和嚴(yán)格的質(zhì)量管理，有望實現(xiàn)公路工程的長期穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。

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收稿日期：2024-02-02

作者簡介：冉鵬成（1988—），男，本科，工程師，從事項目建設(shè)管理工作。