水泥穩定砂礫石公路基層的施工工藝與施工質量控制技術研究

李定梅

(湖南省湘筑工程有限公司)

1 水泥穩定砂礫石基層混合料的路用性能分析

膠結料的膠結作用和砂礫顆粒嵌擠作用是水泥穩定砂礫基層的強度賴以形成的基礎。對天然級配砂礫和級配1#混合料進行試驗，主要是為了分析水泥穩定砂礫石基層混合料路用性能和水泥劑量等級配之間的關系。某市管陶標號為32.5的金泰水泥作為主要的測試材料，分別編號為A、B1、B2，各選取 4% 、5% 、6% 的劑量。

(1)力學性能

劈裂強度、抗壓強度等是研究水泥穩定沙礫石強度特性的主要內容。見表1。

表1 抗壓強度、劈裂強度試驗結果

(2)剛度特性

本文根據《公路工程無機結合穩定材料試驗規程》，采用承壓板法對路面設計中一個很重要的參考指標即基層的回彈模量繼續試驗。結果顯示B1、B2級配相同，水泥劑量與回彈模量成正比，回彈模量隨著水泥劑量的增加而逐漸增加，水泥劑量在一定程度上能較大影響到回彈模量。集料級配能夠較大影響水泥穩定超大粒徑砂礫石的抗壓回彈模量。

(3)抗凍性能

半鋼性基層材料在凍融循環反復作用下，強度會逐漸的降低。試驗表明，抗壓強度與水泥穩定超大粒徑砂礫石的抗凍性能之間不存在很大的關系，反而集料的級配卻對其有較大的影響。

2 水穩穩定砂礫石公路基層施工工藝

2.1 工程概況

本文依托工程和試驗路段分別為二級公路和基層樁號為K117+900～K118+500的水穩砂礫石。依水穩超大粒徑砂礫石的設計標準，壓實厚度必須是18 cm，具體的配備比例為“水泥∶砂礫石=5∶100”。5.4%是混合料的最佳含水量，2.386 9/cm3的最大干密度。40 cm水穩超大粒徑砂礫基層+20 cm超大粒徑砂礫底基層+9 cm厚瀝青混凝土+土基為試驗路段路面的結構。

采用32.5級礦渣硅酸鹽水泥作為主要的供應原材料，其主要特點是初凝時間和終凝時間分別為4 h以上和6 h以上。

2.2 施工工藝流程及要求

施工工藝流程：準備下承層——測量放樣、架設鋼絲——混合料集中拌和——混合料運輸——混合料的攤鋪——混合料的碾壓——養生。

(1)準備下承層

超大粒徑砂礫石是下承層的主要材料，下承層在攤鋪之前必須清理表面的雜物和松散處，以消除路面任何的松散和軟弱點，并適量加以撒水保持濕潤，達到路面平整和堅實的目的。

(2)水泥穩定砂礫石混合料的拌和

必須配備具有齊全、有效的配料和計量功能的拌和設備，還必須安裝對超粒徑砂礫石進行剔除的篩子，一般安在砂礫料倉上方。下料狀況需配備工作人員進行時刻監督，以防卡堵現象的出現，工作人員的配備一般各料斗設2名足已;一旦發生卡堵，需馬上告知拌和室人員終止配料，并安排人員在傳送帶處對過料情況進行監督，揀出造成卡堵的大粒徑砂礫石，保證配料的整體質量。

試驗員在拌和現場必須在不同的時段測出場原材料的含水量，時間斷主要是以當天天氣情況和每天早、中、晚為主，而且拌和必須是在以實驗室給出的配比標準下嚴格進行。為了彌補運輸過程中損失掉的水分，一般出場混合料中的含水量最好是高于最佳含水量2%左右。

(3)水泥穩定砂礫石混合料的裝車及運輸

水穩砂礫石混合料經過拌和之后，需運至施工現場，在用出料斗出料裝入自卸車時，不能裝成尖堆狀。汽車在拌和機向運料車放半料時必須每卸一盤混合料就挪動一下進行位置移動，裝料分兩層，采用三點式，為減少混合料的離析，正確的裝料順序應該為前、后、中，在運輸過程中要對混合料進行覆蓋，以防止含水量的損失。

(4)水泥穩定砂礫石混合料的攤鋪

采用攤鋪機對水穩砂礫石基層進行攤鋪，而且進行標高、橫坡度和平整度控制需利用到基準鋼絲。

(5)水泥穩定砂礫石的碾壓

在對水泥穩定砂礫石進行碾壓時，需采取先輕后重，從兩邊向中間，從低處到高處的程序，而且在碾壓的過程中，后輪重疊1/2輪寬，由試驗提供碾壓遍數和速度的主要參考數據。

3 水泥穩定砂礫石基層施工質量控制技術

3.1 基層平整度的控制技術

(1)混合料離析

導致混合料離析的主要原因是混合料配合比設計的不合理。假使混合料中各粒徑集料分布不均勻，以致引發離析，這必定是由混合料級配的設計不合理造成的，而能夠采用的砂礫石最大粒徑也只有80 mm。

(2)混合料含水量

由于集料表面水膜的表面張力主要是提供集料之間的相互粘結作用，所以應該根據當天情況在混合料拌和時適當的將含水量調整至合適的比例。集料表面水膜較薄或不能形成水膜時，一般都是混合料含水量過低，以致粗集料上表面水膜缺乏張力而無法粘結住細集料;而當混合料有較高的含水量時，集料表面的水呈流動狀態，會產生一種潤滑的效果，使粗集料和細集料之間更無法粘結，產生分離。

(3)機械設備原因產生的混合料離析

由于攤鋪機車廂內兩側的離析集料在攤鋪時，過多的附著在接料斗兩側，致使鋪出材料離析;大集料在攤鋪機螺旋輸送器旋轉供料給兩側時的輸送速度比小集料的速度快，所以導致集料集中在兩側。

(4)接縫處理不當

接縫處在很大程度上能影響了水泥穩定超大粒徑砂礫石基層的平整度，檢查試驗路段的施工質量，需要從接縫處著手，接縫一般包括橫向和縱向接縫，而往往是橫縫影響平整度較多，具體主要是在搭接處理攤鋪工作段上。

搭接又包括新段與新段和舊料之間的搭接。在處理新段與新段的搭接時，事先沒有預留5～8 cm的長度，而是將前段攤鋪整平的基層全部壓鄉光。而新舊段之間的搭接也容易出現問題，如果新舊路面搭接不成功，出現不平整的情況，那一般是事先沒有處理好舊段，就直接將混合料攤鋪在舊段的路面上。以上兩種搭接的錯誤方法都會造成接縫處處理不當，進而影響其平整度。

3.2 控制基層平整度的對策

(1)盡量對配合比設計進行優化。

(2)使材料離析現象的出現率降至最低水平。

(3)要對拌和、攤鋪設備的工藝參數進行調整，盡可能的將機械設備產生的混合料離析的發生率減少到最小程度。

(4)掌握機械特性，提高機械管理水平。

(5)必須嚴格控制級配砂礫石混合料含水量的分量，每次施工都應該以當天的情況為標準，含水量一般都應控制在高于最佳含水量1%～2%的范圍之內。

(6)優化施工組織設計，合理組織施工，采用適當的方法處理接縫，做好接縫的搭接。

3.3 基層壓實效果的主要影響因素和控制措施

(1)含水量的影響

要想獲得最好的壓實效果，就必須保持混合料的最佳含水量，這樣才能以最小的壓實功獲取最大效益，同時也能使粒料的干密度達到最大，也就是說只有保持最佳含水量，才能促使水泥穩定基層的密實度達到最佳效果。

(2)壓實功

隨著壓實功的增大，同一種土的最佳含水量就會不斷減小，最大干容重反而逐漸提高，即含水量相同時，壓實功能與土基密實度之間存在正比關系，土基密實度隨著壓實功的增加而增加。但是這種關系也有一定的限度，雖然在壓實過程中必須要有足夠的壓實功，但是土的壓實度卻不能純粹的靠增大壓實功來提高。

(3)平整度

要想均勻的壓實基層混合料，就需要其具有良好的平整度，才能確保壓實效果。

(4)碾壓層的厚度和碾壓遍數

在土質、含水量和壓實功能不變的條件下，通過對土層不同深度的密實度的檢測，我們得知：土層深度越高，密實度就越低，密實度最高是在表層5 cm處。而且采用的壓實工具不同，有效壓實深度也會有所不同，路基分層壓實的厚度在不同的土質、壓實工具類型和土基壓實的基本要求下，一般都規定了具體的數值，通常情況下，12～15 t光面壓路機，最好控制在25 cm以內，夯實最多20 cm，振動壓路掃L或窮擊和L，以50 cm為上限最佳。

4 試驗路段基層檢測試驗分析

試驗路觀測項目主要有裂縫率、平整度、強度、彎沉、回彈模量和壓實度的檢測，結果見表2。

表2 試驗路觀測結果

回彈模量檢測：采用承載板法對抗壓回彈模量進行試件測試，需嚴格執行《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTGE51-2009)中的相關規定，以路面材料強度試驗儀為試驗儀器設備?；貜椖Ａ恐狄姳?。

表3 基層回彈模量值

規范要求模量值必須在1 100～1 500 MPa之內，回彈模量值都達到了此標準。

壓實度檢測：以往測定填土密度的壓實度測定方法，一般而言，主要包括灌砂法、灌水法、環刀法以及核子濕度密度儀，而采用最多的路基壓實度檢測方法是灌砂法和環刀法兩種。試驗路段壓實度檢測結果見表4。

表4 試驗路段壓實度檢測結果

檢測結果：測點數6點，測點頻率1點/100 m，平均值98.0%，規定值97%，合格率100%。

5 結語

作為路面基層的水穩超大粒徑砂礫石，為研究其質量控制指標和控制措施以及探索出新的施工工藝步驟，本文以現行施工規范為基礎，著眼于天然砂礫施工控制的技術關鍵點，對其進行了研究分析，并經過技術經濟分析得出質量較高的二級公路基層的修筑，水泥穩定超大粒徑砂礫完全可以勝任，且具有造價低廉的特點，推廣應用前景大好。而且，需要用更多的工程實踐對這些研究成果和應用經驗進行檢驗，并因為各地之間的材料存在較大差異，一個地區只能借鑒和參考其他地區的成功經驗，而不是進行完全復制。

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［1］馮立群，梁乃興，等.天然砂礫路用性能及施工控制技術研究項目總報告［M］.2005.

［2］曹社堂.超大粒徑砂礫石壩料填筑標準的近似確定［J］.安徽建筑，1999，(12).

［3］凌云，吳梁.砂礫石混合料的壓縮固結特性研究［J］.施工機械、施工技術，2008，(12).