粉料撒布車組合冷再生機在路床施工中的應(yīng)用

鐘 長 海，樊 鵬

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

國家級高速公路——天津至石家莊高速公路位于津、冀界至保、石界段，沿線經(jīng)過廊坊市的大城縣和文安縣，滄州市的任丘市，保定市的高陽縣、蠡縣、博野縣、安國市，石家莊的定州市。起點為河北省與天津市交界處的子牙河處，在大城縣北經(jīng)大城縣工業(yè)園區(qū)預(yù)留交接走廊帶，向西橫跨廊-滄高速、任河干渠、任文干渠、京九鐵路、G106國道、大-廣高速、潴龍河、孝義河、馬棚淀蓄滯洪區(qū)、保-滄高速、G337河龍線、下穿朔-黃鐵路、G230安新線相、小清河、大沙河后與津-石高速石家莊段相連接。

津石高速路線全長171.177 km，全線采用全封閉、全立交施工，主線采用設(shè)計速度為120 km/h、路基寬33.5 m的六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)特大橋9 181 m/5座、大橋7 261 m/25座，中橋909 m/13座；互通式立交16座，分離式立交42座(不含互通區(qū))，涵洞通道294道，車行天橋4座，服務(wù)區(qū)4處，停車區(qū)1處，匝道收費站12處，養(yǎng)護工區(qū)4處，監(jiān)控分中心1處。路基填方3 676.08萬 m3，瀝青混凝土路面5 551.29 km2，主線征地面積為20 376.79畝(1 hm2=15畝)，連接線9條，共計74.455 km。路基線路長度占全線百分比為89%,路床水泥土設(shè)計厚度為1.2 m，共計855萬 m3，合同工期36個月。

河北省交通廳、質(zhì)監(jiān)站提出津石高速要創(chuàng)建“品質(zhì)工程”六大指標(biāo)要求(“零跳車”、路面平整度控制在0.6 mm以內(nèi)、路基段彎沉值控制在60～80(0.01 mm)、混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差小于1.5、鋼筋凈保護層厚度合格率≥95%、電通量850)，施工質(zhì)量要求高。鑒于此，由中國水電五局研制開發(fā)了粉料撒布車組合冷再生機并在路床施工中創(chuàng)新發(fā)明應(yīng)用，取得了較好的效果。

2 施工方案比選

考慮到平原地區(qū)取土場位置經(jīng)常發(fā)生變化的特殊因素，上下路床均需進行摻水泥處理。該工程設(shè)計方案為：上路床填筑層為30 cm厚、5%水泥土，下路床填筑層為90 cm厚、3%水泥土。

沿線多為蓄滯洪區(qū)，地下水位高，土源土質(zhì)變化大，含水量高，周邊可利用土源主要存在黏土塊多、土質(zhì)變化大、均勻性差等特點。線路穿越區(qū)屬沖洪積平原區(qū)，地形較平坦，地形主要為第四系全新統(tǒng)沖湖積形成的粉土、粉質(zhì)黏土、粉砂以及第四系上更新統(tǒng)沖洪積形成的粉質(zhì)黏土等，軟弱土、軟土透鏡體分布較廣，頂板埋深為1～7.8 m，厚度為0.6～3.7 m，地下水深3～3.5 m，該區(qū)段液化等級輕微，工程地質(zhì)條件較復(fù)雜。針對以上具體情況，項目部對以下兩種方案進行了比選。

2.1 方案一

路床水泥土采用傳統(tǒng)工藝施工存在的主要問題：空氣污染大，人工撒布袋裝水泥施工工藝粗糙，影響施工人員的身體健康；黏土塊粉碎不徹底，水泥土拌和均勻性差，深度較淺，不利于上下層的結(jié)合。

路床水泥土施工采用的傳統(tǒng)工藝流程：路基上打格上土→推土機和平地機攤鋪→打格上水泥→人工撒布水泥(圖1)→旋耕機(技術(shù)參數(shù)見表1)拌和(圖2)→壓路機碾壓密實→檢測合格→下一層施工[1]。

表1 旋耕機技術(shù)參數(shù)(1G-240V2F)表

圖1 人工撒布水泥施工現(xiàn)場照片

現(xiàn)場資源的配置主要包括：劃線打格車2臺、旋耕機1臺、壓路機2臺、平地機1臺、推土機1臺、裝載機2臺、灑水車1臺、水泥拆包工10人。

2.2 方案二

中國水電五局創(chuàng)新發(fā)明的新型工藝施工具有以下優(yōu)點：標(biāo)準(zhǔn)化程度高、滿足環(huán)保要求，工效高、黏土塊粉碎徹底，水泥土拌和均勻性好，深度滿足要求。

路床水泥土施工采用的新型工藝流程為：路基上打格上土→推土機和平地機攤鋪→粉料撒布車撒布水泥(表2、圖3)→路面冷再生機(表3、圖4)拌和→壓路機碾壓密實→檢測合格→下一層施工[2]。

圖3 粉料撒布車撒布水泥施工現(xiàn)場照片

現(xiàn)場資源的配置主要包括：粉料撒布車1臺、路面冷再生機1臺、壓路機2臺、平地機1臺、推土機1臺、裝載機2臺、灑水車1臺。

表2 粉料撒布車技術(shù)參數(shù)(XZ15252TFS)表

表3 路面冷再生機技術(shù)參數(shù)(XLZ2103E)表

圖4 路面冷再生機拌和施工現(xiàn)場照片

2.3 方案比選

兩個施工方案的施工工藝優(yōu)、缺點見表4。

鑒于該項目路床水泥土施工具有工程量大、工期緊的特點，結(jié)合該地區(qū)地方環(huán)保部門的嚴(yán)格要求，依據(jù)河北省交通廳提出的建設(shè)品質(zhì)工程的新的彎沉值指標(biāo)，為提高企業(yè)的品牌形象，最終選擇了方案2。

3 施工工藝及方法

3.1 施工工藝

路堤路床填筑施工按照流水施工工藝原理組織施工，現(xiàn)場布置的施工程序主要按照三階段、四區(qū)段、八流程組織施工。每段路基按路基橫斷面全寬施工[3]。

表4 施工方案對比表

三階段：準(zhǔn)備階段→施工階段→整修交驗階段。

四區(qū)段：填筑區(qū)段→拌和區(qū)段→碾壓區(qū)段→檢驗區(qū)段。

八流程：施工準(zhǔn)備→下承層準(zhǔn)備→分層填筑→攤鋪平整→拌和水泥土→碾壓收面→檢驗簽證→路基整修。

3.2 施工準(zhǔn)備

取土場確定后，由試驗室完成土源的材料取樣和擊實等土工試驗(包括填料的重型擊實，CBR，塑、液限，含水量，顆粒分析等)，確定填料的基準(zhǔn)含水率、孔隙率等，為填筑施工提供數(shù)據(jù)支持[4]。

測量工作所需的相關(guān)資料準(zhǔn)備(導(dǎo)線點測量記錄、導(dǎo)線點、水準(zhǔn)點復(fù)測資料)。施工準(zhǔn)備階段采用全站儀進行導(dǎo)線控制測量，并與該工程外控制導(dǎo)線聯(lián)測且均需滿足測規(guī)要求。使用全站儀沿線路中支導(dǎo)線及中線控制樁并進行中線加密工作。

使用水準(zhǔn)儀與該工程高程控制點進行高程聯(lián)測且均需滿足測規(guī)要求，布設(shè)高程控制網(wǎng)。施工過程中使用水準(zhǔn)儀進行施工測量。

配齊所有管理人員和施工人員，對管理人員及施工人員進行技術(shù)交底，做到人人明確路床填筑施工的工藝流程、具體施工方法以及質(zhì)量控制要點。

測量員根據(jù)橫斷面圖和填土高度每20 m放出中邊樁并測出壓實面標(biāo)高，現(xiàn)場采用石灰灑出路床邊線及填土控制網(wǎng)格，并在兩側(cè)路肩邊緣外設(shè)指示樁。

填料承載比需滿足設(shè)計要求，即上路床0～30 cm，CBR≥8%，下路床30～120 cm，CBR≥5%；上路堤120～190 cm，CBR≥4%；下路堤>190 cm，CBR≥3%；半填半挖CBR≥8%。

填料粒徑需滿足相關(guān)要求，填方材料的最大粒徑對于上下路床而言均不超過10 cm，上下路堤不超過15 cm。

根據(jù)該工程的施工方法、施工程序和進度，詳細(xì)編制該工程需用的機械設(shè)備進場計劃，以保證各分項工程開工前所需的機械設(shè)備及時到場，包括粉料灑布車、冷再生路拌機、重型壓路機、挖掘機、推土機等。機械設(shè)備進場后，立即組織人員進行檢修調(diào)試，確保開工后設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。

3.3 取 土

采用挖掘機在取土場取土，將表層30 cm左右的耕植土挖除，棄置于土料堆存場用于復(fù)耕；對于軟弱土、含雜物、有機質(zhì)等較多、不適于填筑的土料一并清除。然后取1.5 m深范圍內(nèi)的土用于填筑施工。土料含水率需在現(xiàn)場測定，對于含水率偏高的土進行晾曬，對于含水率偏低的土采用灑水加濕的方法提高含水率，只有含水率在適宜填筑的范圍內(nèi)方可用于施工。結(jié)合工程用水水源情況，填筑段內(nèi)的用土采用挖掘機挖掘，自卸車裝運至施工現(xiàn)場，取土深度為1.5～2 m，取土場為耕地，取土?xí)r應(yīng)放緩邊坡，同時應(yīng)與周圍環(huán)境景觀相和諧。

3.4 土料運輸與攤鋪

土方路基的填筑料源主要來自取土場，路基填料經(jīng)中心試驗室取樣試驗檢測合格后方可使用。土方開挖完成后，安排挖掘機、推土機、裝載機、自卸汽車相互配合進行外運，根據(jù)土方調(diào)配方案，將符合規(guī)范填料要求的土方裝運至路床填筑，將不能用于路堤填料的土方運至棄土場堆存。

土料備料前，先用石灰線劃出卸料方格網(wǎng)，派員指揮運料車沿線路縱向從里向外逐個斷面進行卸料。填筑料用自卸汽車運輸，后退法卸車。

攤鋪材料在攤鋪水泥前一天進行，采用推土機粗平，將土料均勻地攤鋪在預(yù)定的寬度上。攤鋪過程中，將土塊、超尺寸顆粒及其他雜物揀除，同時檢測松鋪厚度是否符合要求。

推土機粗平后，測量標(biāo)高，然后采用平地機精平，使其達到設(shè)計要求的路拱度和坡度，再攤鋪水泥。

3.5 撒布水泥與拌和

3.5.1 撒布水泥

撒布水泥前一天，對施工用土料實施灑水、悶土，保證其含水率達到18%～19%。采用過干灑水或過濕晾曬的方法控制含水率。同時檢查冷再生機、壓路機、平地機等機械的工作狀態(tài)正常，油料充足。

路床填筑施工中的撒布水泥采用粉料撒布車施工，將松鋪系數(shù)1.22作為控制標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)3%灰土最大干密度1.858 g/cm3，最佳含水率14.6%；5%灰土最大干密度1.847 g/cm3，最佳含水率13.8%；土源最大干密度1.89 g/cm3，最佳含水量12.6%計算每m2水泥土需用的水泥用量。

每m3水泥用量的計算：

路床填筑采用普通硅酸鹽散裝水泥。

每m3素土對應(yīng)所需水泥的工程量為：5%水泥土(水泥土的最大干密度為1.89 g/cm3)94.5 kg；3%水泥土(水泥土的最大干密度為1.89 g/cm3)56.7 kg。

(1)上路床松鋪15 cm：1÷0.15=6.67(m2)=2.6 m×2.6 m；

(2)下路床松鋪22.5 cm：1÷0.225=4.44(m2)=2.1 m×2.1 m；

(3)下路床松鋪25 cm：1÷0.25=4(m3)=2 m×2 m。

根據(jù)每m2的水泥用量，由粉料撒布車均勻撒布水泥。路床填筑為：下路床填筑3%水泥土，松鋪厚度為25 cm?，F(xiàn)場劃網(wǎng)格2 m×2 m。

3.5.2 拌和水泥土

水泥土的拌和采用冷再生路拌機進行拌和并補充灑水，檢測填料的含水量為18%。拌和時設(shè)專人跟蹤拌和機，隨時檢查拌和深度并配合操作人員調(diào)整拌和深度。相鄰拌和邊重疊拌和寬度為25 cm。拌和時由試驗室及時檢查含水量，使含水量較大于最佳含水量4%～5%；若含水量不夠，及時灑水進行調(diào)整。

水泥土拌和用冷再生機拌和2次，第一次拌和由路基內(nèi)側(cè)向外側(cè)拌和，第2次拌和由路基外側(cè)向內(nèi)側(cè)拌和。混合料拌和均勻后色澤一致，沒有灰條、灰團和花面，沒有水泥積“窩”，且水分合適和均勻。

3.6 碾 壓

水泥土混合料拌和均勻后，先采用推土機粗平、粗壓一遍以暴露其潛在的不平整部位，隨后用平地機進行精平。每次平整均需按照要求的坡度和路拱進行。

平地機精平后，采用22 t壓路機振動碾壓，振動壓路機沿一個方向振動后沿原軌跡再振動返回。由低處至高處碾壓，碾壓時重疊1/3輪跡，以輪跡布滿一個作業(yè)面為一遍，必須達到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。第1遍為無振動靜壓，再開始振動碾壓4遍。

將開始撒布水泥到填筑碾壓的時間控制在4 h之內(nèi)完成，應(yīng)確保壓實在最佳條件下抓緊碾壓一次性壓實成功。

3.7 壓實度檢測

路床每層填筑壓實完成后，質(zhì)檢人員會同試驗人員進行壓實度檢測，壓實度測定采用灌砂法，檢測工作嚴(yán)格按照相關(guān)試驗規(guī)程的規(guī)定進行，檢測合格后進行下一層的填筑[5]。

3.8 養(yǎng)護及彎沉值檢測

水泥土填筑后采用覆蓋塑料薄膜的方式保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生期不得少于7 d，養(yǎng)生期間不得使水泥土過濕或過干并控制好交通，除灑水車外，應(yīng)封閉交通。養(yǎng)護到期后路床彎沉值一般為50～85(0.01 mm)，滿足河北省交通廳提出的彎沉值指標(biāo)要求。

4 結(jié) 語

津石高速公路津冀界至保石界段率先采用粉料撒布車撒布水泥+路面冷再生機+壓路機機械路床水泥土填筑工藝，每班完成300～400 m(11 000～14 000 m2)的工程量。施工標(biāo)準(zhǔn)化程度高，滿足環(huán)保要求，工效高、黏土塊粉碎徹底，水泥土拌和均勻性好，深度滿足要求?？晒?jié)省施工工期和材料用量，提高路基彎沉值效果明顯，該新型機械組合施工多次受到河北省交通廳、省質(zhì)監(jiān)站領(lǐng)導(dǎo)的好評，所取得的經(jīng)驗可為類似工程施工借鑒參考。