某高速公路水泥穩定碎石基層施工工藝

金 志 強

(山西長興路橋工程有限公司，山西 長治 046000)

水泥穩定碎石基層是我國高等級公路選擇采用最多的一種基層結構形式。隨著我國經濟的快速發展，交通量顯著增加，很多投入使用的水泥穩定碎石基層瀝青路面出現了一些早期破壞，其中半剛性基層裂縫導致路面反射裂縫較多，嚴重的甚至出現結構性破壞。

傳統采用的靜壓成型法下，室內成型方式與現場碾壓方式不匹配，難以保證工程質量。在基層施工中，壓實度超百現象容易出現，在施工現場將壓實遍數減少，以便達到降低壓實度通過驗收的目的。同時，為避免壓實度超百減少壓實遍數導致的基層強度不足，便增加水泥劑量使得裂縫嚴重。

水泥穩定碎石混合料結構和性能與成型方法密切相關。很多工程實例表明，振動成型法下的壓實效果非常接近施工現場的振動壓路機壓實度，用于對施工現場的壓實方式進行精確模擬。與靜壓成型的混合料相比，振動成型法下的混合料物理性能和結構性能得到了顯著提升。將其應用于水泥穩定碎石基層施工，在不增加設備投資的情況下，使用傳統碾壓方式，即可達到壓實度。成型后的路面路用性能優越，具有足夠強度和剛度，穩定性和抗沖刷效果好。

1 工程概述

在某高速公路施工中，水泥穩定碎石基層采用振動成型法進行配合比設計，底基層總厚度20 cm，寬度10.40 m，配合比19 mm～31.5 mm∶9.5 mm～19 mm∶4.74 mm～9.5 mm∶0 mm～4.75 mm=30%∶30%∶15%∶25%，水泥劑量4.2%，最佳含水量為4.4%，最大干密度2.44 g/cm3，松鋪系數1.35，碾壓作業段長度為60 m，壓實度按98%控制，混合料從攪拌到碾壓控制在2 h之內。

采用振動成型法進行混合料設計中，振動總時間為2 min，使用30 Hz振動頻率，7 500 N激振力，140 kPa靜面壓力，1.4 mm振幅，偏心塊夾角30°。

2 原材料及配合比設計要求

在振動成型法下，通過使用振動壓實機(如圖1所示)使用相關參數制備成振動成型試件，從而確定混合料最大干密度、無側限強度的一種室內試驗方法。振動參數主要包括頻率、靜壓力、激振力、振動時間等。

1)水泥。水泥穩定碎石結構層對原材料要求較高。要求的水泥強度等級不得低于32.5級。

對水泥進行凝結時間測定。一般要求初凝和終凝時間分別按3 h和6 h進行控制，以保證混合料施工時間充足合理。

2)集料。各規格集料須滿足技術規范和設計文件中物理力學性能要求。過大的粒徑容易導致混合料離析，要求碎石粒徑不大于37.5 mm。

針片狀含量不大于20%，壓碎值不大于30%，塑性指數小于6、硫酸鹽含量須控制在0.25%以內。對于碎石粒徑小于0.6 mm，須進行液限和塑性指數試驗，液限要求不超過28%。在0 mm～4.75 mm料中，0.075 mm通過量須小于15%。

3)配合比組成設計。大量的研究表明，水泥穩定碎石基層中裂縫形成的三大因素分別是水泥劑量、細集料含量和含水量。在配合比設計中，應予以嚴格控制。

水泥穩定級配碎石混合料組成設計包括原材料質量檢驗，混合料級配組成設計，確定必需的水泥劑量和混合料的最佳含水量等。實際采用的水泥劑量以室內試驗確定劑量適當增加，采用集中廠拌法施工，最多不超過0.5%。

混合料試驗包括重型擊實、水泥劑量、無側限抗壓強度、延遲時間等。

試驗結果表明：振動成型機激振力大，振動時集料有一個重排過程，集料間互相填充嵌擠，制成的試件無側限抗壓強度比靜壓法大，內部密實(見圖2)，吸水率要比靜壓法小很多。

3 施工工藝

3.1 施工準備

主要包括施工機具進場，須配備一定余量的運料車、攤鋪機和壓實機等設備，以確保施工連續不間斷。進行相關機具的工前保養、試機等，對障礙及時進行維修，杜絕因機具問題影響施工進度或影響施工質量。

設置施工段的通行線路，設置標志、標牌進行交通管制。

3.2 下承層處理

對底基層各項技術指標進行驗收，確保符合要求，將作業面浮土、積水等予以清除。在施工前，灑水濕潤，并由壓路機碾壓一遍，保證底基層平整密實。

提前1 d測量放樣，對施工段進行中樁恢復，用紅油漆標記測點，測量縱斷高程，用石灰線劃出攤鋪寬度，每隔10 m設置鋼筋樁，布置鋼筋繩。

施工時，放樣人員注意保護鋼筋樁和鋼絲繩，攤鋪機前鋼絲繩掛線長度不要超過100 m，邊施工邊掛線，要注意防止車輛壓斷鋼絲繩。

3.3 拌和及運輸

在施工前，入場材料應準備充足，杜絕因斷料停工。

開機拌和前，對進入拌和機的各材料測定其早中晚的含水量，結合施工現場氣候分別對施工配合比進行合理調整后，方允許開始混合料生產。實際拌和含水量控制按最佳含水量+1%進行控制。

混合料添加次序和拌和時間通過試驗段鋪筑合理確定，以混合料拌和均勻為準，要求相關參數符合設計要求。

拌和樓各冷料倉應間隔明顯，避免混料。對發現的結塊料應及時處理。

出料人員應隨時檢查各料斗出料情況。對發現的料斗堵塞，應及時通知停拌，并進行疏通處理。

拌和樓出料時，為確保混合料不出現離析現象，運輸車須前后移動進行裝料。

運料車數量須滿足混合料生產、攤鋪及碾壓要求，且略有富余，盡快將混合料運送到施工現場。運輸途中，須按規定路線行駛，車廂須用篷布覆蓋，以減少水分損失。

攤鋪完成后的廢料，應傾倒于指定位置或橫向排水溝需要填混合料的地方，嚴禁隨處堆放。

3.4 攤鋪

采用兩臺攤鋪機梯隊施工(見圖3)，一前一后保持5 m～8 m距離，速度一致，振動頻率一致，松鋪系數控制在1.20～1.30。

攤鋪機保持連續攤鋪，盡量避免停機待料的情況，根據拌和樓的拌和能力，攤鋪機采用1 m/min～1.5 m/min的攤鋪速度進行攤鋪。在鋪攤機前進過程中，應做好結構層厚度和高程控制。

設置專人緊跟攤鋪機，消除鋪攤后的混合料質量缺陷，及時對發現的混合料離析進行處治，對局部粗集料“窩”予以鏟除后使用新料填補并壓實。

3.5 碾壓

碾壓作業應緊隨鋪攤進行。使用鋼輪振動壓路機與輪胎壓路機組合進行初壓(見圖4)，一前一后，同進同退，各靜壓一遍。復壓使用鋼輪振動壓路機與輪胎壓路機一前一后組合，同進同退，弱振一遍，重型振動壓路機再強振4遍。終壓使用雙鋼輪壓路機靜壓不少于1遍，直至無明顯輪跡。

壓路機碾壓速度，初壓1.5 km/h～1.7 km/h，復壓、終壓1.8 km/h～2.2 km/h。為控制碾壓速度，壓路機增設限速裝置。單層壓實厚度按15 cm～20 cm進行控制。

壓路機碾壓時重疊1/3輪寬。以50 m～80 m為一個碾壓長度進行控制，可通過設置明顯的標志進行提示，確保碾壓的段落層次明顯。

為避免壓路機對結構層表層結構的破壞，壓路機進行起步、剎車操作時應平緩，嚴禁非正常急剎車操作。碾壓如出現個別壅包現象，應人工鏟平處理。

壓路機后面配備專門的壓實度檢測人員，及時用灌砂法抽檢碾壓成型后的路面壓實度，如果壓實度不合格，重新碾壓。

邊部松散部分，配專人灑水拍實，保證成型后的結構層邊部平整密實，線型美觀。

3.6 接縫處理

設置的橫向施工縫采用平接縫，橫縫與路面中心線垂直(見圖5)。

3.7 養護及交通管制

施工完畢，經檢驗壓實度合格后，開始覆蓋土工布養生(見圖6)，注意覆蓋到邊。

養生路段設置標志、標牌進行交通管制，禁止車輛通行，用石粉灑成條狀壓牢覆蓋物邊緣，防止覆蓋物被風吹起。

4 質量控制措施

1)水泥穩定碎石基層宜在氣溫較高季節組織施工。應進行施工現場氣溫監測，要求施工日最低氣溫不低于5 ℃，以確保基層施工質量。在高溫季節施工時，應采取有效措施保證水泥溫度不高于50 ℃。

2)在多雨山區或是雨季施工時，對遭受雨淋后的水泥或混合料應予以廢棄處理。在施工中遇到降雨時，應立即停止施工，盡快將已攤鋪混合料碾壓密實后，立即采取覆蓋措施。

3)使用振動成型法時，集料級配為骨架密實結構，具有“粗集料占比大，細集料占比少”的特點。為保證干縮裂縫顯著減少，須將小于0.075 mm顆粒含量控制在5%內。

4)壓實度是進行施工質量控制的關鍵指標。振動成型法下的試件最大干密度較大，相應的對施工現場的碾壓要求就高。為提高整體施工質量，施工現場須采用大噸位壓路機，碾壓速度和遍數設專人進行嚴格控制。

5)在鋪攤過程中，應嚴格做好混合料結構層厚度和高程控制，嚴禁用薄層貼補法進行找平。在保證不超過水泥初凝時間內，通過施工組織管理盡可能的將從加水到碾壓終了的時間縮短。

6)在碾壓過程中，碾壓方式為鋼輪壓路機和輪胎壓路機成梯隊組合碾壓。依據設計的遍數、速度等在混合料處于或略大于最佳含水量時開展作業，直至達到壓實度要求。

7)碾壓完工后，進入覆膜保濕養生期，養生時間不少于7 d。在養生期間，進行周期性的水霧噴灑以保持基層表面濕潤。為形成良好的層間聯接效果，須將基層間、基層與面層間的施工間隔控制在30 d內。

[1] 賀 亮.公路路面基層施工中水泥穩定碎石技術[J].交通世界，2012(12):216-217.

[2] 薛志鋒.公路工程水泥穩定碎石基層立模施工工藝應用[J].山西建筑，2017,43(8):136-137.