國道338線水穩碎石底基層施工抗離析研究

楊樹人

(山東鐵正工程試驗檢測中心有限公司,山東 濟南 250014)

1 工程概況

國道338線蘇烏段、噶蘇段路面工程,總長105.229km,全線共設6個標段。由山東鐵正工程試驗檢測中心有限公司為本項目提供路面技術支持。

主線路面結構為：5cmAC-16上面層+7cmAC-25下面層+20cm水穩碎石基層+32cm水穩碎石底基層。

根據項目需要采用C-B-3作為底基層和基層,考慮承載和抗裂需要設計成骨架密實結構,根據招標文件采用寬幅大厚度攤鋪,其中底基層設計鋪筑厚度32cm。

本文針對該底基層水穩碎石生產和施工中出現的離析現象具體分析并加以解決。

2 離析分類

本項目出現的材料離析按施工工藝可分為以下幾種形式：

2.1 生產離析

儲料倉進料口無擋板,斜皮帶輸送混合料進入儲料倉時產生拋擲作用,導致出現粗細料分開,產生離析。

含水量大,細集料和水泥粘附在皮帶上,導致混合料細料顯少；且未安裝刮板,未設專人及時回收。

2.2 運輸離析

料車接料時,未按照“前-后-中”的順序接料,導致車廂中料堆過高,粗料滾落到底部,產生離析。

料車向攤鋪機收料斗中卸料時,采取了大傾角的卸料方式,混合料以傾斜方式進入收料斗,但仍發現混合料較干時出現粗細料以不同速度下落,產生離析。

2.3 攤鋪離析

帶狀離析主要集中在攤鋪機鏈箱、吊架、兩側,與攤鋪機的抗離析能力有關。

豎向離析主要表現為大料從前擋板下面的間隙滾落到底部,形成大料集中,不易提芯。

片狀離析發生在攤鋪機兩吊架之間位置,因為螺旋給料器葉片布置原因導致該部位易出現粗料集中,尤其在不連續攤鋪供料不足時表現明顯。本項目未出現收斗不及時導致的片狀離析問題。

2.4 碾壓離析

對于大激振力壓路機,在表層料干燥或失水較多的情況開強振,會導致細料從大料上脫落,粗細分離,表面看不到細料,繼續強振導致大料振碎,形成1cm左右沒有強度的浮層,取芯時上部呈松散狀態。即“振散振碎”問題。

3 離析防治

3.1 材料抗離析設計

采用S型骨架密實結構設計,考慮到現場采用寬幅大厚度一次攤鋪,設計時通過19mm控制施工離析,控制范圍建議值為81±3%,該范圍應根據攤鋪機的抗離析能力調整。從各標段鋪筑情況看,未出現材料設計導致的離析。

3.2 生產離析控制

斜皮帶加裝刮板、降低斜皮帶傾斜角度、儲料倉加裝擋板等措施,有效降低了生產離析,而采用雙拌缸本身也有助于提高混合料的拌和均勻性。

3.3 運輸離析控制

采取“前-后-中”順序接料,避免裝料離析。

按設計±0.5%控制含水量,避免過干；運輸過程中覆蓋嚴密；繼續采用大傾角卸料方式,這有助于避免料干導致卸料過程中出現離析。

另外,通過攤鋪箱的滿箱二次拌和也有助于消除卸料產生的離析。

3.4 攤鋪離析控制

攤鋪離析是現場控制離析的最重要環節。本項目主要采取了以下措施解決攤鋪離析：

(1)帶狀離析的處理

鏈箱、吊架部位增設反向葉片,變徑螺旋從中間向兩側直徑梯次變小,有助于在阻礙材料輸送的位置形成二次拌和減少大料集中,有助于避免向兩側輸送時產生大料拋甩。

螺旋埋深不應低于2/3,最佳狀態是全埋,減少邊部離析,可埋深度取決于發動機功率。

(2)豎向離析的處理

長城攤鋪機擋板為合頁式,中大攤鋪機和徐工攤鋪機為固定式,均采用了前擋板增加鋼板和橡膠板的措施降低高度,徐工在橡膠板下掛了鏈條,這些都有助于防止大料從空隙間滾落造成底部大料集中。

(3)片狀離析的處理

攤鋪機廠家采取的措施是降低離析部位的葉片直徑,增加葉片間距。

攤鋪機及時收料斗,與輸送帶上的料一起進入攤鋪箱,可有效減少收斗不及時導致的片狀離析。

對已經出現的片狀離析,宜加細料拌和或換填新料。

3.5 碾壓離析控制

主要解決大激振力壓路機強振時,表層料中的粗細料不分離,因此表層料需要的含水量比中下部高,才能解決表層料因為“振篩作用”導致的粗細料分離。這里稱之為“碾壓離析”。

注：潔凈、含粉量合適的混合料,可以采取較大的補水量；而對于含泥量大、粉大的混合料,水量大時,碾壓容易出現彈簧現象,水量少時,容易出現裂紋,對大激振力壓路機的作用較敏感,可見大激振力碾壓對材料生產品質要求較高。

4 效果分析

本項目發現的離析問題,有的是通病比如豎向離析,有的是個例比如碾壓離析(不同于雙層連鋪和兩機分層聯鋪)。咨詢組與施工單位共同進行分析,探討解決方案,通過以上措施,得到的鋪筑面外表均勻密實、無松散、無裂縫,取芯完整性好,底部無“爛根”現象。較好解決了底基層施工工程中的離析現象。

圖1 完整芯樣

5 結論與展望

總之,離析問題的解決需要從生產各環節入手分析,以綜合方案解決。

國內的寬幅大厚度攤鋪技術處于國際領先,較好解決了嚴重離析問題。采用大厚度一次成型技術,解決了分層鋪筑可能出現的層間粘結影響整體性問題,較好解決了兩機聯鋪可能帶來的縱向接縫處離析問題,并且大幅度節省工期,應用前景廣闊。

目前,從已有公開資料看,寬幅大厚度攤鋪僅用于4.75mm通過率30%以上的水穩材料；對通過率30%以下、骨架結構更強的水穩材料,對攤鋪抗離析要求更高,值得攤鋪設備廠家和工程參建單位共同研究。