探討水泥穩(wěn)定碎石大厚度整體攤鋪碾壓技術(shù)

王 杰

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

近年來，我國(guó)高速公路發(fā)展迅速，水穩(wěn)碎石基層被廣泛應(yīng)用于道路工程建設(shè)中，傳統(tǒng)施工工藝采用兩層攤鋪、碾壓的方式進(jìn)行施工，整體性較差[1-2]。該文采用水穩(wěn)碎石大厚度整體攤鋪碾壓技術(shù)，提升了道路結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、路面結(jié)構(gòu)平整度、壓實(shí)度，簡(jiǎn)化施工流程，縮短施工周期，降低建設(shè)成本，促進(jìn)我國(guó)公路工程建設(shè)的發(fā)展[3-4]。

1 工程概況

某高速公路工程設(shè)計(jì)為雙向四車道，設(shè)計(jì)車速100 km/h，路基寬26 m。道路橫斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：4 cm細(xì)粒式上面層+6 cm 中粒式中面層+8 cm 粗粒式下面層+0.6 cm，設(shè)計(jì)總厚度為91.8 cm。

該項(xiàng)目路面結(jié)構(gòu)36 cm 5%水泥穩(wěn)定碎石基層，傳統(tǒng)施工方式采用兩次攤鋪，施工效率較低。為確保施工質(zhì)量，提升施工進(jìn)度，決定采用一次攤鋪成型施工工藝，運(yùn)用該工藝實(shí)施三次試驗(yàn)路施工，先后在K78+800～K79+080右幅、K85+400～+860 右幅、K89+950～K90+100 右幅（以下簡(jiǎn)稱第一次、第二次、第三次），試驗(yàn)段長(zhǎng)度依次為270 m、460 m、150 m。

2 施工工藝流程

水泥穩(wěn)定碎石基層工藝流程見圖1。

圖1 水泥穩(wěn)定碎石基層工藝流程圖

3 試驗(yàn)路施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 原材料的控制

水泥穩(wěn)定碎石基層的性能是由各種原材料的性能決定的，各組成材料強(qiáng)度應(yīng)滿足要求，溫縮及干縮性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并具有良好的和易性[5]。設(shè)計(jì)水泥劑量為5.0%，該工程結(jié)合材料干濕度及相關(guān)指標(biāo)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)配合比，經(jīng)審批通過后進(jìn)行批量生產(chǎn)施工。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.0 MPa。原材料性能標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）水泥：結(jié)合水穩(wěn)碎石基層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，水泥選用標(biāo)準(zhǔn)為：初凝≥3 h，終凝≥6 h，強(qiáng)度不低于32.5 級(jí)，3 d 抗壓強(qiáng)度超過10 MPa。

（2）碎石：按照設(shè)計(jì)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，按照粒徑不同，可將碎石分成四個(gè)不同級(jí)別，即：1#料（19～31.5 mm）、2#料（9.5～19 mm）、3#料（4.75～9.5 mm）、4#料（0～4.75 mm）[6]。

（3）水：該工程混合料拌和用水為潔凈、酸堿度適中的飲用水，經(jīng)綜合檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。

3.2 水泥穩(wěn)定碎石基層配合比的設(shè)計(jì)

通過試驗(yàn)對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層配合比進(jìn)行確定，結(jié)合中心試驗(yàn)室核查批準(zhǔn)的配合比實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)配比控制。具體配比參數(shù)如表1 所示。

表1 經(jīng)中心試驗(yàn)室核查批準(zhǔn)的配合比表

3.3 水泥穩(wěn)定碎石基層松鋪系數(shù)

水穩(wěn)基層施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)及底基層組織施工放樣，將施工區(qū)域所有中線及邊線位置準(zhǔn)確定位，并設(shè)置控制樁，每間隔10 m 設(shè)置一個(gè)測(cè)量斷面，各斷面分別距中線2 m、6 m、10 m 位置處設(shè)置B1、B2、B3三個(gè)標(biāo)高控制點(diǎn)。并依次測(cè)量下承層標(biāo)高H地、攤鋪后標(biāo)高H松、壓實(shí)后標(biāo)高H實(shí)，最后算出松鋪系數(shù)：

該工程初期施工厚20 cm 水泥穩(wěn)定碎石，松鋪系數(shù)按1.30 實(shí)施控制，施工80 m 后經(jīng)檢測(cè)需修正，修正后按1.36 松鋪系數(shù)實(shí)施正式施工，經(jīng)換算，設(shè)計(jì)厚度36 cm，所需松鋪厚度為36 cm×1.36=48.9 cm。

4 水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 下承層準(zhǔn)備

水穩(wěn)碎石基層施工前，應(yīng)先進(jìn)行清表工作，確保下承層無雜物及建筑材料，基層攤鋪前，應(yīng)在表面噴灑適量的水，保持表面濕潤(rùn)、無積水[7]。

4.2 拌和站質(zhì)量控制

混合料拌和質(zhì)量直接決定水泥穩(wěn)定碎石基層的承載能力，對(duì)道路整體穩(wěn)定性具有重要作用。

（1）混合料拌制方式為集中廠拌，采用特定廠家的原材料，并經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)合格，集料粒徑及級(jí)配等級(jí)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，混合料配合比符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）結(jié)合原材料含水量、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境對(duì)混合料配合比實(shí)施科學(xué)調(diào)整，確保其配合比滿足實(shí)際施工需求，嚴(yán)格保證混合料拌和質(zhì)量。

（3）相關(guān)試驗(yàn)檢驗(yàn)人員應(yīng)及時(shí)檢驗(yàn)成品拌和料配合比，嚴(yán)格控制配合比，確保滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 混合料的運(yùn)輸。

混合料運(yùn)輸應(yīng)選擇載重量較大的自卸汽車，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工需求，合理配備運(yùn)輸車數(shù)量，確保運(yùn)輸車滿足拌和及攤鋪需要，保證現(xiàn)場(chǎng)施工順利。

混合料運(yùn)輸時(shí)運(yùn)輸車應(yīng)封閉嚴(yán)密，防止中途灑落污染道路，并能控制水分蒸發(fā)。若運(yùn)輸過程中運(yùn)輸車發(fā)生故障，應(yīng)及時(shí)在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)輸，若時(shí)間過長(zhǎng)，應(yīng)拉回拌和站廢棄處理[8]。

4.4 攤鋪及碾壓

攤鋪及碾壓工序，施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）水穩(wěn)層施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制各種集料配比，確保配料精確、拌和均勻、攤鋪平整，防止集料出現(xiàn)離散現(xiàn)象，當(dāng)拌和料含水量滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，及時(shí)實(shí)施碾壓。

（2）采用流水施工模式組織現(xiàn)場(chǎng)施工，確保各工序銜接，盡可能縮短混合料拌和與碾壓間隔時(shí)間。防止時(shí)間間隔過長(zhǎng)，影響碾壓效果。

（3）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)具、運(yùn)輸車、施工人員配置情況，并綜合考慮水泥終凝時(shí)間對(duì)混合料抗壓強(qiáng)度造成的影響，合理劃分施工段長(zhǎng)度。

（4）混合料攤鋪時(shí)，應(yīng)勻速、連續(xù)進(jìn)行，中途不得間斷。攤鋪應(yīng)一次成型，大厚度整體碾壓是施工的關(guān)鍵，最終目標(biāo)是確保水穩(wěn)層承載性能滿足規(guī)范要求，保證道路整體穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。

4.5 養(yǎng)生及交通管制

用毛氈進(jìn)行覆蓋，濕潤(rùn)養(yǎng)生7 d。采用噴淋式灑水養(yǎng)護(hù)，對(duì)灑水量嚴(yán)格控制，確保始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。7 d 灑水養(yǎng)護(hù)后，應(yīng)及時(shí)組織下封層施工，并進(jìn)行交通管制，科學(xué)做好交通導(dǎo)行工作。

5 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

5.1 集料試驗(yàn)檢測(cè)

對(duì)拌和站現(xiàn)場(chǎng)的集料進(jìn)行隨機(jī)抽取檢測(cè)試驗(yàn)，其級(jí)配等級(jí)、針片狀、壓碎值、液限、塑性指數(shù)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.2 水泥劑量滴定EDTA 檢測(cè)情況

水泥劑量最常規(guī)有效的檢測(cè)方式為EDTA 滴定法，該工程采用該方法對(duì)水泥劑量實(shí)施測(cè)定，其設(shè)計(jì)劑量為5.0%，連續(xù)三次現(xiàn)場(chǎng)水泥劑量滴定（EDTA）檢測(cè)數(shù)據(jù)均處于4.5%～5.1%范圍內(nèi)，完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，具體檢測(cè)結(jié)果如表2、表3、表4 所示。

表2 第一次試驗(yàn)路水泥劑量滴定（EDTA）檢測(cè)表

表3 第二次試驗(yàn)路水泥劑量滴定（EDTA）檢測(cè)表

表4 第三次試驗(yàn)路水泥劑量滴定（EDTA）檢測(cè)表

5.3 含水率試驗(yàn)情況

設(shè)計(jì)最佳含水量為4.3%，拌和料含水量為設(shè)計(jì)最佳含水量的0.5%～1%范圍內(nèi)，采用酒精燃燒法對(duì)拌和料含水量實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。測(cè)得試驗(yàn)段含水量處于4.5%～4.7%范圍內(nèi)，略高于最佳含水量的0.2%～0.3%，符合設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)要求[9]。

5.4 碾壓數(shù)遍與實(shí)測(cè)壓實(shí)度關(guān)系

為確定碾壓遍數(shù)和壓實(shí)度之間的關(guān)系，分別采用多種碾壓方式對(duì)壓實(shí)度實(shí)施綜合檢測(cè)，按上層、下層分別檢測(cè)的方式進(jìn)行，上層采用一般檢測(cè)方式，下層則是先鑿除上面19～20 cm，先將下部凹陷區(qū)域體積測(cè)量出來，再進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，其測(cè)量情況如下：

（1）第一次試驗(yàn)路試壓階段壓實(shí)度（設(shè)計(jì)98%）：首先采用13～17 t 鋼輪壓路機(jī)靜壓一遍，測(cè)得壓實(shí)度平均值為82.1%；然后采用32 t 振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)一遍，測(cè)得壓實(shí)度平均值為92.7%；再用37 t 膠輪壓路機(jī)碾壓，測(cè)得壓實(shí)度平均值為95.6%；再改用32 t 振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)，測(cè)得壓實(shí)度平均值為98.1%；最后采用37 t 膠輪壓路機(jī)完成終壓，測(cè)得最終壓實(shí)度平均值為99.6%。

（2）第二次試驗(yàn)路試壓階段壓實(shí)度（設(shè)計(jì)98%）：首先采用13～17 t 鋼輪壓路機(jī)靜壓一遍，測(cè)得壓實(shí)度平均值為92.7%；然后采用32 t 振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)一遍，測(cè)得壓實(shí)度平均值為97.8%；再用37 t 膠輪壓路機(jī)碾壓，測(cè)得壓實(shí)度平均值為101.60%；再改用32 t 振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)，測(cè)得壓實(shí)度平均值為99.4%；最后采用37 t 膠輪壓路機(jī)完成終壓，測(cè)得最終壓實(shí)度平均值為99.4%。

（3）第三次試驗(yàn)路試壓階段壓實(shí)度（設(shè)計(jì)98%）：首先采用13～17 t 鋼輪壓路機(jī)靜壓一遍，測(cè)得壓實(shí)度平均值為92.4%；然后采用32 t 振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)一遍，測(cè)得壓實(shí)度平均值為97.8%；再用37 t 膠輪壓路機(jī)碾壓，測(cè)得壓實(shí)度平均值為99.3%；再改用32 t 振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)，測(cè)得壓實(shí)度平均值為101.1%；最后采用37 t 膠輪壓路機(jī)完成終壓，測(cè)得最終壓實(shí)度平均值為99.7%。

5.5 試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

水泥穩(wěn)定碎石基層7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為4.0 MPa，三次試驗(yàn)段全部按照規(guī)范要求制作標(biāo)準(zhǔn)試件9個(gè)，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.6 鉆取芯樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

三次試驗(yàn)段施工完成后，間隔7 d 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣，抽檢芯樣少數(shù)存在頂端2～4 cm 松散脫落，下部密實(shí)度不足。選擇中間部位進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)其強(qiáng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.7 平整度檢測(cè)

平整度檢測(cè)，第一次試驗(yàn)段合計(jì)檢測(cè)40 處，其中5 處不合格，合格率為87.5%，綜合分析是因施工機(jī)械操作不規(guī)范，松鋪厚度較大，位于47～49 cm 左右，采用32 t 振動(dòng)壓路機(jī)碾壓時(shí)，基層產(chǎn)生擠壓移動(dòng)，導(dǎo)致平整度局部達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，通過加強(qiáng)操作工藝控制；第二次試驗(yàn)段合計(jì)檢測(cè)50 處，其中2 處不合格，合格率為96%；第三次試驗(yàn)段合計(jì)檢測(cè)60 處，其中1 處不合格，合格率為98.3%。

6 結(jié)論

（1）部分芯樣上部2～4 cm 范圍松散脫落、下部密實(shí)度達(dá)不到要求，主要是由于壓實(shí)機(jī)械功率較大，造成基層表面碎裂。第一次試驗(yàn)段碾壓時(shí)，為消除頂面輪跡、凹陷，確保頂部壓實(shí)度，特意采用32 t 壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)2 遍，加劇了頂部骨料碎裂，因此基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，合理控制壓路機(jī)功率及壓實(shí)遍數(shù)十分重要，以免出現(xiàn)過振病害。

（2）結(jié)合壓實(shí)度檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠看出，采用32 t 振動(dòng)壓路機(jī)振壓3 遍后，其壓實(shí)度均超過設(shè)計(jì)值，論證了水泥穩(wěn)定碎石大厚度整體攤鋪碾壓技術(shù)的可行性。

（3）結(jié)合試驗(yàn)路段各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，證明基層壓實(shí)度、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、芯樣完整性完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)試驗(yàn)路段試驗(yàn)論證，水泥穩(wěn)定碎石大厚度整體碾壓，有利于提高路面結(jié)構(gòu)整體性能，值得進(jìn)一步推廣。