淺議三浙高速水泥穩(wěn)定碎石的施工技術(shù)亮點(diǎn)

王洪偉

摘要：傳統(tǒng)水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)在工程實(shí)踐中會(huì)出現(xiàn)裂縫多、水泥劑量大等問(wèn)題，為此，本文從垂直振動(dòng)法入手，闡述了三淅高速在低劑量水泥穩(wěn)定碎石施工中的技術(shù)亮點(diǎn)。實(shí)踐證明，三淅高速低劑量水泥穩(wěn)定碎石的施工工藝，有效的降低了水泥計(jì)量、減少或杜絕了裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：低劑量；垂直振動(dòng)擊實(shí)法；型鋼立模；水泥漿噴灑車；雙層連鋪；離析；裂縫

1.工程概況

三淅高速是國(guó)家規(guī)劃的高速公路網(wǎng)中侯馬至十堰高速公路的重要組成部分，也是河南省公路規(guī)劃中的西部重要大通道和伏牛山旅游高速公路。路線呈南北走向。路基寬24.5m。采用雙向四車道。高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)行車速度為80公里/小時(shí)。三淅高速是河南省建設(shè)難度最大、橋隧比最高、路面耐久性問(wèn)題最突出的建設(shè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目追求低碳、注重節(jié)能，全面貫徹了“綠色低碳”理念，在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中“節(jié)能降耗、資源節(jié)約、環(huán)境友好、暢通耐久”。

我單位（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第一工程有限公司）承建的三門峽至淅川高速公路西坪至寺灣（豫鄂省界）段XSLM-1標(biāo)段，工程起訖樁號(hào)為K0+000-K20+388，路線全長(zhǎng)20.39km，位于河南省西峽縣和浙川縣境內(nèi)，主線采用雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。本標(biāo)段有互通立交一處，為柳林溝樞紐互通立交（K0+000-K2+000）；有隧道六處，為后唐溝隧道、李家坪隧道、張馬埡隧道、后灣1號(hào)隧道、后灣2號(hào)隧道和前灣隧道；主線上大橋22座。

由于橋隧比較高，水穩(wěn)施工極其不連續(xù)，在施工過(guò)程中難度較大。

2.傳統(tǒng)水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)實(shí)踐中存在的問(wèn)題

水泥穩(wěn)定碎石基層在面層鋪筑前出現(xiàn)大量裂縫的現(xiàn)象，已司空見慣：水泥劑量應(yīng)達(dá)到5～6%以上，幾乎成為共識(shí)；施工后的水泥穩(wěn)定碎石基層表觀密實(shí)、特別是光滑，事實(shí)上已成為質(zhì)量控制的重要標(biāo)準(zhǔn)：工程中為達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)及保證路面芯樣完整，提高水泥劑量幾乎成為最有效的手段：現(xiàn)場(chǎng)芯樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度往往遠(yuǎn)大于室內(nèi)靜壓法成型試件強(qiáng)度的原因，即室內(nèi)成型方式與現(xiàn)場(chǎng)不匹配很少被考慮：現(xiàn)有壓實(shí)設(shè)備下，無(wú)需對(duì)施工工藝嚴(yán)格控制也能達(dá)到較高的壓實(shí)度。但正是在這些情況下，基層的壓實(shí)反而被忽視。

3.垂直振動(dòng)法在抗裂配合比設(shè)計(jì)及施工中所起到的作用

垂直振動(dòng)擊實(shí)儀的原理：垂直振動(dòng)擊實(shí)儀的激振器由對(duì)稱于垂直平面的兩個(gè)具有轉(zhuǎn)速相等、方向相反的偏心塊構(gòu)成。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，振動(dòng)軸帶動(dòng)兩偏心塊高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力。兩偏心塊產(chǎn)生的離心力水平分量相互抵消、垂直分量相互疊加，形成垂直方向的正弦激振力，使垂直振動(dòng)擊實(shí)儀在理論上產(chǎn)生垂直振動(dòng)，并減少橫向力的剪切作用，確保垂直振動(dòng)擊實(shí)儀的穩(wěn)定性。

本項(xiàng)目水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)建立在重型擊實(shí)方法和靜壓成型的基礎(chǔ)之上，采用垂直振動(dòng)法，通過(guò)與重型擊實(shí)法相比，最大干密度提高到1.02-1.05倍，最佳含水率減少了0.5-1.5%，明顯地提高了壓實(shí)效果和壓實(shí)質(zhì)量，此試驗(yàn)方法試驗(yàn)設(shè)備采用垂直振動(dòng)壓實(shí)儀，以繪制這些材料在振動(dòng)擊實(shí)條件下的含水量一干密度曲線，從而確定其最佳含水量和最大干密度。使得與當(dāng)前施工設(shè)備相適應(yīng)：如何制備適用于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、間接抗拉強(qiáng)度、室內(nèi)抗壓回彈模量、動(dòng)態(tài)模量、劈裂模量等試驗(yàn)的圓柱體試件，確保試件物理力學(xué)陛能與實(shí)際相符。

施工過(guò)程中，每天開盤前，應(yīng)檢測(cè)原材料級(jí)配及天然含水率，驗(yàn)證混合料配合比的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性?，F(xiàn)場(chǎng)拌合站集料清潔度、礦料級(jí)配控制、攪拌方式及現(xiàn)場(chǎng)攤鋪碾壓等存在較大變異性，因此，通過(guò)試驗(yàn)段的驗(yàn)證后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工水平，嚴(yán)格控制集料清潔度、混合料級(jí)配、拌合含水率、拌合均勻性及壓實(shí)度等，確定施工配合比。

本項(xiàng)目實(shí)際施工時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石底基層配合比集料比例為：19-37.5mm碎石：9.5-19mm碎石：4.75-9.5mm碎石：石屑=37：21：13：29，外摻水泥為3%，最佳含水量為4.4%，最大干密度為2.498g/cm3；水泥穩(wěn)定碎石基層配合比集料比例為：19-37.5mm碎石：9.5-19mm碎石：4.75-9.5mm碎石：石屑=40：18：10：32，外摻水泥為3.5%，最佳含水量為4.6%，最大干密度為2，501g/cm3。

通過(guò)此方法，強(qiáng)嵌擠骨架密實(shí)級(jí)配，可提高強(qiáng)度11%，有利于提高材料抗裂性能；提高密度（平均為3.3%）?？商岣邚?qiáng)度33%。也有利于提高材料抗裂性能；同時(shí)加強(qiáng)施工控制，盡量使施工接近于設(shè)計(jì)結(jié)果，加強(qiáng)檢測(cè)，采取措施減少離析，確保工程質(zhì)量均勻性，重視碾壓與養(yǎng)生。也可增強(qiáng)抗裂性能。

4.三浙高速水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)亮點(diǎn)

4.1邊部處理

本項(xiàng)目基層或底基層邊緣采用型鋼立模支撐，考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度、工人操作難易、基層及底基層厚度等外在因素，將型鋼模板設(shè)計(jì)為3米一節(jié)的18em槽鋼，槽鋼四角及中間頂部加焊2cm長(zhǎng)φ20圓套管，支撐采用φ18圓鋼與50角鋼相組合的形式，錨固采用50cm長(zhǎng)φ20圓鋼，詳見圖1。

采用型鋼立模施工后，邊部派一工人灑水泥漿，所示，保證了基層或底基層邊緣壓實(shí)度，外觀整齊劃一，同時(shí)可以提高施工速度，且可循環(huán)利用、節(jié)約混合料。

4.2層間結(jié)合

本項(xiàng)目水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計(jì)為三層：18cm厚底基層、17cm厚下基層和17cm厚上基層。為了保證施工質(zhì)量，必須保證層間結(jié)合，所以基層攤鋪前1小時(shí)對(duì)下承層灑水泥漿，水泥漿濃度通過(guò)試驗(yàn)確定，以便于噴灑為原則，且折合成水泥為1.0～1.2kg/m2或1袋/50m2。同時(shí)，水泥漿灑布進(jìn)度應(yīng)確保攤鋪時(shí)作業(yè)面下的水泥漿未達(dá)到初凝狀態(tài)為準(zhǔn)。為確保噴灑均勻，本項(xiàng)目采用專用2t水泥漿噴灑車噴灑水泥漿，如圖2所示。

4.3雙層連鋪

本項(xiàng)目橋隧比較大，為此水穩(wěn)施工時(shí)很不連續(xù)，為保證施工質(zhì)量與進(jìn)度，當(dāng)路基段落短于200m時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石基層可以分層連續(xù)施工，但兩層施工間隔時(shí)間不超過(guò)4h。

連鋪施工過(guò)程中，減少了施工設(shè)備的調(diào)運(yùn)，提高了施工進(jìn)度；7d后取芯效果理想，層間結(jié)合緊密，得到了河南省質(zhì)監(jiān)站的多次好評(píng)，保證了施工質(zhì)量。

4.4離析控制

4.4.1拌和

拌和機(jī)出料不允許采取自由跌落式的落地成堆、裝載機(jī)裝料運(yùn)輸?shù)霓k法，必須配備帶活門漏斗的料倉(cāng)，裝車時(shí)車輛前后移動(dòng)，分三次裝料，避免水泥穩(wěn)定碎石混合料離析。料斗內(nèi)應(yīng)加設(shè)高度不低于50cm十字型分料板，以減少粗細(xì)集料離析。

4.4.2運(yùn)輸

水泥穩(wěn)定碎石出廠時(shí)應(yīng)在過(guò)磅單上注明出廠時(shí)間，從裝車出廠（發(fā)料）到運(yùn)輸至工地?cái)備仯ㄊ樟希?，總時(shí)間不得超過(guò)2小時(shí)。所有超時(shí)的混合料應(yīng)報(bào)廢，不得攤鋪。車上的水泥穩(wěn)定碎石混合料用苫布進(jìn)行覆蓋，以減少水分損失。

4.4.3攤鋪

螺旋分料器不應(yīng)安裝在高位：螺旋分料器與前擋板刮板和熨平板之間間隙不應(yīng)大于25cm；應(yīng)采取措施如設(shè)塑料或橡膠擋板等降低前擋板離地高度：前擋板刮板兩端安裝塑料或橡膠擋板等，以防止兩端混合料自由滾落。攤鋪機(jī)后面應(yīng)設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，如圖3所示，特別應(yīng)該鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補(bǔ)。

5.結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐表明，三浙高速項(xiàng)目水泥穩(wěn)定碎石采用強(qiáng)嵌擠骨架密實(shí)級(jí)配，從配合比設(shè)計(jì)到施工現(xiàn)場(chǎng)控制采用垂直振動(dòng)擊實(shí)法，有效的模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，從拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓和養(yǎng)生等過(guò)程中控制住離析，可以有效減少或杜絕裂縫的產(chǎn)生。如果日后推廣此施工技術(shù)，從經(jīng)濟(jì)效益方面。以三淅高速為例，可節(jié)省水泥約30%，即節(jié)省水泥500～660噸/km，減少裂縫80%以上，節(jié)省養(yǎng)護(hù)費(fèi)4～6萬(wàn)元，（km·年）；從社會(huì)、環(huán)境效益方面，可減少路面養(yǎng)護(hù)，確保交通暢通，具有顯著的社會(huì)效益。減少CO2排放，具有顯著的環(huán)境效益。