骨架密實型水穩碎石在汶馬路的應用

摘要：水泥穩定碎石基層因由于具有強度高、承載力大、抗疲勞性能和抗沖刷性良好、價格低廉等優點而被廣泛運用于高等級公路的持力層。文章介紹了國道317汶馬路LM1標水泥穩定碎石基層施工質量控制手段，以及發現的質量問題及其處理方法。

關鍵詞：骨架密實型；水泥穩定碎石；高等級公路；持力層；汶馬路 文獻標識碼：A

中圖分類號：U416 文章編號：1009-2374（2015）16-0100-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.048

水泥穩定碎石基層因由于具有強度高、承載力大、良好的抗疲勞性能和抗沖刷性以及價格低廉等優點而被廣泛運用于高等級公路的持力層，但因其具有抗變形能力低、脆性大，在溫度或濕度變化時易產生開裂，形成路面反射裂縫等缺點，故如何采取有效措施控制水穩碎石結構層開裂已成為困擾公路使用壽命的一大難題。

傳統水穩碎石因其采用的懸浮密實結構：大量包裹粗集料的水泥、細集料混合物在形成膠凝體并最終成為結晶體的過程中會產生大量的干縮裂縫以及其本身孔隙率相對較小而對于溫度變化會產生較大的溫縮裂縫而急需進行改良。汶馬路的路面設計為4cm AC-13C改性瀝青砼（玄武巖）+6cm AC-20C瀝青砼+同步碎石封層+20cm水泥穩定碎石基層+20cm水泥穩定碎石底基層+15cm級配碎石墊層。水穩碎石設計在吸取了前人的研究成果并適當考慮成本的前提下，采用骨架密實型水穩結構。本文的數據和圖片均采集于汶馬路。

1 施工中的控制措施

1.1 材料的選用

1.1.1 本段采用大邑顯民水泥廠生產的P.C 32.5水泥，檢測指標見表1（本項目設計要求水泥初凝時間大于4h）。

1.1.2 集料。采用粒徑大于5cm的潔凈卵礫石采用鄂破+反擊破+圓錐破扎制的碎石，壓碎值17.5%。碎石顆粒組成滿足設計要求。基層和底基層最大粒徑均按26.5mm控制。場地進行了硬化，做好了排水防止雜質混入材料中，并分級堆放。堆放采用分層堆放的方法，每層設置10°～15°的傾角，運料車依次卸料，每一料堆可以互相連接，待料堆卸滿一層后，用平地機將料堆推平，然后再已推平的料層上在依次卸料，再次推平，一層一層往上堆料，保證材料的均勻性。細集料搭建雨棚遮蓋，防止雨水淋濕。

1.2 配合設計

根據工地實際使用的集料，分別進行水洗法篩分，按顆粒組成進行計算，確定各種集料的組成比例。

1.2.1 擊實試驗。依據《國道317汶川至馬爾康段改建工程施工指導意見》及設計經驗，水泥劑量分別按3.2%、3.7%、4.2%三種比例制備試件，分別采用振動擊實成型法和重型擊實成型法確定各組水穩試件的最佳含水量和最大干密度。

1.2.2 強度試驗。根據試驗確定的最佳含水量和最大干密度，按要求的壓實度（98%）分別采用振動擊實法和靜壓法成型無側限抗壓強度試件。成型混合料試件在20℃±2℃，相對濕度≥95%的條件下養護6天，浸水1天后取出，進行無側限抗壓強度試驗。

靜壓法成型與振動擊實法成型試件無側限抗壓強度試驗結果分別見表4和表5：

根據《國道317汶川至馬爾康段改建工程施工指導意見》中關于水泥穩定碎石基層靜壓法成型無側限抗壓強度代表值不小于3.0MPa且宜控制在3.0～4.5MPa的技術要求（底基層強度宜控制范圍2.0～3.5MPa），考慮到水泥穩定碎石的拌和及現場攤鋪施工控制存在一定程度的變異性，本次水泥穩定碎石混合料設計水泥劑量取3.7%。國道317汶川至馬爾康段改建工程LM1水泥穩定碎石基層配合比設計結果如表6所示：

1.3 拌和

1.3.1 本段拌和采用W-500型帶電子秤的冷拌機進行拌合，確保用量精確。

1.3.2 在施工過程中，做試驗確定了各種天氣條件以及運輸距離的含水量的損失，并在拌合時予以調整，確保碾壓時的含水量緊鄰最佳含水量，不超過1%的偏差。施工完成后及時采用復合養生膜覆蓋養生，防止水分散失。

1.4 運輸

運輸車從接料完成到上料至攤鋪機的全過程中不允許揭篷布，以防止水分的過分散失及集料發生離析。

1.5 攤鋪、碾壓、養生

LM1合同段采用兩臺徐工水穩攤鋪機進行攤鋪。由于災后重建新增大量過往車輛，為減少超重車對水穩結構的破壞，由項目業主提出，采用了“改建路段兩層攤鋪，一次成型”的施工方法，即改建路段底、基層采用同一個生產配合比，強度采用設計要求的交叉部分中間值。水泥緩凝時間長于底、基層兩次攤鋪結束的施工總時間，其好處是節約了一層養生時間，減少了超重車對于水穩層的直接磨耗，保證了成品質量，還縮短了施工周期。

1.6 修補措施

對于水穩層頂面被超重車磨耗出現的坑槽，咨詢專家制定了如下的修補措施，并嚴格執行：

1.6.1 坑槽深度小于4cm的在攤鋪瀝青砼前，將坑槽修整齊，并將灰塵吹干凈，噴灑透層油或熱瀝青，然后將擬攤鋪的瀝青砼倒入坑內，再采用沖擊夯夯實。

1.6.2 坑槽深度在4～10cm間的，采用C10砼振搗密實，待強度達到后在交界周邊位置騎縫鋪設聚酯玻纖布后再攤鋪下面層。

1.6.3 坑槽深度大于10cm的，采用加鋪一層水穩基層的方法進行處理。

1.6.4 沉降裂縫的處理方式如下：（1）對于未鋪筑下面層的基層，應挖出裂縫兩側各1m的水穩基層，再按上述方法在水穩基層底部鋪設玻纖格柵。底部噴灑水泥凈漿（水灰比3∶1），在坑壁四周涂上水泥凈漿，分兩層回填水泥穩定碎石，采用小型壓實機具分層進行壓實（每次壓實度應滿足規范要求），在水穩基層上部灑透層瀝青后，待7天強度形成后，再在水穩基層頂面相應位置鋪設玻纖格柵，再按正常工序施工瀝青面層；（2）對于已鋪筑下面層的縱向裂縫的情況，則應銑刨已鋪筑的下面層，寬度為裂縫兩側不小于0.5m，然后對裂縫處進行開槽（開槽寬度為4～6cm，具體以能保證漿體灌入為準），灌添加了膨脹劑的水泥粉煤灰漿體（m水泥∶m粉煤灰∶m水=1∶0.2∶0.6，膨脹劑質量為水泥粉煤灰漿體質量的6%～8%），灌入漿體后用搗棒插搗，使漿體密實，然后鋪設玻纖格柵，灑布熱噴瀝青（最好為SBS改性瀝青）并在下面層坑壁四周涂抹熱改性瀝青，回填下面層。上面層鋪筑前，在處理過的縱向裂縫下面層頂面處鋪設寬度不小于1.0m的聚酯玻纖布。通過具體實施，以上既保證了水穩結構層本身的質量，阻斷了反射裂縫的路徑，同時還提高了瀝青砼的平整度。

1.7 裂紋分布情況

下面層施工前發現沿線基層裂紋分布為：新建路段間距最小為55m，最大為350m，垂直于路中線，縫寬小于2mm，這與懸浮密實型水穩相比，有了根本性的改變；改建路段未發現裂紋，究其原因為超重車的碾壓使水穩層出現了大量的內裂紋（不會影響荷載傳遞），使其應力分散釋放。

1.8 最大粒徑

二級公路懸浮密實性水穩基層控制的最大粒徑為37.5mm，其含石率控制在48.2%～68.5%（水泥劑量均按3.7%計算）；而骨架密實型水穩的最大粒徑為26.5mm，含石率控制在60.8%～75.2%（級配曲線對比見圖2）。

2 對于本項目設計的建議

經過對本項目的檢測情況和施工管理的總結，發現如下設計及施工問題有待改進：（1）由于我國各地區引進歐美國家或不同生產廠家或不同生產廠家的振動成型儀千差萬別，測定的結果差異很大，而規范在這方面無明確要求，故建議應統一振動成型儀的型號及對振幅、振動頻率、振動時間、添料次數、數量等做出明確的規定，以免結果出現較大的偏離；（2）由于本次是采用骨架密實型水穩，膠凝體及結晶體的含量較少，經過采用蠟封法對水泥劑量的3.7%傳統水穩以及骨架密實型水穩做試驗，測定的傳統水穩孔隙率為1.5%，后者為2.4%。養生時間、鉆芯取樣成型時間相應延長，據筆者檢測經驗，夏季施工時一般為11～14天方可鉆取出完整芯樣。故建議鉆芯取樣、養生的時間應延長至14天。

總之，骨架密實型水穩與傳統懸浮密實型水穩相比，雖然由于結構本身的干縮、溫縮等致使裂縫現象無法克服和消除。但因其具有強度高，極限抗彎拉應力高、孔隙率增大、溫縮及干縮變形相對較小的特點，必然會越來越多地用于高等級公路的持力層。我們可以通過對骨架密實型水穩碎石的特點進行了解，針對性地采取有效的措施來延緩裂紋、裂縫出現的時間，從而達到提高路面使用壽命的目的。

參考文獻

[1] 謝春江.水泥穩定粒料底基層、基層施工中減輕裂縫的措施[J].公路交通技術（重慶交通科研設計院），2004，（2）.

作者簡介：趙長青（1978-），男，四川鹽亭人，綿陽市川交公路規劃勘察設計有限公司工程師，研究方向：公路試驗檢測。

（責任編輯：陳 倩）