石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石墊層施工技術(shù)研究

俞建軍

（上饒市弋陽公路事業(yè)發(fā)展中心，江西 弋陽 334400）

0 引言

在公路工程結(jié)構(gòu)中，墊層主要指的是基層或者底基層與路基連接的結(jié)構(gòu)層。目前，廣泛應(yīng)用的是排水墊層、隔水墊層、防凍墊層等結(jié)構(gòu)。墊層的作用非常大，在臨近地下水的位置可以提升排水、隔水的效果，對于環(huán)境溫度較低的區(qū)域，則可以達(dá)到防凍效果，保證公路工程運(yùn)行的安全性。一些公路在投入使用后難以保證養(yǎng)護(hù)時間，一些大修、中修的工程甚至不具備養(yǎng)生時間，養(yǎng)護(hù)施工容易被拖延，成為“無養(yǎng)生條件”的公路項(xiàng)目，損害尤其嚴(yán)重，必須加強(qiáng)養(yǎng)生處理[1]。

1 工程概況

某公路項(xiàng)目建設(shè)施工長度為24.42km，雙向四車道，設(shè)計(jì)速度80km/h，面層應(yīng)用瀝青面層結(jié)構(gòu)形式，基層采用水穩(wěn)碎石基層，底基層應(yīng)用碎石基層。經(jīng)過對現(xiàn)場氣候條件和工程運(yùn)行情況分析，該項(xiàng)目處于季節(jié)性冰凍的中濕路段，結(jié)合項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)要求，采取防凍墊層的設(shè)置方式，從而預(yù)防出現(xiàn)凍脹的危害，提升其承載性能，將車輛荷載分散出去。設(shè)計(jì)人員選擇采用石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石作為墊層結(jié)構(gòu)的施工材料，厚度為18cm。集料使用骨架密實(shí)性的結(jié)構(gòu)材料，該結(jié)構(gòu)和石灰粉煤灰經(jīng)過混合處理，可滿足結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，抗收縮性得到很大提升，從而達(dá)到道路結(jié)構(gòu)的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)論分析確定，在項(xiàng)目施工中應(yīng)用石灰、粉煤灰時須加強(qiáng)性能參數(shù)的確定，技術(shù)指標(biāo)符合要求，石料通過采石場供應(yīng)，材料配合比符合要求，并設(shè)計(jì)、編寫一整套施工方案，切實(shí)提高施工的總體水平[2]。

2 原材料

按照我國的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)需要確定混合料的級配參數(shù)。其中，粗骨料作為骨架結(jié)構(gòu)存在，加入細(xì)骨料會提升摩阻力，使整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性合格。石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石墊層應(yīng)具備較高的承載性能，完全達(dá)到承載力的標(biāo)準(zhǔn)，符合工程的運(yùn)行要求，其結(jié)構(gòu)特性較為明顯。根據(jù)試驗(yàn)參數(shù)分析確定，石灰與粉煤灰材料的加入比例關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的性能，并影響結(jié)構(gòu)特性。最佳的配比參數(shù)為1∶2.5，級配參數(shù)見表1。

表1 級配參數(shù)表

對于該公路項(xiàng)目的施工來說，墊層結(jié)構(gòu)的制作采用的粗集料是在當(dāng)?shù)夭墒瘓錾a(chǎn)的石料，通過應(yīng)用石灰片巖作為粗集料使用，使用性能優(yōu)越的破碎機(jī)完成破碎處理，粗集料的強(qiáng)度可通過壓碎值、磨耗值等指標(biāo)來確定。根據(jù)我國的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，壓碎值在26%以下，磨耗值在35%以下，遵循該標(biāo)準(zhǔn)才能符合工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時，將石灰片巖碎石進(jìn)行二次破碎處理，制成細(xì)集料的材料，各項(xiàng)參數(shù)與性能合格。

3 路用性能分析

石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石墊層性能直接關(guān)系到整個道路工程結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度以及水穩(wěn)定性等，關(guān)系到項(xiàng)目的施工質(zhì)量，必須加強(qiáng)管理和控制。在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了7d 無側(cè)限飽和抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度等指標(biāo)，加強(qiáng)該參數(shù)的控制才能滿足要求。對于該工程來說，檢測7d、28d、56d 的參數(shù)，具體指標(biāo)結(jié)果見表2。

表2 抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度

墊層具有將地下水完全隔絕的功能，可防止地下水對公路工程的結(jié)構(gòu)造成不利影響，還能預(yù)防土壤結(jié)構(gòu)受到低溫作用而影響結(jié)構(gòu)層性能。因此，墊層材料的選擇須達(dá)到水穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，在投入使用前應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)檢測，加強(qiáng)不同齡期的石灰粉煤灰碎石碾壓成型試驗(yàn)，可制作兩組試件，一組展開24h 浸水處理，另一組不浸水處理，檢測對比兩組的軟化系數(shù)，如表3所示。

表3 不同骨齡石灰粉煤灰的碎石化系數(shù)

4 施工技術(shù)

4.1 墊層厚度的確定

在該工程項(xiàng)目中，工程結(jié)構(gòu)的彎沉值設(shè)計(jì)為0.18mm，按照路面彎沉等效簡化的原則進(jìn)行施工，具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層為18cm 面層＋20cm 基層＋20cm 底基層。通過試驗(yàn)檢測確定，該工程中應(yīng)用的石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石墊層模量為200MPa，通過墊層設(shè)計(jì)計(jì)算得出數(shù)據(jù)，見表4。

表4 增設(shè)墊層厚度計(jì)算結(jié)果

4.2 施工準(zhǔn)備

現(xiàn)場展開墊層結(jié)構(gòu)鋪設(shè)施工前，應(yīng)檢查墊層承載結(jié)構(gòu)的性能，達(dá)到清潔度、平整性的要求，并對表面實(shí)施灑水處理以達(dá)到濕潤度的要求。及時檢查墊層的性能，展開測量分析，計(jì)算墊層標(biāo)高參數(shù)，并明確高程基準(zhǔn)線。

4.3 拌和與運(yùn)輸

石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石拌和作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行配合比參數(shù)要求。該工程中使用WBZ600 拌和設(shè)備，總計(jì)有5 個配料斗，采用兩臺裝載機(jī)同時裝料作業(yè)。拌和環(huán)節(jié)需落實(shí)含水量的控制，達(dá)到最佳區(qū)間之內(nèi)。在運(yùn)輸材料前，可在車廂內(nèi)壁涂抹一層隔離油液，防止出現(xiàn)黏附的情況，還能預(yù)防產(chǎn)生離析的質(zhì)量問題。將混合料運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場后，及時加強(qiáng)車輛的清潔處理，預(yù)防出現(xiàn)污染的情況[3]。

4.4 攤鋪

從施工要求方面分析，確定采用兩臺攤鋪機(jī)同時進(jìn)行攤鋪，設(shè)備最大攤鋪厚度為360mm，攤鋪寬度為9.5m，且保持同步攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，采取梯隊(duì)方式作業(yè)，前后設(shè)備重疊80cm，速度為1.5m/min。在每一次開展攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，應(yīng)按照設(shè)計(jì)方案的要求控制混合料的含水量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，避免出現(xiàn)失水反應(yīng)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能不合格。

4.5 整型

現(xiàn)場應(yīng)用平地機(jī)進(jìn)行地面的平整處理，將混合料均勻鋪設(shè)到現(xiàn)場作業(yè)表面，滿足預(yù)設(shè)寬度尺寸的要求，基本上達(dá)到平整狀態(tài)，并做好路拱攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。經(jīng)過鋪設(shè)后達(dá)到松鋪厚度的標(biāo)準(zhǔn)要求，并用推土機(jī)初步整形處理，用平地機(jī)精平處理，嚴(yán)格落實(shí)各個部位的平整處理，為后續(xù)施工提供基礎(chǔ)[4]。

此外，現(xiàn)場應(yīng)用攤鋪機(jī)整平處理，保證攤鋪?zhàn)鳂I(yè)勻速一致，盡可能地降低攤鋪?zhàn)鳂I(yè)速度，防止發(fā)生停機(jī)待料的情形。對于不能攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的超寬路段，可通過人工方式進(jìn)行攤鋪以及修整處理，并碾壓成整體的路面結(jié)構(gòu)。攤鋪工作結(jié)束后，由質(zhì)檢人員檢查是否存在離析問題及局部攤鋪質(zhì)量不合格的問題，如果有問題立即組織人員返修處理。對于局部位置高程較低的部位，可采用薄層貼補(bǔ)的操作方法，向下開挖深度10～20cm，經(jīng)過拌和達(dá)到規(guī)定的高程后，方能開始碾壓施工。攤鋪時還要盡量避免設(shè)置縱向接縫，采取兩幅攤鋪時需加大力度碾壓縱縫，達(dá)到結(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn)[5]。

4.6 壓實(shí)

首先，選擇符合碾壓工作需要的壓實(shí)設(shè)備，噸位、數(shù)量均符合要求，滿足現(xiàn)場施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其次，按照初壓、復(fù)壓、終壓的順序，每一道工序都必須有效地控制，盡量縮短間隔的時間。在表面攤鋪結(jié)束后，立即開展碾壓施工，此時的含水率符合要求。如果含水率較高，容易導(dǎo)致裂縫問題的發(fā)生，而比較小的含水率會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不合格，極大地影響整個路面的質(zhì)量，加強(qiáng)含水率的控制尤為重要。

每一層結(jié)構(gòu)的設(shè)置厚度應(yīng)在20cm 以上。同時，還須加強(qiáng)質(zhì)量管控，落實(shí)各項(xiàng)管控措施，根據(jù)“先慢后快、先輕后重、先低后高、先靜后振”的工作準(zhǔn)則進(jìn)行，從兩側(cè)到中心順序碾壓，并在相鄰部位保證有200～300mm 的重疊，采取跨縫碾壓的方式。對于沒有完成碾壓的部位，禁止在該路段上掉頭或者急剎車，防止損壞路面的結(jié)構(gòu)[6-7]。

初壓環(huán)節(jié)使用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行，先用輕型壓路機(jī)穩(wěn)定壓實(shí)，可穩(wěn)壓2～3 遍后再進(jìn)行輕振碾壓施工，然后采用激振力超過35t 的振動壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，終壓階段調(diào)整為輪胎壓路機(jī)，碾壓性能達(dá)到25t 以上才能滿足現(xiàn)場的施工要求，不會出現(xiàn)輪跡等問題。對于現(xiàn)場比較薄弱的部位，需合理增加碾壓次數(shù)。針對檢查井、雨水口等部位，應(yīng)用小型壓實(shí)工具完成壓實(shí)作業(yè)，以達(dá)到壓實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)要求。對于碾壓環(huán)節(jié)存在的軟彈情況，要及時挖掉并重新?lián)Q填施工。

現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)還應(yīng)隨時進(jìn)行壓實(shí)度檢查，如存在問題應(yīng)及時補(bǔ)充壓實(shí)，確保路面的壓實(shí)度性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.7 接縫處理

水平縫的設(shè)置極為重要且無法避免，現(xiàn)場應(yīng)該加強(qiáng)控制，將材料整齊地放置在拌料的末端，根據(jù)壓實(shí)度要求及時調(diào)整土方結(jié)構(gòu)?？稍诮涌p位置加強(qiáng)施工工藝和質(zhì)量控制，提高碾壓效果，從而達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.8 養(yǎng)生

對于剛剛壓實(shí)完成的石灰粉煤灰基層結(jié)構(gòu)，在面層結(jié)構(gòu)鋪設(shè)前，現(xiàn)場養(yǎng)生時間應(yīng)超過7 天。同時，因養(yǎng)生方案不同，對于養(yǎng)生效果將產(chǎn)生直接影響，強(qiáng)度和性能相差也比較大。應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場的溫度與濕度的控制。如溫度上升速度較快，強(qiáng)度也會有所提高，反之溫度升高較慢的話，強(qiáng)度提升速度也會比較慢。

目前，最主要的養(yǎng)生施工送方式是灑水、薄膜覆蓋、土工布覆蓋等方式，每日檢查養(yǎng)護(hù)的效果需根據(jù)現(xiàn)場情況做出調(diào)整。灑水次數(shù)要根據(jù)實(shí)際的情況確定。后期環(huán)境溫度較高時要適當(dāng)增加灑水的次數(shù)，確保路面達(dá)到濕潤度的要求，滿足養(yǎng)生的標(biāo)準(zhǔn)[8]。

5 質(zhì)量檢測

在基層結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，開展墊層結(jié)構(gòu)的檢測，各項(xiàng)指標(biāo)須滿足要求工程的要求，目前，應(yīng)用最為廣泛的方式是標(biāo)準(zhǔn)灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度的檢測，間隔100m 進(jìn)行一次取樣檢測?，F(xiàn)場使用長度為3m 的直尺等距離測量，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差來表示平整度。通過水準(zhǔn)儀檢測縱斷高程與路拱橫坡，間隔200m 檢測4 個斷面。

在該工程中選擇一段長度為100m 的路段進(jìn)行試驗(yàn)，測定墊層結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。經(jīng)過對該試驗(yàn)路段的檢測發(fā)現(xiàn)，基層回彈模量達(dá)到150MPa，設(shè)計(jì)方案中應(yīng)用的土基回彈模量在40MPa 左右，說明整體的強(qiáng)度性能合格，具備較高的穩(wěn)定性。因此，應(yīng)用石灰粉煤灰混凝土穩(wěn)定基層的施工，具有非常高的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，綜合性能提升比較明顯。

6 結(jié)語

對于公路工程來說，墊層結(jié)構(gòu)的作用是排水、防凍，對整個公路運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響，滿足道路交通承載性能和質(zhì)量的要求。通過以工程實(shí)際案例為出發(fā)點(diǎn)展開分析，了解石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石墊層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，經(jīng)過試驗(yàn)檢測確定該基層結(jié)構(gòu)的性能完全符合要求，達(dá)到道路交通的使用要求，未來可將該技術(shù)推廣應(yīng)用，推動公路交通事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。