改建公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點(diǎn)

李煒

摘 要：基層作為道路的主要承重結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量往往決定整個道路的工程質(zhì)量。本文從混合料配合比、原材料及施工設(shè)備、攤鋪及碾壓、施工過程質(zhì)量控制方面對基層施工技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石;混合料;無側(cè)限抗壓強(qiáng)度;配合比

中圖分類號：U416.214文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）15-0095-03

Abstract：? As the main load-bearing structure of the road， the construction quality of the base layer often determines the engineering quality of the entire road. This paper discussed the base construction technology from the aspects of mixture ratio， raw materials and construction equipment， paving and rolling， and quality control of construction process.

Keywords： cement stabilized crushed stone;mixture;unconfined compressive strength;mix ratio

1 項(xiàng)目背景

某三級公路設(shè)計(jì)長度26.781 km，路基寬7.5 m，路面寬6.5 m。該工程是在既有道路基礎(chǔ)上改建，根據(jù)實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)，基層施工總工期為2個月。橋涵設(shè)計(jì)荷載為公路-I級，設(shè)計(jì)洪水頻率1/25，設(shè)計(jì)時速30 km/h，路面結(jié)構(gòu)采用22 cm水泥混凝土面層+20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層+15 cm天然砂礫墊層。項(xiàng)目所在地區(qū)年平均氣溫約10.0 ℃，年極端最高氣溫為34.6 ℃，年極端最低氣溫為-14.6 ℃，最冷月平均氣溫為0.7 ℃，冬無嚴(yán)寒，凍土日數(shù)年平均為59 d，最大凍結(jié)深度為35 cm。線路處于南秦嶺加里東褶皺帶內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。大部分地區(qū)基巖裸露，植被覆蓋良好，在接受剝蝕風(fēng)化作用的同時，谷坡還堆積了少量的薄層黃土，部分路段為強(qiáng)風(fēng)化紅色泥巖，河谷區(qū)及溝底堆積了不厚的碎石礫石等松散層。全線所通過的地形地貌均為山間河谷區(qū)。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層施工材料及設(shè)備要求

2.1 材料

2.1.1 水泥。應(yīng)選用強(qiáng)度等級為32.5或42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，具體等級以設(shè)計(jì)文件為準(zhǔn)。水泥的初凝時間應(yīng)大于3 h，終凝時間應(yīng)大于6 h且小于10 h。在水泥穩(wěn)定碎石中摻加緩凝劑或早強(qiáng)劑等外加劑時，摻加的劑量應(yīng)通過試驗(yàn)確定，且外加劑應(yīng)符合相關(guān)行業(yè)及國家標(biāo)準(zhǔn)。選用的水泥應(yīng)滿足表1中的相關(guān)規(guī)定。

2.1.2 粗集料。可采用各種硬質(zhì)巖石或礫石加工制成的碎石，也可采用天然礫石。三級公路壓碎值應(yīng)不大于40%，最大公稱粒徑應(yīng)小于31.5 mm，塑性指數(shù)應(yīng)小于9。選用的粗集料應(yīng)滿足表2中的相關(guān)規(guī)定。

2.1.3 細(xì)集料?？刹捎锰烊簧暗[及中、粗砂等材料作為細(xì)集料。其粒徑應(yīng)滿足施工要求，且應(yīng)有穩(wěn)定的級配。細(xì)集料應(yīng)干凈、未風(fēng)化且無雜質(zhì)，并有一定的顆粒級配。細(xì)集料中不大于0.075 mm的顆粒含量應(yīng)小于20%。選用的細(xì)集料應(yīng)滿足表3中的相關(guān)規(guī)定。

2.2 設(shè)備

2.2.1 拌和廠設(shè)置。出于環(huán)境保護(hù)及施工質(zhì)量考慮，本項(xiàng)目采用集中廠拌方式拌和。為確保不被降雨影響，拌和廠選擇在地勢相對較高處，同時做好相應(yīng)的排水設(shè)施，且該地有經(jīng)檢測合格的拌和用水。在拌和廠分別設(shè)置粗集料、細(xì)集料料倉，并按規(guī)定的備料倉數(shù)量適當(dāng)增加，留有余地。同時，設(shè)置外加劑、水泥等原材料倉庫，并做好防水措施。

2.2.2 運(yùn)輸車輛。項(xiàng)目選用水泥穩(wěn)定碎石混合料專用運(yùn)輸車運(yùn)輸。根據(jù)生產(chǎn)能力、運(yùn)距及施工能力等因素計(jì)算出所需運(yùn)輸車的數(shù)量，并適當(dāng)增加2～3臺備用。同時，做好運(yùn)輸車的防雨、防曬措施，以免水分增加或散失從而改變混合料的配合比。

2.2.3 攤鋪及碾壓設(shè)備。根據(jù)基層設(shè)計(jì)厚度、設(shè)計(jì)寬度、工期、生產(chǎn)能力等因素，選用140 kW的瀝青攤鋪機(jī)作為水泥穩(wěn)定碎石基層的攤鋪機(jī)械。采用2臺18 t雙鋼輪壓路機(jī)作為初壓、終壓設(shè)備，1臺30 t膠輪壓路機(jī)作為復(fù)壓設(shè)備[1]。

3 水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 配合比確定

水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照原材料檢驗(yàn)、目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及施工參數(shù)確定四個階段進(jìn)行。具體流程如圖1所示。

原材料檢驗(yàn)階段，拌和用水應(yīng)檢測pH、氯離子、硫酸根離子、堿含量等;粗集料應(yīng)檢測壓碎值、針片狀顆粒含量、0.075 mm以下粉塵含量、軟石含量等;細(xì)集料應(yīng)檢測塑性指數(shù)、有機(jī)質(zhì)含量及硫酸鹽含量，并進(jìn)行顆粒分析。目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段，應(yīng)確定級配范圍、混合料的類型以及摻配比例，并驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段，應(yīng)確定料倉的供料比例、混合料的容許延遲時間、混合料的標(biāo)定曲線、最大干密度以及最佳含水率。施工參數(shù)確定階段，應(yīng)確定相關(guān)劑量、符合施工要求的合理含水率及最大干密度，并驗(yàn)證混合料的強(qiáng)度等相關(guān)指標(biāo)。根據(jù)混合料強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，按照式（1）計(jì)算混合料的強(qiáng)度代表值[2]。

式中：[R0d]表示強(qiáng)度代表值，MPa;[R]表示一組試驗(yàn)的強(qiáng)度平均值，MPa;[Zα]表示隨著保證率[α]變化的系數(shù)，三級公路取1.282;[Cv]表示一組試驗(yàn)的強(qiáng)度變異系數(shù)。

3.2 水泥穩(wěn)定碎石攤鋪及碾壓

3.2.1 相關(guān)參數(shù)計(jì)算。水泥穩(wěn)定碎石總用量計(jì)算公式為：

式中：[Q]表示該工程水泥穩(wěn)定碎石總用量，m3;[L]表示路基長度，m;[B]表示路基寬度，m;[h]表示基層厚度;[λ]表示水泥穩(wěn)定碎石攤鋪損耗率，取1%。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（2），得出Q為40 573.2 m3。

每天所需運(yùn)輸車數(shù)量（取每車容量13 m3）計(jì)算公式為：

式中：[m]表示每天所需運(yùn)輸車數(shù)量，臺/d;[Q]表示該工程水泥穩(wěn)定碎石總用量，m3;[T]表示基層施工工期，d;[q]表示每臺車的容量，m3;[t]表示每天工作時間，取8 h;[S]表示平均運(yùn)距，取15 km;[v]表示運(yùn)輸車平均速度，取20 km/h。

3.2.2 水泥穩(wěn)定碎石攤鋪。由于基層設(shè)計(jì)厚度為20 cm，為減少結(jié)構(gòu)層數(shù)量，改善層間結(jié)合，提高路面結(jié)構(gòu)的整體性，確定基層施工為1層。正式施工前，應(yīng)通過試驗(yàn)段確定壓實(shí)厚度為20 cm時對應(yīng)的松鋪厚度[3]。該工程通過對試驗(yàn)段進(jìn)行施工，確定松鋪厚度為25.4 cm，松鋪系數(shù)為1.27。該工程墊層為15 cm厚天然砂礫，開始攤鋪基層材料前，應(yīng)先采用凸塊式壓路機(jī)對墊層碾壓1～2遍，確保層間結(jié)合緊密。在攤鋪機(jī)后方應(yīng)安排專人消除混合料的粗、細(xì)集料離析現(xiàn)象，及時鏟除粗集料堆積或離析的部位，同時用新拌制的混合料加以填補(bǔ)。由于該基層在夏季施工，在拌制混合料時，應(yīng)適當(dāng)增加水的比例，確保運(yùn)輸至現(xiàn)場碾壓時混合料的含水率比最佳含水率增加0.5%～1%。

3.2.3 混合料碾壓。應(yīng)遵循“邊攤鋪，邊碾壓，由低向高，由內(nèi)至外”的原則進(jìn)行碾壓。碾壓過程中，應(yīng)保持緊跟、慢壓、高頻、低幅的碾壓方式。先由2臺18 t雙鋼輪壓路機(jī)初壓2～3遍，然后使用1臺30 t膠輪壓路機(jī)碾壓密實(shí)，最后再用雙鋼輪壓路機(jī)收面，消除輪跡。各階段碾壓時，應(yīng)錯縫碾壓，輪跡重疊應(yīng)不小于1/3。碾壓時，若出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象，須及時挖出該路段的混合料，換填新混合料后再重新碾壓。碾壓過程中嚴(yán)禁隨意停放壓路機(jī)，嚴(yán)禁中途掉頭。每天工作結(jié)束或意外中斷超過2 h時，應(yīng)設(shè)置橫向接縫，接縫的留置及處理應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[4]。

3.3 養(yǎng)護(hù)

碾壓結(jié)束并經(jīng)壓實(shí)度檢測合格后，應(yīng)立即進(jìn)行不少于7 d的養(yǎng)護(hù)?？紤]到項(xiàng)目位于甘肅省隴南市，水資源較匱乏，本項(xiàng)目選擇塑料薄膜覆蓋養(yǎng)生的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。選擇薄膜厚度不小于1 mm，覆蓋薄膜時應(yīng)注意薄膜之間互相搭接，同時在搭接處覆蓋土塊，以免出現(xiàn)薄膜未完全覆蓋或被風(fēng)吹開的情況。養(yǎng)生期間應(yīng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)有局部破損時，應(yīng)及時更換，若發(fā)現(xiàn)水分散失較多，則應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)水。直至養(yǎng)生至上層結(jié)構(gòu)施工前2 d，方可將薄膜掀開，并檢查養(yǎng)護(hù)情況、強(qiáng)度增長情況等，為后續(xù)面層施工做好準(zhǔn)備。

3.4 施工質(zhì)量控制

養(yǎng)護(hù)7 d后，應(yīng)及時進(jìn)行相關(guān)檢測。檢測項(xiàng)目應(yīng)包括標(biāo)準(zhǔn)試件的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度;水泥穩(wěn)定碎石基層取芯，數(shù)量不少于9個，進(jìn)行外觀及強(qiáng)度檢測，測定其彎沉值及承載比等相關(guān)參數(shù)[5]。同時，應(yīng)按表4進(jìn)行施工質(zhì)量控制。

施工中也應(yīng)隨時進(jìn)行施工質(zhì)量控制，確保工程質(zhì)量。在施工過程中，應(yīng)隨時檢查攤鋪質(zhì)量、碾壓質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)不符合有關(guān)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求時，應(yīng)及時調(diào)整;每作業(yè)段完成后，應(yīng)及時進(jìn)行壓實(shí)度、強(qiáng)度及鉆芯檢測，同時進(jìn)行彎沉和承載比檢測。具體控制標(biāo)準(zhǔn)如表5。

工程實(shí)踐表明，路面基層施工質(zhì)量往往決定了整條道路的工程質(zhì)量。國內(nèi)很多道路損壞的根本原因在于基層受到破壞，如混凝土面板板底脫空、路面開裂等。在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，如果做好上述要點(diǎn)，則能在很大程度上保證其施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李昊，安平，高俊啟，等.水泥穩(wěn)定碎石長期強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律[J].公路，2021（6）：59-62.

[2]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則：JTG/T F20—2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

[3]張二輝.水泥穩(wěn)定碎石大厚度整體碾壓技術(shù)在路基施工中的應(yīng)用[J].中國公路，2021（10）：110-111.

[4]潘廣錄.高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)[J].四川建材，2021（6）：117，121.

[5]姚愛玲，王軍偉，許敏，等.水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面隆起開裂數(shù)值分析[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021（6）：105-111.