淺議三浙高速水泥穩(wěn)定碎石的施工技術(shù)亮點

王洪偉

摘要：傳統(tǒng)水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)在工程實踐中會出現(xiàn)裂縫多、水泥劑量大等問題，為此，本文從垂直振動法入手，闡述了三淅高速在低劑量水泥穩(wěn)定碎石施工中的技術(shù)亮點。實踐證明，三淅高速低劑量水泥穩(wěn)定碎石的施工工藝，有效的降低了水泥計量、減少或杜絕了裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：低劑量；垂直振動擊實法；型鋼立模；水泥漿噴灑車；雙層連鋪；離析；裂縫

1.工程概況

三淅高速是國家規(guī)劃的高速公路網(wǎng)中侯馬至十堰高速公路的重要組成部分，也是河南省公路規(guī)劃中的西部重要大通道和伏牛山旅游高速公路。路線呈南北走向。路基寬24.5m。采用雙向四車道。高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計行車速度為80公里/小時。三淅高速是河南省建設(shè)難度最大、橋隧比最高、路面耐久性問題最突出的建設(shè)項目。該項目追求低碳、注重節(jié)能，全面貫徹了“綠色低碳”理念，在項目建設(shè)過程中“節(jié)能降耗、資源節(jié)約、環(huán)境友好、暢通耐久”。

我單位（中鐵建大橋工程局集團第一工程有限公司）承建的三門峽至淅川高速公路西坪至寺灣（豫鄂省界）段XSLM-1標(biāo)段，工程起訖樁號為K0+000-K20+388，路線全長20.39km，位于河南省西峽縣和浙川縣境內(nèi)，主線采用雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。本標(biāo)段有互通立交一處，為柳林溝樞紐互通立交（K0+000-K2+000）；有隧道六處，為后唐溝隧道、李家坪隧道、張馬埡隧道、后灣1號隧道、后灣2號隧道和前灣隧道；主線上大橋22座。

由于橋隧比較高，水穩(wěn)施工極其不連續(xù)，在施工過程中難度較大。

2.傳統(tǒng)水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)實踐中存在的問題

水泥穩(wěn)定碎石基層在面層鋪筑前出現(xiàn)大量裂縫的現(xiàn)象，已司空見慣：水泥劑量應(yīng)達(dá)到5～6%以上，幾乎成為共識；施工后的水泥穩(wěn)定碎石基層表觀密實、特別是光滑，事實上已成為質(zhì)量控制的重要標(biāo)準(zhǔn)：工程中為達(dá)到設(shè)計強度指標(biāo)及保證路面芯樣完整，提高水泥劑量幾乎成為最有效的手段：現(xiàn)場芯樣無側(cè)限抗壓強度往往遠(yuǎn)大于室內(nèi)靜壓法成型試件強度的原因，即室內(nèi)成型方式與現(xiàn)場不匹配很少被考慮：現(xiàn)有壓實設(shè)備下，無需對施工工藝嚴(yán)格控制也能達(dá)到較高的壓實度。但正是在這些情況下，基層的壓實反而被忽視。

3.垂直振動法在抗裂配合比設(shè)計及施工中所起到的作用

垂直振動擊實儀的原理：垂直振動擊實儀的激振器由對稱于垂直平面的兩個具有轉(zhuǎn)速相等、方向相反的偏心塊構(gòu)成。當(dāng)電機工作時，振動軸帶動兩偏心塊高速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生離心力。兩偏心塊產(chǎn)生的離心力水平分量相互抵消、垂直分量相互疊加，形成垂直方向的正弦激振力，使垂直振動擊實儀在理論上產(chǎn)生垂直振動，并減少橫向力的剪切作用，確保垂直振動擊實儀的穩(wěn)定性。

本項目水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)建立在重型擊實方法和靜壓成型的基礎(chǔ)之上，采用垂直振動法，通過與重型擊實法相比，最大干密度提高到1.02-1.05倍，最佳含水率減少了0.5-1.5%，明顯地提高了壓實效果和壓實質(zhì)量，此試驗方法試驗設(shè)備采用垂直振動壓實儀，以繪制這些材料在振動擊實條件下的含水量一干密度曲線，從而確定其最佳含水量和最大干密度。使得與當(dāng)前施工設(shè)備相適應(yīng)：如何制備適用于無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的無側(cè)限抗壓強度、間接抗拉強度、室內(nèi)抗壓回彈模量、動態(tài)模量、劈裂模量等試驗的圓柱體試件，確保試件物理力學(xué)陛能與實際相符。

施工過程中，每天開盤前，應(yīng)檢測原材料級配及天然含水率，驗證混合料配合比的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性?，F(xiàn)場拌合站集料清潔度、礦料級配控制、攪拌方式及現(xiàn)場攤鋪碾壓等存在較大變異性，因此，通過試驗段的驗證后，結(jié)合現(xiàn)場施工水平，嚴(yán)格控制集料清潔度、混合料級配、拌合含水率、拌合均勻性及壓實度等，確定施工配合比。

本項目實際施工時，水泥穩(wěn)定碎石底基層配合比集料比例為：19-37.5mm碎石：9.5-19mm碎石：4.75-9.5mm碎石：石屑=37：21：13：29，外摻水泥為3%，最佳含水量為4.4%，最大干密度為2.498g/cm3；水泥穩(wěn)定碎石基層配合比集料比例為：19-37.5mm碎石：9.5-19mm碎石：4.75-9.5mm碎石：石屑=40：18：10：32，外摻水泥為3.5%，最佳含水量為4.6%，最大干密度為2，501g/cm3。

通過此方法，強嵌擠骨架密實級配，可提高強度11%，有利于提高材料抗裂性能；提高密度（平均為3.3%）。可提高強度33%。也有利于提高材料抗裂性能；同時加強施工控制，盡量使施工接近于設(shè)計結(jié)果，加強檢測，采取措施減少離析，確保工程質(zhì)量均勻性，重視碾壓與養(yǎng)生。也可增強抗裂性能。

4.三浙高速水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)亮點

4.1邊部處理

本項目基層或底基層邊緣采用型鋼立模支撐，考慮到現(xiàn)場施工進(jìn)度、工人操作難易、基層及底基層厚度等外在因素，將型鋼模板設(shè)計為3米一節(jié)的18em槽鋼，槽鋼四角及中間頂部加焊2cm長φ20圓套管，支撐采用φ18圓鋼與50角鋼相組合的形式，錨固采用50cm長φ20圓鋼，詳見圖1。

采用型鋼立模施工后，邊部派一工人灑水泥漿，所示，保證了基層或底基層邊緣壓實度，外觀整齊劃一，同時可以提高施工速度，且可循環(huán)利用、節(jié)約混合料。

4.2層間結(jié)合

本項目水泥穩(wěn)定碎石設(shè)計為三層：18cm厚底基層、17cm厚下基層和17cm厚上基層。為了保證施工質(zhì)量，必須保證層間結(jié)合，所以基層攤鋪前1小時對下承層灑水泥漿，水泥漿濃度通過試驗確定，以便于噴灑為原則，且折合成水泥為1.0～1.2kg/m2或1袋/50m2。同時，水泥漿灑布進(jìn)度應(yīng)確保攤鋪時作業(yè)面下的水泥漿未達(dá)到初凝狀態(tài)為準(zhǔn)。為確保噴灑均勻，本項目采用專用2t水泥漿噴灑車噴灑水泥漿，如圖2所示。

4.3雙層連鋪

本項目橋隧比較大，為此水穩(wěn)施工時很不連續(xù)，為保證施工質(zhì)量與進(jìn)度，當(dāng)路基段落短于200m時，水泥穩(wěn)定碎石基層可以分層連續(xù)施工，但兩層施工間隔時間不超過4h。

連鋪施工過程中，減少了施工設(shè)備的調(diào)運，提高了施工進(jìn)度；7d后取芯效果理想，層間結(jié)合緊密，得到了河南省質(zhì)監(jiān)站的多次好評，保證了施工質(zhì)量。

4.4離析控制

4.4.1拌和

拌和機出料不允許采取自由跌落式的落地成堆、裝載機裝料運輸?shù)霓k法，必須配備帶活門漏斗的料倉，裝車時車輛前后移動，分三次裝料，避免水泥穩(wěn)定碎石混合料離析。料斗內(nèi)應(yīng)加設(shè)高度不低于50cm十字型分料板，以減少粗細(xì)集料離析。

4.4.2運輸

水泥穩(wěn)定碎石出廠時應(yīng)在過磅單上注明出廠時間，從裝車出廠（發(fā)料）到運輸至工地攤鋪（收料），總時間不得超過2小時。所有超時的混合料應(yīng)報廢，不得攤鋪。車上的水泥穩(wěn)定碎石混合料用苫布進(jìn)行覆蓋，以減少水分損失。

4.4.3攤鋪

螺旋分料器不應(yīng)安裝在高位：螺旋分料器與前擋板刮板和熨平板之間間隙不應(yīng)大于25cm；應(yīng)采取措施如設(shè)塑料或橡膠擋板等降低前擋板離地高度：前擋板刮板兩端安裝塑料或橡膠擋板等，以防止兩端混合料自由滾落。攤鋪機后面應(yīng)設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，如圖3所示，特別應(yīng)該鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補。

5.結(jié)束語

實踐表明，三浙高速項目水泥穩(wěn)定碎石采用強嵌擠骨架密實級配，從配合比設(shè)計到施工現(xiàn)場控制采用垂直振動擊實法，有效的模擬施工現(xiàn)場，從拌和、運輸、攤鋪、碾壓和養(yǎng)生等過程中控制住離析，可以有效減少或杜絕裂縫的產(chǎn)生。如果日后推廣此施工技術(shù)，從經(jīng)濟效益方面。以三淅高速為例，可節(jié)省水泥約30%，即節(jié)省水泥500～660噸/km，減少裂縫80%以上，節(jié)省養(yǎng)護(hù)費4～6萬元，（km·年）；從社會、環(huán)境效益方面，可減少路面養(yǎng)護(hù)，確保交通暢通，具有顯著的社會效益。減少CO2排放，具有顯著的環(huán)境效益。