VTM(振動壓實試驗法)水泥穩(wěn)定碎石施工簡述

王 雷

(中鐵十局集團西北工程有限公司，陜西西安 710065)

1 榆綏高速公路路面三標(biāo)工程概況

榆綏高速公路路面三標(biāo)標(biāo)段全長32.987 km。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車道高速公路，路面結(jié)構(gòu)層厚度為80 cm。主要有底基層水泥穩(wěn)定碎石，基層水泥穩(wěn)定碎石，下面層ATB-30粗粒式瀝青穩(wěn)定碎石，中面層AC-20 SBS中粒式改性瀝青混凝土，上面層AC-13細(xì)粒式改性瀝青混凝土。

2 施工組織與準(zhǔn)備

1)建立嚴(yán)密的施工管理體系和質(zhì)量保證體系，組建工地試驗室、安全生產(chǎn)調(diào)度指揮中心及相關(guān)規(guī)章制度等。

2)根據(jù)設(shè)計文件、合同任務(wù)及實際條件，編制周密的施工組織設(shè)計，包括制定施工方案、工藝流程、進(jìn)度計劃、機械勞力配置及材料供應(yīng)等。

3)施工機械準(zhǔn)備。穩(wěn)定土拌和設(shè)備:

a.采用600型穩(wěn)定土拌和設(shè)備;

b.進(jìn)料斗5個，料斗間安裝距離55 cm，并用擋板加高隔開，以防止不同規(guī)格集料竄倉;

c.拌和含水量采用渦輪流量傳感器控制，料斗、罐倉裝配高精度電子動態(tài)計量器;

d.配備帶活門漏斗的成品料倉，由漏斗出料直接裝車運輸。攤鋪機:采用徐工 RP950攤鋪機2臺。壓實設(shè)備:配備徐工XSM220單鋼輪壓路機3臺、徐工XP301膠輪壓路機和三一重工YZC13雙鋼輪壓路機以及1臺YZSIA小型手推式振動壓路機。

自卸汽車、裝載機、灑水車:a.配備25 t自卸車20輛，形成不間斷的供料車流;b.ZL50裝載機6臺;c.配備5輛8 t～10 t的灑水車。

3 VTM(振動壓實試驗法)水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計

3.1 配合比設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

1)礦料級配范圍。水泥穩(wěn)定碎石采用強嵌擠骨架密實型級配，見表1。

表1 強嵌擠骨架密實型水泥穩(wěn)定碎石級配

2)強度標(biāo)準(zhǔn)。VTM成型試件的壓實度、7 d無側(cè)限抗壓強度代表值符合表2要求。

表2 水泥穩(wěn)定碎石的壓實度及7 d抗壓強度

3)水泥劑量設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。水泥劑量符合表2規(guī)定范圍的要求。水泥劑量最大不得超過4.5%，否則更換原材料。

3.2 試驗室配合比設(shè)計

1)合成集料級配符合表1規(guī)定。

2)按下列四種水泥劑量配制同一種礦料級配、不同水泥劑量的混合料:a.底基層用:2.5%，3.0%，3.5%，4.0%;b.基層用:3.0%，3.5%，4.0%，4.5%。

3)VTM確定各水泥劑量混合料最佳含水量和最大干密度。

4)按表2中規(guī)定壓實度分別計算不同劑量水泥穩(wěn)定碎石混合料試件應(yīng)有的干密度。按計算的干密度和最佳含水量，采用VTM制備不同劑量水泥穩(wěn)定碎石φ15 cm×h15 cm圓柱體試件，每組試件不小于6個。

5)試件放入溫度(20±2)℃，相對濕度在95%以上養(yǎng)護室內(nèi)養(yǎng)生6 d，取出后浸于(20±2)℃恒溫水槽中，并使水面高出試件頂約2.5 cm。

6)將浸水24 h的試件取出，用軟布吸去試件表面的水分，并量高稱重后，立即進(jìn)行無側(cè)限抗壓強度試驗。無側(cè)限抗壓強度代表值按下式計算:

或:

其中，R0.95為保證率95%的無側(cè)限抗壓強度代表值，MPa;ˉR為該組試件無側(cè)限抗壓強度的平均值，MPa;Cv為該組試件無側(cè)限抗壓強度的變異系數(shù)(以小數(shù)計);S為該組試件無側(cè)限抗壓強度的標(biāo)準(zhǔn)差(保留小數(shù)點后2位)。

7)根據(jù)表2的強度標(biāo)準(zhǔn)和水泥劑量標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適水泥劑量。若達(dá)不到要求，重新調(diào)整配合比或更換原材料進(jìn)行設(shè)計。

8)根據(jù)以上原則分別進(jìn)行了配合比的配制，最終確定配合比見表3～表5。

表3 水泥穩(wěn)定碎石底基層配合比

表4 水泥穩(wěn)定碎石基層配合比

3.3 施工配合比確定與調(diào)整

1)試驗室配合比應(yīng)通過穩(wěn)定土拌和站實際拌和檢驗和不小于200 m試驗段的驗證，根據(jù)攤鋪、壓實以及7 d的現(xiàn)場芯樣情況，確定礦料級配和標(biāo)準(zhǔn)密度。

表5 水泥穩(wěn)定碎石上基層摻加粉煤灰配合比

2)視拌和設(shè)備水泥劑量控制精度，結(jié)合施工中原材料變化和施工變異性等因素，工地實際采用水泥劑量可增加0%～0.5%。

3)每天開盤前，必須檢測原材料級配和天然含水量，檢驗礦料級配準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。并視施工季節(jié)、氣溫和運距等變化，確定拌和含水量。拌合含水量不超過最佳值+0.5%，確保碾壓時含水量接近于最佳含水量，且波動最小。

4 VTM水泥穩(wěn)定碎石施工

1)VTM水泥穩(wěn)定碎石施工兩層水泥穩(wěn)定碎石施工間隔時間不得短于7 d、不宜長于30 d。期間必須加強養(yǎng)生，且應(yīng)始終保證基層表面濕潤。

2)采用流水作業(yè)法施工，確保水泥穩(wěn)定碎石各工序緊密銜接，盡量縮短從拌和到碾壓終了之間的延遲時間。延遲時間不得超過水泥初凝時間。

3)要保持現(xiàn)場攤鋪碾壓含水量接近于最佳含水量。

4)車上的水泥穩(wěn)定碎石混合料必須覆蓋，減少水分損失。

5)應(yīng)盡快將拌成的混合料運送到鋪筑現(xiàn)場。

6)必須調(diào)整攤鋪機和采取措施，以防止水泥穩(wěn)定碎石離析。

7)攤鋪前，應(yīng)將下承層適當(dāng)灑水濕潤，然后撒水泥。水泥用量1袋/100 m2(50 kg/100 m2)。

8)在基層或底基層邊緣采用型鋼立模支撐，且有一定超寬，以保證基層或底基層邊緣壓實度。

9)攤鋪時，采用多機梯隊立模作業(yè)，外側(cè)攤鋪機在前、內(nèi)側(cè)攤鋪機在后，一前一后保證速度、攤鋪厚度、松鋪系數(shù)、路拱坡度、攤鋪平整度、振動頻率等的一致，攤鋪接縫平整。

10)攤鋪過程中，攤鋪機必須開啟振動器和夯錘。振動器振動頻率不得低于30 Hz(4級)，夯錘沖擊頻率不得低于20 Hz(沖程不低于6 mm)，以保證初始壓實度和減少含水量損失。

11)攤鋪過后，必須設(shè)專人立即對所攤鋪混合料表面進(jìn)行檢查。局部粗集料集中部位，必須在碾壓前采用過4.75 mm篩的濕混合料進(jìn)行彌補，并翻拌均勻。

12)碾壓前，必須沿著側(cè)模處將水泥漿灌入基層邊緣混合料中，保證水泥穩(wěn)定碎石(底)基層邊緣強度。

13)直線段碾壓時，壓路機應(yīng)從外側(cè)向路中心碾壓;平曲線有超高路段，由低側(cè)向高側(cè)、自內(nèi)向外碾壓。

14)初壓采用徐工XP301膠輪壓路機在前、雙鋼輪壓路機在后并緊跟每臺攤鋪機進(jìn)行碾壓。碾壓重疊1/2輪寬，碾壓速度應(yīng)為1.5 km/h ～1.7 km/h，碾壓遍數(shù)不少于 2 遍。

15)復(fù)壓采用徐工XSM220振動壓路機，2臺振動壓路機為一組(前后間距可控制在5 m以內(nèi))，統(tǒng)一速度，同步前進(jìn)、同步后退負(fù)責(zé)對1臺攤鋪機攤鋪混合料的碾壓。每組壓路機振碾組合方式:弱振1遍→強振1遍→弱振1遍→強振1遍，壓完半幅為1遍，碾壓遍數(shù)總共8遍。碾壓重疊1/2輪寬，碾壓速度為1.8 km/h～2.2 km/h。

16)初壓、復(fù)壓和終壓作業(yè)應(yīng)密切銜接配合、一氣呵成，中間不得停頓、等候和拖延，也不得相互干擾，以保證在最短時間內(nèi)完成全部碾壓作業(yè)。

17)碾壓作業(yè)必須在水泥初凝前完成，并達(dá)到規(guī)定壓實度，基層表面無明顯輪跡和微裂紋。否則，必須進(jìn)行返工處理。

18)每一段碾壓完成且平整度、壓實度、厚度等質(zhì)量檢查合格后，壓實基層表面應(yīng)及時覆蓋透水無紡?fù)凉げ疾⑺B(yǎng)生。

19)水泥穩(wěn)定碎石壓實完畢，至少養(yǎng)生7 d后方能鋪筑上層。養(yǎng)生14 d后，可移走覆蓋的透水無紡?fù)凉げ迹阡佒蠈又埃瑧?yīng)始終保證基層表面濕潤。

20)土工布覆蓋的養(yǎng)生期間，應(yīng)采取硬隔離措施封閉交通，嚴(yán)禁一切車輛通行。覆蓋養(yǎng)生結(jié)束后，基層上禁止一切超載車輛通行，同時應(yīng)采取措施避免車輛集中快速行駛，以保護基層(底基層)骨料不受破壞。

5 結(jié)語

VTM(振動壓實試驗方法)水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計施工技術(shù)也已逐步成熟，重型擊實試驗方法、靜壓成型試件方法的水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)顯然已經(jīng)落后，不能適應(yīng)當(dāng)前水泥穩(wěn)定碎石基層施工裝備、工藝和技術(shù)水平的要求，也導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石工程實踐中出現(xiàn)一些問題，如壓實度易超百、易產(chǎn)生裂縫等。因此，公路路面基層迫切需要完善的施工技術(shù)(VTM水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計施工技術(shù))來保障和提高路面基層施工質(zhì)量，保證所鋪筑的基層具備平整、耐久的性能，并大幅度減少水泥穩(wěn)定碎石基層收縮裂縫及由此引起路面反射裂縫和水損害。

1)從項目施工中可以得出VTM最大干密度準(zhǔn)確度為99.7%～100.5%，標(biāo)準(zhǔn)差0.2%。表明VTM(振動壓實試驗方法)具有更高的準(zhǔn)確性和精密度。

2)VTM成型試件7 d無側(cè)限抗壓強度平均為現(xiàn)場芯樣強度的0.981倍;各齡期無側(cè)限抗壓強度為現(xiàn)場芯樣強度的0.97倍～0.98倍，表明VTM與壓實工藝更為接近，故采用VTM成型試件更符合實際。

［1］王秉綱，張起森.公路施工手冊·路面［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［2］雒 應(yīng).路基路面施工百問［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［3］劉中林.高等級公路瀝青混凝土路面新技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2002.