水泥穩(wěn)定碎石基層全厚度攤鋪技術(shù)的研究

劉建雄

摘要：為了研究全厚度攤鋪基層技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，將全厚度攤鋪技術(shù)的攤鋪工藝、所用的施工設(shè)備、質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果、施工費(fèi)用與分層攤鋪技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)，采用全厚度攤鋪技術(shù)進(jìn)行基層施工，不僅在平整度、壓實(shí)度、抗壓強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)方面都符合要求，而且能大幅度加快施工進(jìn)度，節(jié)省施工費(fèi)用。

Abstract： In order to study the technical advantages of full-thickness paving， the paving technology， construction equipment used， quality inspection results， construction cost and layered paving technology of the full-thickness paving technology were compared. Thickness paving technology for base construction not only meets the requirements in terms of flatness， compactness， compressive strength and other technical indicators， but also greatly accelerates the construction progress and saves construction costs.

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石;基層;全厚度攤鋪;分層攤鋪

Key words： cement stabilized macadam;base layer;full-thickness paving;layered paving

中圖分類號(hào)：U416.214? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）23-0140-04

0? 引言

水泥穩(wěn)定碎石作為一種常見(jiàn)的半剛性基層材料，由于其強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)、剛度大、板體性好、造價(jià)低等特點(diǎn)，適應(yīng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，一直是新建公路項(xiàng)目使用最普遍的基層形式。實(shí)際施工中，水泥穩(wěn)定碎石基層適宜施工厚度為15～20cm，超過(guò)這個(gè)厚度就會(huì)受制于攤鋪和壓實(shí)機(jī)械性能，使得壓實(shí)度和攤鋪質(zhì)量下降，造成基層路用性能達(dá)不到要求[1]。我國(guó)高等級(jí)公路的水泥穩(wěn)定碎石基層厚度一般為30～40cm，為了保證施工質(zhì)量就必須分層攤鋪和壓實(shí)。然而公路項(xiàng)目施工期間，各結(jié)構(gòu)層的養(yǎng)護(hù)齡期很短，分層攤鋪和碾壓上基層產(chǎn)生的荷載垂直力、水平剪切力以及沖擊力會(huì)對(duì)強(qiáng)度還不高的底基層造成破壞，使得底基層再次變得松散[2]?；鶎臃謱邮┕み€使得上基層和下基層連續(xù)性降低，板體彼此分離，承載能力下降，在路面經(jīng)受大荷載時(shí)基層位移和形變?cè)龃螅@與彈性層狀體系理論不符，加速路面病害的生成[3]。為了保證底基層強(qiáng)度達(dá)到要求，一般會(huì)在施工完成后留足7天的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，而分層施工所需要的養(yǎng)護(hù)時(shí)間則更長(zhǎng)，這就延長(zhǎng)了工期[4]。

如何實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層全厚度攤鋪，以達(dá)到縮短工期、提高基層的整體性的目的，本文以某高速公路為研究對(duì)象，對(duì)該高速公路超厚水泥穩(wěn)定碎石基層全厚度攤鋪施工技術(shù)進(jìn)行研究，希冀對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層施工有所指導(dǎo)。

1? 工程概況

某雙向四車道高速公路，全長(zhǎng)103km，設(shè)計(jì)速度為100km/h，路基寬24.5m，在該公路上截取K98+200～K99+200的路段作為試驗(yàn)段，進(jìn)行48cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層全厚度攤鋪施工技術(shù)研究。

2? 攤鋪工藝

國(guó)內(nèi)路面攤鋪施工中，一般為上、下基層分開(kāi)攤鋪，這主要是受制于攤鋪和壓實(shí)機(jī)械性能，如果全厚度攤鋪成型就會(huì)使得壓實(shí)度和攤鋪質(zhì)量下降。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，大激振力壓路機(jī)和大厚度攤鋪機(jī)的應(yīng)用，使得基層全厚度攤鋪成為可能。

2.1 全厚度攤鋪能消除縱向接縫

由于板角、板邊承載力小、強(qiáng)度低，是路面極易被破壞的位置，而板角和板邊就在路面接縫處，這與接縫設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量存在很大關(guān)系，并且路面大多數(shù)破壞都與路面接縫有關(guān)，如：接縫破碎、板底脫空、邊角斷裂。

從圖1中可以看出，分層攤鋪基層施工后會(huì)留下一條明顯的縱向接縫，這是由于分層攤鋪施工時(shí)，攤鋪機(jī)攤鋪幅面小，左、右幅路面鋪筑后會(huì)在路中心線附近留下與之平行的縱向接縫。而且攤鋪機(jī)沿縱縫邊緣攤鋪時(shí)極容易形成粒料離析帶，后面的攤鋪機(jī)作業(yè)時(shí)只能通過(guò)搭接掩蓋，并不能消除前機(jī)攤鋪離析的影響，并且由于搭接處重復(fù)的塞料，造成該處標(biāo)高增大，而碾壓機(jī)械壓實(shí)功有限，這就使得該處壓實(shí)度偏低，從而就為路面留下了接縫病害的隱患。

而由圖2中可以看出，采用全厚度攤鋪施工工藝，其攤鋪范圍涵蓋整個(gè)路面，從而在技術(shù)上消除了縱向接縫，提高了水泥穩(wěn)定碎石基層板的整體性，減少了路面接縫病害的產(chǎn)生。

2.2 全厚度攤鋪能保持路面高程一致性

采用分層攤鋪時(shí)，在路緣兩側(cè)設(shè)置并排導(dǎo)線樁，然后把高程基準(zhǔn)鋼絲掛在導(dǎo)線樁上，攤鋪機(jī)上的傳感器與鋼絲相接觸，并沿著鋼絲向前攤鋪，以達(dá)到對(duì)高程、橫坡等的控制，這種施工方法也叫“走鋼絲”攤鋪法。然而這種攤鋪方法有以下幾個(gè)弊端：

①高程基準(zhǔn)鋼絲掛在導(dǎo)線樁上，只是用絲線簡(jiǎn)單的捆綁，在施工中極容易因擾動(dòng)而滑脫，一旦基準(zhǔn)線滑脫就使得攤鋪機(jī)失去了基準(zhǔn)，這樣就會(huì)影響攤鋪時(shí)對(duì)路面高程的控制。

②攤鋪機(jī)沿高程基準(zhǔn)鋼絲向前攤鋪時(shí)，傳感器會(huì)漸漸的靠近導(dǎo)線樁，如果現(xiàn)場(chǎng)施工人員不及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)線樁就會(huì)卡住傳感器，此時(shí)攤鋪機(jī)若繼續(xù)向前攤鋪，攤鋪厚度就會(huì)失去控制，施工質(zhì)量大打折扣。

③分層攤鋪時(shí)需要并機(jī)共鋪，這種施工工藝常因?yàn)榍昂髷備仚C(jī)的松鋪系數(shù)不相同，而使左、右幅路面高低不等，造成路面橫坡不一致，平整度差。

而采用全厚度攤鋪技術(shù)時(shí)不需要并機(jī)聯(lián)鋪，這就避免了施工縱縫左右路面高程不一致的問(wèn)題，其采用自動(dòng)調(diào)平儀調(diào)節(jié)松鋪厚度，攤鋪厚度可以及時(shí)顯示及時(shí)調(diào)節(jié)，同時(shí)攤鋪傳感器與高程基準(zhǔn)鋼絲采用垂直接觸的方式，不會(huì)因鋼絲上下滑動(dòng)而造成攤鋪厚度不一致，并且攤鋪過(guò)程中及時(shí)采用“掛線法”監(jiān)測(cè)，這一系列措施使得攤鋪質(zhì)量大大提高，路面高程誤差小，平整度好。

3? 施工設(shè)備組合

3.1 分層攤鋪施工設(shè)備組合

分層攤鋪施工所用的設(shè)備包括1座WCB-800穩(wěn)定土振動(dòng)拌合機(jī)，該機(jī)具有每小時(shí)700t的產(chǎn)料能力，2臺(tái)攤鋪機(jī)，1臺(tái)14t重雙鋼輪壓路機(jī)，2臺(tái)26t重單鋼輪壓路機(jī)，1臺(tái)30t重輪式壓路機(jī)及一些必要的裝載、卸載汽車和灑水車等，分層攤鋪施工所用的設(shè)備組合如表1所示。

3.2 全厚度攤鋪施工設(shè)備組合

和分層攤鋪施工所用的設(shè)備相比，全厚度攤鋪施工所用的攤鋪機(jī)為中大DT1600，該機(jī)功率為269kW，最大攤鋪厚度可達(dá)50cm，滿足路面一次攤鋪成型的要求，其他設(shè)備相同，全厚度攤鋪施工所用的設(shè)備組合如表2所示。

由表1和表2可知，分層攤鋪施工與全厚度攤鋪施工所用機(jī)械相似，僅僅在攤鋪機(jī)上有區(qū)別，施工隊(duì)不必花大量時(shí)間重新適應(yīng)機(jī)械操作，降低了施工技術(shù)轉(zhuǎn)換的難度。

4? 質(zhì)量檢測(cè)

測(cè)量K98+200～K99+200試驗(yàn)路段全厚度攤鋪施工基層的平整度、壓實(shí)度和抗壓強(qiáng)度，將兩種施工技術(shù)下的工程數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

4.1 平整度檢測(cè)

從表3可知，全厚度攤鋪施工的左、右幅路面基層平整度數(shù)據(jù)相近，且都符合規(guī)范要求。

選取K95+200～K96+200路段測(cè)量分層攤鋪施工基層的平整度，該段左、右幅路面基層平整度數(shù)據(jù)如表4所示。

從表3和表4中數(shù)據(jù)可知，兩種攤鋪施工技術(shù)下的基層平整度數(shù)據(jù)都符合要求，這說(shuō)明在平整度指標(biāo)上兩種攤鋪技術(shù)都能保持較好的施工水準(zhǔn)。

4.2 壓實(shí)度檢測(cè)

基層攤鋪完成后，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員應(yīng)及時(shí)對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，壓實(shí)度要求底基層不低于96%，基層壓不低于98%，全厚度攤鋪施工基層壓實(shí)度檢測(cè)數(shù)據(jù)如表5所示，分層攤鋪施工基層壓實(shí)度檢測(cè)數(shù)據(jù)如表6所示。

由表5可知，全厚度攤鋪施工基層壓實(shí)度滿足規(guī)范要求，面層以下10cm厚檢測(cè)的壓實(shí)度數(shù)據(jù)與面層壓實(shí)度數(shù)據(jù)偏差較小，說(shuō)明全厚度攤鋪基層施工質(zhì)量能夠得到很好的控制，離散性小。

4.3 抗壓強(qiáng)度

分別在7d、28d的養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)對(duì)基層進(jìn)行鉆芯取樣，每一作業(yè)段取樣9個(gè)，取9個(gè)試樣抗壓強(qiáng)度平均值作為測(cè)定結(jié)果，全厚度攤鋪基層檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

由表7中可知，全厚度攤鋪上基層的抗壓強(qiáng)度普遍比底基層大，這是由于全厚度攤鋪時(shí)，為了保證底層壓實(shí)度達(dá)到要求，壓路機(jī)在上層重復(fù)碾壓，使得上層集料彼此嵌擠，形成緊密的結(jié)構(gòu)，因此抗壓強(qiáng)度較高，而由于厚度較大，壓路機(jī)施加的壓力自上而下逐級(jí)遞減，下層壓實(shí)度較上層略有不足，因此抗壓強(qiáng)度較小。

分層攤鋪基層抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果如表8所示。

而由表8可知，分層攤鋪上基層和下基層抗壓強(qiáng)度值相近，這是由于分層攤鋪時(shí)基層和底基層分開(kāi)施工，壓路機(jī)碾壓均勻，因而壓實(shí)度都有保證，結(jié)構(gòu)密實(shí)度相近，并且底基層施工后留有養(yǎng)護(hù)時(shí)間，強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，因此上基層和底基層抗壓強(qiáng)度相近。

5? 施工費(fèi)用

道路施工環(huán)節(jié)涉及的費(fèi)用主要包括支付人力勞動(dòng)生產(chǎn)的費(fèi)用、建設(shè)過(guò)程中消耗的材料費(fèi)用和其他費(fèi)用。施工費(fèi)用主要與施工環(huán)境、工程質(zhì)量、施工方案、成本預(yù)算執(zhí)行等因素有關(guān)。

①施工環(huán)境的影響。道路施工期間，對(duì)影響施工進(jìn)度和質(zhì)量而造成施工費(fèi)用增加的因素統(tǒng)稱為施工環(huán)境因素，比如：雨雪天氣、行人及交通車輛、夜間不能施工等，這些都是影響施工進(jìn)度和質(zhì)量的環(huán)境因素。②工程質(zhì)量因素影響主要表現(xiàn)為施工質(zhì)量問(wèn)題不達(dá)標(biāo)而需返工造成施工費(fèi)用增加。③施工方案的好壞直接影響工程施工效率和施工進(jìn)度，好的施工方案會(huì)對(duì)勞動(dòng)力和施工機(jī)械進(jìn)行合理的安排，既可以滿足工程質(zhì)量的要求，又可以加快施工進(jìn)度，以降低施工費(fèi)用。④嚴(yán)格把控費(fèi)用支出，確保施工成本預(yù)算有效執(zhí)行。

下面著重以試驗(yàn)路鋪砌時(shí)所消耗的機(jī)械材料費(fèi)用、施工進(jìn)度來(lái)分析分層攤鋪和全厚度攤鋪的施工費(fèi)用，攤鋪設(shè)備租賃費(fèi)用如表9所示。

從表9中可知，DT1600型攤鋪機(jī)租賃費(fèi)用比RP951型攤鋪機(jī)租賃費(fèi)用高出很多，但是采用DT1600型攤鋪機(jī)進(jìn)行全厚度攤鋪可以加快施工進(jìn)度。排除其他干擾因素，采用分層攤鋪法施工，1000m試驗(yàn)路48cm厚的基層需要2天時(shí)間才能鋪完下基層，然后按最短養(yǎng)生時(shí)間7天進(jìn)行養(yǎng)生，接著用2天時(shí)間鋪完上基層，總共需要11天的工期，而采用全厚度攤鋪只需3.5天的工期，相比分層攤鋪?zhàn)阕憧s短了7.5天的工期。按月計(jì)算，相同的施工段，全厚度攤鋪相比分層攤鋪可加快19天的工期，這就節(jié)省了將近25萬(wàn)元的機(jī)械設(shè)備租賃費(fèi)用，按施工隊(duì)30人算，每人 150元/天計(jì)算，每月人工費(fèi)用節(jié)省8.3萬(wàn)。每月只計(jì)機(jī)械設(shè)備租賃費(fèi)和人工費(fèi)就節(jié)省了33.3萬(wàn)元，由此可見(jiàn)采用全厚度攤鋪可大幅度加快施工進(jìn)度，節(jié)省施工費(fèi)用，獲得更高的社會(huì)效益。

6? 結(jié)語(yǔ)

①全厚度攤鋪基層施工能從技術(shù)上消除縱向接縫，從而提高了水泥穩(wěn)定碎石基層板的整體性，減少了路面接縫病害，同時(shí)其攤鋪厚度控制和攤鋪質(zhì)量也更好。②全厚度攤鋪基層施工和分層攤鋪基層施工所用機(jī)械設(shè)備除攤鋪機(jī)外其他都相同，這為轉(zhuǎn)換施工技術(shù)創(chuàng)造了有利的條件。③全厚度攤鋪施工基層，面層以下10cm后檢測(cè)的壓實(shí)度數(shù)據(jù)與面層壓實(shí)度數(shù)據(jù)偏差較小，施工質(zhì)量能夠得到很好的控制。④全厚度攤鋪基層施工能大幅度加快施工進(jìn)度，節(jié)省施工費(fèi)用。

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