論水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石底基層施工技術(shù)

張開興

摘要 為解決傳統(tǒng)水穩(wěn)碎石底基層材料成本高、備料時間長的難題，通常采用風(fēng)化砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)底基層料中的石屑、部分碎石的方案。文章針對水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石底基層施工技術(shù)進(jìn)行研究，結(jié)合實例項目通過工藝原理及流程對施工技術(shù)要點進(jìn)行分析，提出相關(guān)施工質(zhì)量控制要點及經(jīng)濟(jì)效益分析。實踐證明：水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石底基層施工技術(shù)顯著節(jié)約了材料成本，減少了當(dāng)?shù)厮槭瘓龅拈_采，對周邊環(huán)境進(jìn)行了有效的保護(hù)，符合節(jié)能環(huán)保理念。

關(guān)鍵詞 水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂;底基層;級配;成本;養(yǎng)生;環(huán)境保護(hù)

中圖分類號 U416.214 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）13-0068-03

0 引言

隨著我國工程建設(shè)的飛速發(fā)展，公路路面工程越來越多，提升基層承載力、穩(wěn)定性成為公路工程安全使用的重要前提。水泥穩(wěn)定粒料的使用，成功改善了傳統(tǒng)路基透水性差、變形控制難等技術(shù)難題。此外，水泥穩(wěn)定粒料基層具有取材便捷、能耗低、成本低廉等特點，在大量工程實踐中得到了運用[1-2]。該文結(jié)合實際工程案例，對風(fēng)化砂摻碎石底基層工藝原理、工藝流程、施工技術(shù)要點等進(jìn)行了探討，并總結(jié)了其質(zhì)量控制要點。

1 工程概況

某高速公路，全長133.9 km，全線底基層設(shè)計結(jié)構(gòu)均為水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石底基層。其中一段起訖樁號為K0-293.929～K26+800，全27.09 km，底基層寬度為11～12.3 m，厚度為18 cm，共計651 975 m2，底基層工期6個月。

2 工藝原理

使用取材廣泛、成本低廉的風(fēng)化砂摻配水泥碎石作為原材料施工底基層，將風(fēng)化砂摻入適當(dāng)比例水泥碎石，優(yōu)化了風(fēng)化砂級配，提高其物理力學(xué)性能。水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂強(qiáng)度形成是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，而其中最主要的是水泥的水化膠結(jié)作用[2]。在水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石中，水泥材料起到膠凝、粘結(jié)碎石骨料的作用，通過壓路機(jī)壓實，能夠保證粒料緊密膠凝在一起。水泥膠結(jié)混合粒料除具有良好的透水性之外，其在繁重的交通荷載和外界溫度等作用下，還能夠保持良好的承載性能。

3 施工工藝流程

穩(wěn)定粒料基層施工主要采用機(jī)械化施工，其主要工序包括：穩(wěn)定粒料拌和、運輸、攤鋪和碾壓等步驟，完成攤鋪和碾壓之后應(yīng)及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并做好交通限制工作，避免齡期內(nèi)上部車輛行駛造成不良影響。工藝流程圖如圖1所示。

4 施工技術(shù)要點

4.1 施工材料及施工設(shè)備

主要材料及主要設(shè)備要求見表1及表2。

4.2 混合料拌和

（1）混合料拌和選用WCB600振動式拌和機(jī)作業(yè)，拌和前試驗室應(yīng)及時對原材料含水率、碎石級配等進(jìn)行檢測，并核對配合比的準(zhǔn)確性[4]。

（2）混合料使用電子計量器進(jìn)行稱重，并做好最優(yōu)含水率的控制。

（3）拌和完成后通過料斗進(jìn)行篩分，同時對料倉進(jìn)行了創(chuàng)新性改進(jìn)：在傳送帶進(jìn)入料倉的位置前設(shè)置擋板，避免混合料出現(xiàn)離析等質(zhì)量問題。

4.3 混合料運輸

（1）混合料運輸配置了自卸車輛，提升了運輸效率;車輛運輸前應(yīng)做好車況、相關(guān)手續(xù)的檢查，保證混合料運輸順利完成。

（2）裝混合料時，不能裝滿成尖堆;車輛裝料應(yīng)有序進(jìn)行，保持裝料過程前后移動分層裝車，減少由于混合料離析造成的質(zhì)量問題。

（3）車輛應(yīng)及時將混合料運輸?shù)浆F(xiàn)場攤鋪，嚴(yán)禁出現(xiàn)車輛在已成型的路基上面調(diào)頭，必須倒車至攤鋪機(jī)前。

（4）車輛運輸過程應(yīng)做好覆蓋措施，防止水分散失、雨水浸泡;運輸時間應(yīng)控制在2 h內(nèi)，避免中途時間過長造成混合料初凝。

4.4 攤鋪機(jī)攤鋪

（1）攤鋪車輛通過掛線措施，保持其行車線路與設(shè)計線路一致;攤鋪厚度、標(biāo)高的控制：該工程采用掛Φ4鋼絲作為玄線，對攤鋪混合料的標(biāo)高進(jìn)行控制，保證攤鋪均勻。

（2）攤鋪施工采用2輛攤鋪機(jī)梯隊作業(yè)，攤鋪連續(xù)有序進(jìn)行：1）兩臺攤鋪機(jī)前后相距10 m;2）前行攤鋪車輛內(nèi)外側(cè)分別采用鋼絞線、導(dǎo)梁裝置進(jìn)行抄平，攤鋪厚度嚴(yán)格按照設(shè)計橫坡進(jìn)行控制;3）后行攤鋪車輛，通過滑靴法控制已完成面標(biāo)高和平整度;4）前后攤鋪機(jī)應(yīng)保證其攤鋪搭接長度不少于10 cm，并通過人工輔助修整。

（3）攤鋪車行車速度、攤鋪厚度、松鋪系數(shù)等施工參數(shù)，須保持前后一致。攤鋪速度宜保持在1.5 m/min左右，攤鋪時要盡量保持勻速進(jìn)行，不停頓、不間斷。

（4）攤鋪作業(yè)過程中，應(yīng)保證其布料桿的3/2以上置于混合料控制面以內(nèi);該工程攤鋪機(jī)采取改進(jìn)裝置，在擋板下部增設(shè)鎖鏈，有效降低了碎石混合料的離析率;攤鋪作業(yè)過程中，應(yīng)配置專門人員進(jìn)行離析部位處理，減少細(xì)集料集中造成的質(zhì)量問題。

（5）為保證底基層的連續(xù)攤鋪，現(xiàn)場等候運輸車輛不少于5輛。

（6）攤鋪完后應(yīng)檢測標(biāo)高，保證攤鋪質(zhì)量。通過穩(wěn)定碎石粒料基層的上、下層的高程檢測，實現(xiàn)對其標(biāo)高的控制，確保其合格率控制在90%以上。

（7）根據(jù)以往施工經(jīng)驗暫定水泥風(fēng)化砂的松鋪系數(shù)為1.31，即松鋪厚度為18*1.31=23.58 cm。施工時嚴(yán)禁人為對鋼絞線干擾，造成表面平整度差。

4.5 混合料碾壓

攤鋪施工段劃分間距為50 m，碾壓前應(yīng)保證混合料的含水率控制在最優(yōu)含水率±1%。

（1）碾壓施工應(yīng)按照靜壓、微振、強(qiáng)振、靜壓的順序開展作業(yè);該工程首先使用YZ25C振動壓路機(jī)進(jìn)行靜壓施工，完成第一遍靜壓之后再進(jìn)行梯隊振動碾壓施工。

（2）碾壓過程中，縱向保持交錯進(jìn)行，并保證接頭部位呈45°角搭接;混合料碾壓應(yīng)由低到高進(jìn)行碾壓，保證先弱振1遍后強(qiáng)振。

（3）高溫條件下，基層穩(wěn)定粒料碾壓施工容易出現(xiàn)水分散失問題。采用振動碾壓、鋼輪碾壓設(shè)備的可以正常作業(yè)，采用膠輪碾壓機(jī)械時，應(yīng)先對碾壓面噴霧補(bǔ)水，隨后再進(jìn)行碾壓作業(yè)[5]。

（4）碾壓過程中，壓路設(shè)備應(yīng)保持勻速作業(yè)，嚴(yán)禁急速啟動或剎車;對于完成碾壓的路段，應(yīng)做好交通管制，避免施工車輛調(diào)頭、轉(zhuǎn)彎等造成破壞;對于碾壓過程中混合料基層出現(xiàn)的鼓起、松散等質(zhì)量問題，應(yīng)及時返工處理。

（5）膠輪壓路機(jī)碾壓完成之后，應(yīng)使用平板夯對邊緣部位進(jìn)行夯實處理;該工程路基邊緣部分混合料夯實使用ZH-4平板夯進(jìn)行壓實，夯實完成后及時檢測其壓實度，保證壓實度滿足設(shè)計規(guī)定。

（6）完成壓實作業(yè)之后，路基兩側(cè)采用42.5號水泥漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)澆筑，減少由于后續(xù)施工作業(yè)造成的破壞。

4.6 養(yǎng)生及交通管制

完成混合料的碾壓作業(yè)之后，應(yīng)做好養(yǎng)生和交通控制工作，避免成品的破壞。

（1）完成碾壓后，采用人工鋪設(shè)土工布的方案進(jìn)行防護(hù)，土工布0.5 m×0.5 m網(wǎng)格內(nèi)使用4 kg砂袋壓邊固定。

（2）覆蓋2 h之后，應(yīng)及時灑水養(yǎng)護(hù)，保持基層完成施工后7天內(nèi)處于濕潤狀態(tài)。

（3）養(yǎng)生過程中，嚴(yán)格控制交通狀態(tài)，避免車輛行駛造成破壞[6]。

5 質(zhì)量控制要點

（1）攤鋪過程中，非人為因素中斷超過2 h，應(yīng)留設(shè)橫縫，橫縫要求與中線垂直;基層留置橫向接縫部位，其碾壓施工應(yīng)先進(jìn)行橫向碾壓作業(yè)，隨后縱向碾壓施工，避免壓路機(jī)直接碾壓先鋪層，導(dǎo)致橫縫周圍出現(xiàn)開裂破壞。

（2）碾壓施工過程，要求振動碾壓不超過現(xiàn)鋪區(qū)域，避免造成先鋪層結(jié)構(gòu)破壞;對于平整度差的部位，應(yīng)優(yōu)先使用細(xì)料填補(bǔ)，并采用振動碾壓、膠輪碾壓等措施，保證壓實度[7]。

（3）半幅道路施工過程中，其中部應(yīng)設(shè)置方木進(jìn)行分隔，嚴(yán)禁通過填土的方式進(jìn)行支護(hù)。

（4）施工參數(shù)指標(biāo)嚴(yán)格依據(jù)表3要求控制，具體包括施工段的壓實系數(shù)、平整度、橫坡、含水量、級配、材料強(qiáng)度等內(nèi)容。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

該高速公路一施工段底基層共651 975 m2，目前采用水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石施工工藝施工底基層，該工藝對比傳統(tǒng)水穩(wěn)碎石施工節(jié)約了大量的材料成本，經(jīng)濟(jì)效益對比見表4。

經(jīng)過對比分析，采用水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石施工工藝可節(jié)約材料費用共991萬元。

6.2 社會效益

和傳統(tǒng)工藝相比，使用該施工技術(shù)大幅度降低了工程成本，縮短了工期，確保了施工質(zhì)量并降低了安全風(fēng)險，為底基層施工提供了有價值的借鑒，取得了良好的社會效益[8]。應(yīng)用該施工技術(shù)實施的文萊高速路面十四標(biāo)，在工期緊、任務(wù)重的施工條件下，應(yīng)用該施工技術(shù)施工，受到業(yè)主、監(jiān)理、同行的一致好評，為文萊高速的建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

6.3 節(jié)能環(huán)保效益

和傳統(tǒng)工藝相比，該施工技術(shù)使用材料來源廣泛，減少了碎石的開采及施工揚塵，降低了聲、光、氣、塵、油對環(huán)境的污染和能源的消耗，施工幾乎無廢液、廢料，減少了對環(huán)境的污染[9]。

該施工技術(shù)滿足國家關(guān)于建筑節(jié)能工程的有關(guān)要求，有利于推進(jìn)（可再生）能源與建筑結(jié)合配套技術(shù)研發(fā)、集成和規(guī)?；瘧?yīng)用[10]。

7 結(jié)論

（1）水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石底基層施工技術(shù)，解決了用傳統(tǒng)水穩(wěn)碎石底基層材料成本高、能耗高、存在環(huán)境污染的問題，并達(dá)到了提升項目整體效益的目標(biāo)。

（2）通過采用風(fēng)化砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)底基層料中的石屑及部分碎石，減少了當(dāng)?shù)厮槭瘓龅拈_采與現(xiàn)場揚塵，對周邊環(huán)境進(jìn)行了有效的保護(hù)，符合節(jié)能環(huán)保理念。

（3）現(xiàn)場施工通過對攤鋪機(jī)布料器的創(chuàng)新性改進(jìn)，提高了水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂混合料的質(zhì)量，解決了混合料攤鋪過程中出現(xiàn)離析等質(zhì)量通病的難題。

（4）采用該技術(shù)施工的底基層具有足夠高的強(qiáng)度，能夠適應(yīng)重交通量路面底基層的需要，并且具有很好的水穩(wěn)定性和凍穩(wěn)性。該方案適用于各級公路底基層施工，特別適用于當(dāng)?shù)仫L(fēng)化砂豐富的地區(qū)。

參考文獻(xiàn)

[1]戴勇， 周炳， 趙凌鷗， 等. 水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石在文萊高速底基層中的應(yīng)用[J]. 工程技術(shù)研究， 2019（21）： 109-110.

[2]楊俊， 許威， 張國棟， 等. 水泥穩(wěn)定廢棄風(fēng)化砂無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)， 2014（5）： 52-56.

[3]李喆， 張志清. 免振壓水泥穩(wěn)定碎石基層配合比設(shè)計與施工方法[J]. 公路， 2018（1）： 47-50.

[4]杜志鵬. 水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用[J]. 交通世界， 2021（35）： 30-31.

[5]楊麗. 公路路面水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制要點[J]. 山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報， 2022（2）： 35-38.

[6]王拴保. 高速公路同步碎石下封層施工技術(shù)[J]. 中國公路， 2020（10）： 96-97.

[7]張獻(xiàn)東， 張春華， 林偉. 水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂摻碎石路面底基層施工技術(shù)探討[J]. 公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）， 2017（S1）： 94-96.

[8]郭剛， 李浩， 李證吉. 水泥穩(wěn)定碎石基層產(chǎn)生收縮裂縫的原因及策略分析[C]//. 2021年工業(yè)建筑學(xué)術(shù)交流會論文集， 2021： 720-721+703.

[9]陳財明， 朱永強(qiáng)， 李連生. 骨架密實型水泥穩(wěn)定級配碎石底基層施工技術(shù)要點[C]//. 2013年二省二區(qū)大型橋梁學(xué)術(shù)交流會論文集， 2018： 108-110.

[10]蔣樹勤. 濱海地區(qū)冬季施工路面基層質(zhì)量控制措施[C]//. 養(yǎng)護(hù)與管理， 2016： 33-38.