公路施工中水穩(wěn)基層裂縫的防治措施

曲磊

摘要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，我國(guó)的城市化得到了不斷地發(fā)展，從而城市道路建設(shè)得到了進(jìn)一步發(fā)展。由于城市車輛數(shù)量的劇增，給城市的交通運(yùn)輸帶來(lái)了沉重的壓力，從而城市道路也出現(xiàn)了病害問題。水泥穩(wěn)定碎石施工技術(shù)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，并且所使用的原材料較為普遍，所以，在進(jìn)行城市道路施工的過(guò)程中，水泥穩(wěn)定碎石技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，這樣以來(lái)確保了道路的穩(wěn)定性和安全性，提高了道路施工的質(zhì)量。然而由于水泥穩(wěn)定碎石基層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其容易產(chǎn)生裂縫進(jìn)而反射到瀝青路面產(chǎn)生反射裂縫影響交通安全，本文重點(diǎn)介紹水泥穩(wěn)定碎石基層的施工技術(shù)、裂縫產(chǎn)生原因及抗裂縫措施，并結(jié)合案例闡述使用硬質(zhì)巖碎石材料來(lái)提高公路基層強(qiáng)度降低裂縫產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)，希望能為同類工程提供參考提高工程質(zhì)量，減少保養(yǎng)成本，提高企業(yè)效益。

Abstract： Under the background of rapid economic development in China， urbanization has been continuously developed， and the urban road construction has been further developed. Due to the rapid increase in the number of urban vehicles， urban transport has been facing heavy pressure， and urban road diseases have also appeared. Cement stabilized gravel construction technology has strong stability and strength， and the raw materials are more common， so in the process of urban road construction， cement stabilized gravel technology has been widely used， so as to ensure the stability and safety of the road， and improve the quality of road construction. However， due to the structural characteristics of the cement stabilized macadam base， it is easy to produce cracks and then reflected to the asphalt pavement to produce reflection cracks. This paper focuses on the construction technology of cement stabilized macadam base， the causes of cracks and anti-crack measures. The experience of using the hard rock and gravel material to improve the strength of the road base and reduce the crack is expounded. It is hoped that it can provide reference for the similar project to improve the project quality， reduce the maintenance cost and improve the enterprise benefit.

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層；裂縫；硬質(zhì)巖碎石

Key words： cement stabilized macadam base；fracture；hard rock and gravel

中圖分類號(hào)：U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）05-0160-03

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸量日益增加，車輛承載力也隨之增加，這無(wú)疑對(duì)道路標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求。面對(duì)這種形勢(shì)，越來(lái)越多公路道路基層中開始引入水泥穩(wěn)定碎石，且實(shí)踐表明，水泥穩(wěn)定碎石作為一種半剛性材料，在基層施工中表現(xiàn)出了良好的整體性、耐久性、抗凍性、穩(wěn)定性及力學(xué)性能等，除此之外，其還能夠具有與面層良好結(jié)合、承載力高等技術(shù)特點(diǎn)，且能夠就地取材，料源廣泛。但該材料也存在一定不足，水泥穩(wěn)定碎石基層抗拉強(qiáng)度低，易導(dǎo)致基層開裂并致使瀝青面層產(chǎn)生反射裂縫。倘若在設(shè)計(jì)期間沒有充分考慮到此問題，那裂縫就會(huì)出現(xiàn)，此時(shí)就是直接影響道路基層的穩(wěn)定性，而且還會(huì)縮短城市道路的使用壽命，更嚴(yán)重的會(huì)影響駕駛?cè)藛T的生命安全。因此，了解和掌握其施工特點(diǎn)并采用適當(dāng)?shù)目刂屏芽p產(chǎn)生的措施是很有必要的。

1 水泥穩(wěn)定碎石的施工技術(shù)

基層施工質(zhì)量作為控制重點(diǎn)，不僅要嚴(yán)格控制材料質(zhì)量，還需嚴(yán)格根據(jù)工程施工的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，按強(qiáng)度控制指標(biāo)驗(yàn)收，出現(xiàn)不合格必須返工，確保道路能夠滿足來(lái)往車輛的荷重，才能滿足道路設(shè)計(jì)使用年限。

1.1 材料與拌合

水泥、土、集料拌合用水等原材料應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，符合要求后方可使用，并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行材料配比設(shè)計(jì)。城區(qū)施工應(yīng)采用廠拌方式，不得使用路拌方式，以保證配合比準(zhǔn)確，達(dá)到文明施工的要求。應(yīng)根據(jù)原材料含水量變化、集料的顆粒組成變化，及時(shí)調(diào)整拌合用水量。

1.2 施工的準(zhǔn)備

在土路肩的施工過(guò)程中，需要對(duì)水泥穩(wěn)定碎石制定一個(gè)相應(yīng)側(cè)限，通過(guò)代替邊模確保路緣位置的壓實(shí)程度以及標(biāo)高能夠達(dá)到工程的施工標(biāo)準(zhǔn)，采用這種方法不僅可以有效的減少材料的消耗，還可以降低工程的造價(jià)。要求土路肩跟水泥穩(wěn)定碎石的壓實(shí)厚度保持一致，并且寬度控制在50cm左右，在對(duì)土路肩的內(nèi)側(cè)進(jìn)行處理時(shí)，通常選擇方木立模以及人工整平等施工辦法。除此之外，在土路肩每隔30m的位置開挖泄水溝以便于施工過(guò)程中排水的順利進(jìn)行。

1.3 基層的攤鋪過(guò)程

在道路施工的過(guò)程中一定要做好下承層的保護(hù)工作，在對(duì)水泥穩(wěn)定碎石攤鋪的時(shí)候采用的方式主要是：先利用推土機(jī)進(jìn)行粗略的整平，再使用平整機(jī)刮平，最后再通過(guò)人工進(jìn)行精細(xì)整平。

1.4 碾壓過(guò)程中采用的方法

壓實(shí)系數(shù)應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。攤鋪好的應(yīng)當(dāng)天碾壓成活，碾壓時(shí)的含水量宜在最佳含水量的2%范圍內(nèi)。直線和不設(shè)超高的平曲線段，應(yīng)由兩側(cè)向中心碾壓；設(shè)超高的平曲線段，應(yīng)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓。縱橫接縫（槎）均應(yīng)設(shè)直槎。

1.5 養(yǎng)護(hù)

壓實(shí)成活后直到上部結(jié)構(gòu)施工為止，都應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持其濕潤(rùn)，常用的養(yǎng)護(hù)措施是立即灑水或覆蓋養(yǎng)護(hù)，要求養(yǎng)護(hù)時(shí)間必須超過(guò)7d，養(yǎng)護(hù)期間封閉交通。

2 水穩(wěn)基層裂縫產(chǎn)生原因及防治對(duì)策

2.1 裂縫成因

混凝土是由水泥、骨料和水組成，在溫度和濕度變化的條件下硬化并產(chǎn)生體積變形，且各種材料的變形不一致，就決定了其是一種非均質(zhì)脆性收縮材料，故嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，無(wú)裂縫的混凝土幾乎沒有。根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者科學(xué)研究：室外混凝土貫穿裂縫寬度≥0.3mm的為有害裂縫，室內(nèi)混凝土貫穿裂縫寬度≥0.6mm的為有害裂縫。綜合來(lái)講，導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生的根源是材料配比、施工、養(yǎng)護(hù)等方面因素。

2.2 防治對(duì)策

2.2.1 原材料控制

①水泥。

水泥是保證不會(huì)出現(xiàn)裂縫的主要部分和關(guān)鍵。為了使碎石基層施工的時(shí)候能夠有更多的時(shí)間進(jìn)行運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)，必須要對(duì)水泥的終凝時(shí)間進(jìn)行限制，水泥的終凝時(shí)間通常是6到10小時(shí)。在春秋季施工的時(shí)候，由于氣溫不是很高，水分的蒸發(fā)較慢，水泥的終凝時(shí)間可以盡量縮短，保持在6個(gè)小時(shí)。同理，在夏季施工時(shí)由于氣溫較高，應(yīng)盡量延長(zhǎng)水泥的終凝時(shí)間到10小時(shí)左右。

②石料。

石料是影響基層路面裂縫的重要因素，石料的粗細(xì)程度對(duì)于水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度、平整度以及裂縫的發(fā)生都具有十分重要的影響。如果石料較粗，就會(huì)使得水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度較大，而且穩(wěn)定性較好，當(dāng)然對(duì)于干縮裂縫的防治功能就會(huì)提高。但是，如果粒料如果太粗糙了，就會(huì)使得粒料間的粘結(jié)力不強(qiáng)，車輛一旦上路，就會(huì)使路面表層跑散，使得路面基層的平整度不能夠達(dá)到要求，造成水泥碎石的裂縫增多。因此，一定要控制好石料的粗細(xì)。

2.2.2 施工控制

①壓實(shí)度。

應(yīng)采取有效措施保證壓實(shí)度符合要求，比如若發(fā)現(xiàn)與正常路段相比，井周圍混合料的攤鋪厚度薄一些，水泥的含量應(yīng)增加1%左右，使用小型機(jī)具夯實(shí)多遍。再配合路面的井圈加固，以保證井圈周圍的路面工作壽命。

②水量。

水泥和集料凝結(jié)硬化之后產(chǎn)生了水穩(wěn)碎石，對(duì)于水泥的含水量的控制將會(huì)對(duì)于水穩(wěn)碎石的穩(wěn)定性和壓實(shí)度等產(chǎn)生重要的影響，也將會(huì)影響到裂縫的產(chǎn)生。水分的蒸發(fā)和流失發(fā)生在混合料運(yùn)輸和碾壓的各個(gè)環(huán)節(jié)中，尤其是夏季施工中，應(yīng)確保水的含量比最佳含水量大1%左右。

2.2.3 養(yǎng)護(hù)控制

應(yīng)確保基層不直接暴露在外，應(yīng)采取草袋、麻袋或塑料薄膜覆蓋的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。此外，冬季施工時(shí)應(yīng)采取必要的防凍措施，防止其由于氣溫過(guò)低結(jié)冰，體積膨脹，從而破壞基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使其無(wú)法滿足施工需求。

2.2.4 外力影響

水泥穩(wěn)定基層只有2.5～3MPa的強(qiáng)度，屬于半剛性路面結(jié)構(gòu)，在不鋪面層時(shí)，嚴(yán)禁通行超重車輛，因?yàn)槌剀囕v會(huì)破壞水穩(wěn)基層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，導(dǎo)致其出現(xiàn)不同程度的裂縫。

3 應(yīng)用案例

采用硬質(zhì)巖碎石施工控制裂縫方案實(shí)例。

3.1 工程概況

六武（滬蓉高速公路六安至武漢段）高速公路路面，位于安徽省金寨縣境內(nèi)。地處大別山區(qū)，本標(biāo)段周邊沒有能與瀝青有較好粘附性的石灰?guī)r。附近幾個(gè)碎石廠，為地質(zhì)堅(jiān)硬的鞍山玄武巖或玄武鞍山巖。石料因?yàn)楸容^堅(jiān)硬加工后的碎石石粉含量很少，0-4.75mm這一規(guī)格集料中0.075通過(guò)率一般在5%左右（石灰?guī)r通常大于15%）。如此少的石粉含量在配比設(shè)計(jì)、水穩(wěn)碎石基層施工和檢驗(yàn)中都遇到不少難題。但這硬質(zhì)巖碎石的使用且防止了水穩(wěn)碎石基層裂縫的產(chǎn)生，為水穩(wěn)碎石基層裂縫的防治指明了探索的方向。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

3.2.1 原材料

①碎石。

鞍山玄武巖，級(jí)配、針片狀、壓碎值、<0.075mm含量、軟弱顆粒含量、砂當(dāng)量、塑性指數(shù)等指標(biāo)符合技術(shù)規(guī)范要求，密度均大于2.5g/cm3。

②水泥。

長(zhǎng)豐海螺牌緩凝水泥32.5級(jí)，初終凝時(shí)間分別為285mm、370min、強(qiáng)度符合要求：3d強(qiáng)度18.1MPa。

3.2.2 配合比

根據(jù)六武高速公路路面招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范和施工指南，水泥穩(wěn)定碎石基層目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)時(shí)，采用骨架密實(shí)型級(jí)配。

3.2.3 擊實(shí)試驗(yàn)、求得數(shù)據(jù)結(jié)果如下所示

采用重型擊實(shí)：套桶容積2177cm3，錘重4.5cm，落距45cm。三層裝料，98次擊實(shí)。水泥劑量：4.5%（外摻）。

在擊實(shí)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)因級(jí)配中用于填充和起粘結(jié)作用的細(xì)粒含量少，水泥碎石穩(wěn)定料拌合物即使在最佳含水量狀態(tài)下，用手握緊也不能成團(tuán)、較為松散。水泥碎石穩(wěn)定料拌合物含水量偏大，重型擊實(shí)試驗(yàn)所取得的最大干密度偏小，按此方法測(cè)定最大干密度在成型無(wú)側(cè)限抗壓試件中成型壓力偏小（大試件成型壓力在200kN以下）。據(jù)已往成型壓力和施工經(jīng)驗(yàn)將最大干密度乘大于1的系數(shù)，以此作為初步壓實(shí)度控制的最大干密度，再根據(jù)試驗(yàn)段地檢測(cè)數(shù)據(jù)將其調(diào)整到最佳狀態(tài)。

3.3 施工控制

硬質(zhì)巖水穩(wěn)碎石基層最佳含水量較小，這樣給含水量的控制增加了難度。在拌合時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制出廠含水量，減少拌合到施工攤鋪時(shí)間，防止料車表面料因風(fēng)干造成局部松散，碾壓應(yīng)及時(shí)緊跟。在試驗(yàn)段作業(yè)時(shí)應(yīng)記錄好壓實(shí)碾壓遍數(shù)及其所對(duì)應(yīng)壓實(shí)度實(shí)測(cè)值，求得關(guān)系曲線，以其曲線作為施工和室內(nèi)調(diào)整最大干密度的依據(jù)。壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)覆蓋，并灑水養(yǎng)生。因采用骨架密實(shí)型級(jí)配，加之石粉含量少，養(yǎng)生到期后應(yīng)盡快施工下封層，以防止行車造成表面松散。

3.4 施工效果

工程完工后經(jīng)檢測(cè)水泥穩(wěn)定碎石基層未發(fā)現(xiàn)干縮裂縫，此材料控制裂縫有著非常明顯的效果。究其原因主要在于硬質(zhì)巖碎石質(zhì)地堅(jiān)硬，在碎石破碎中石粉產(chǎn)生很少，石粉含量少，比表面積就小，需水量和最佳含水量也會(huì)減小。拌合時(shí)需水量少，這就大大減小了水泥穩(wěn)定碎石基層材料的干縮，防止了裂縫的出現(xiàn)。

兩年后，經(jīng)過(guò)全線檢測(cè)和當(dāng)?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督站檢測(cè)，均未在面層上發(fā)現(xiàn)基層的反射裂縫。得到了監(jiān)理和業(yè)主及當(dāng)?shù)匦姓鞴懿块T的高度認(rèn)可和一致好評(píng)。硬巖碎石在水泥穩(wěn)定基層中的使用大大減小了其干縮的產(chǎn)生地可能，有效防止了裂縫病害的出現(xiàn)，在后序的面層施工更是無(wú)須對(duì)基層進(jìn)行切縫處理，大大節(jié)約了施工成本，確保了工程質(zhì)量。這一寶貴經(jīng)驗(yàn)的獲得，為各同行施工企業(yè)在各地因地制宜的就地取材施工提供了參考依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層施工時(shí)，施工人員不僅要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，還要不斷地加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)，總結(jié)施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格遵守施工技術(shù)規(guī)范，這樣以來(lái)就可以促進(jìn)我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，提高城市道路的質(zhì)量，才能保證城市道路的正常運(yùn)行，也才會(huì)在短時(shí)間內(nèi)讓城市道路實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，為廣大群眾帶來(lái)便利。

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