高海拔多雨地區公路水穩砂礫層常見質量病害及防治措施

馬擎宇

（中國電建市政建設集團有限公司，天津 300384）

1 工程概況

1.1 工程簡介

肯尼亞鄉村公路557標段項目與STECOL CORPORATION品牌簽約，于2019年6月25日開工，合同施工工期42個月，缺陷責任期12個月，維護期36個月，業主是肯尼亞鄉村公路局，資金來源為肯尼亞政府。合同總額2438889192.00肯先令，約合2409.02萬美元（1美元=101.24肯先令）。

該公路全長約65km，由現有的土路升級改造為瀝青混凝土路面。設計路面寬度為6m，兩側硬路肩各寬0.5m，路面結構為15cm厚水泥穩定砂礫底基層、12.5cm厚水泥穩定砂礫基層以及3.5cm厚瀝青混凝土面層。主要施工內容包括土方工程、路面工程、涵洞工程及防排水系統、防護工程、標志標線等。

該工程采用《肯尼亞公路橋梁施工標準規范》（1986版）和AASHTO美國公路與運輸協會標準公路橋梁標準規范。

1.2 地理及氣候特征

項目位于肯尼亞西北部山區，海拔2800～3300m，溫差大，天氣變化快，大霧天氣較多。同時，降水季節差異大，3～8月為大雨季、10～12月為小雨季，年降雨量2000mm左右，降水豐沛，有效施工期短。

2 水穩砂礫施工常見病害的產生原因及防治措施

2.1 裂縫

（1）產生原因。水泥穩定砂礫屬于半剛性材料，產生裂縫的兩個常見因素為干縮和溫縮。因水分減少而發生的一系列作用，造成半剛性材料體積收縮而產生的裂縫即干縮裂縫。干縮裂縫有兩種情況，一種是水泥穩定砂礫碾壓完成到養護期止的干縮，另一種是養護期滿后到下一層施工前這段時間的干縮。組成水泥穩定砂礫的不同材料，在降溫過程中相互作用引起的半剛性材料體積的收縮即為溫縮。由于這兩種特性反復綜合作用，在（底）基層處容易產生裂縫，在集中應力的長期影響下，裂縫不斷發展，最終出現路面反射裂縫。

該項目地處赤道高海拔地區，晝夜溫差大，雨季降水充沛，晴天時日照強烈，對水穩砂礫的施工造成不利影響。如何防范此類病害的發生，成為工程整體質量控制的關鍵。

（2）防治措施。①控制好細料的含量。細集料含量偏高時易產生干縮裂縫，因此要控制好細料的含量。通過篩分控制細料含量在6%～7%，嚴格控制集料級配，使其滿足要求。為避免混合料成品混入過多的細料，應隨時做好料場的清表工作。②注重下承層的處理。在施工過程中，應避免下承層過多吸收混合料中的水分，確保混合料有充足的水分供水泥進行水化，從而減緩溫度和濕度的變化速度，進而降低干縮和溫縮應力。③控制好水泥用量。配合比設計應避免水泥劑量偏高，因為水泥劑量越大，水泥穩定砂礫強度越強，剛性也越大，從而更易產生收縮裂縫。因此，在施工生產中要盡量選取自身強度較高、壓碎值較低的原材料作為集料，并嚴格控制集料的級配組成，力求形成骨架密實結構，從而在相對較少的水泥用量下達到合同要求的強度。④嚴格控制混合料拌和質量。混合料拌和前應提前檢測各種集料的含水量，尤其是在雨后施工時，應結合試驗室現場檢測結果，謹慎調整拌和站相關參數，且拌和均勻。混合料在運輸過程中，應用篷布覆蓋，防止日曬或雨淋造成水分變化過大。結合當地天氣條件，將碾壓時的含水量控制在最佳含水量的95%～105%，以保證壓實度。⑤養生環節。碾壓完成后應按規范要求養生7d，避免完成面暴曬，保證含水量均衡，并加強交通管制。

2.2 松散

（1）產生原因。①碾壓時混合料的含水量與最佳含水量偏差過大。受雨季雨量大和強烈日照的影響，集料含水量不均勻且變化大。如果料場排水設施不能及時、徹底地排除雨水，強降水就會使集料含水量增加，繼而導致混合料成品含水量偏高，碾壓時易形成彈簧土。赤道高海拔地區日照強烈，混合料在運輸或攤鋪過程中，過多的暴曬會導致含水量偏小，從而造成壓實度不合格，致使開放臨時通車后引起表面松散。②混合料離析必然會對壓實度產生影響，致使通車后表面松散。造成離析的因素有很多，可能發生在混合料放料、運輸、卸料、攤鋪、找平等各個階段。③交通管制不力。在養生期內，出現車輛通行的現象，完成面強度還未形成，車輛通行對其產生破壞，引起表面松散。

（2）防治措施。①控制含水量。相關措施同文章2.1.2中所述。②混合料全過程控制。水穩站出料時應將出料高度控制在2m左右，并設置間歇放料；自卸車在接料時，要適當前后移動，以保證混合料裝車均勻；要嚴格管理自卸車司機，強調在運料過程中應盡量平穩行駛，避免強烈顛簸對混合料的影響，向攤鋪機卸料時應緩慢勻速提升大箱；攤鋪過程中，操作手應把控好攪龍的運轉，使混合料得到均勻的攪拌，同時攤鋪機后方應設專人對攤鋪離析處進行翻拌或換料，做碾壓前最后一道處理。③加強交通管制。將交通管制作為一項重點工作來抓，以免增加不必要的工作量。對仍處于養生期的路段實施封閉管理，設置導向標示牌、路障等，并安排專人進行24h值守，嚴防車輛有意或無意進入養生路段。

2.3 平整度差

（1）產生原因。①下承層平整度差。下承層平整度差會使水穩層攤鋪厚度發生變化，壓實后平整度受到影響，且這種影響會進一步傳遞到瀝青混凝土面層，從而導致面層平整度的不合格，需格外注意。②自卸車卸料操作不當。高海拔山區地形復雜，在自卸車向攤鋪機倒車時，尤其是在縱坡較大的路段，不慎碰撞攤鋪機，打斷攤鋪機的勻速行進，從而造成攤鋪層出現“陡坎”，進而出現質量問題。③碾壓作業不符合操作規程。碾壓過程中壓路機在施工面上轉向幅度過大或急剎車，造成攤鋪層表面擠壓變形。④接頭處未做適當保護。在非洲一些國家的工程施工中，常會受資金問題或當地政府及民眾等多方面因素的影響。受相關因素的制約，有時在某些尚未完工的路段必須較長時間放置，同時又不得不臨時開放交通。在這種情況下，暴露的水穩砂礫層末端，受長時間雨水沖刷和交通車輛經過磨損，表面會遭到不同程度的破壞。在復工后，接頭處會產生較為明顯的高程差，造成平整度不合格，發生“跳車”等現象。

（2）防治措施。①要嚴格把控下承層的施工質量，高標準地自檢，尤其是對平整度和高程地檢測。一旦發現問題，就要及時妥善處理，堅決杜絕得過且過的工作態度。②在平緩路段攤鋪施工時，自卸車應在距離攤鋪機20～30cm的地方空擋停車，不得在倒車過程中頂撞到攤鋪機，需待攤鋪機勻速靠近后推動其前進；縱坡較大的上坡路段，應掛低速擋配合攤鋪機同步向前移動，以免攤鋪機過于吃力而影響攤鋪質量。同時，選用經驗豐富的自卸車司機，并對其認真進行技術交底；派專人在攤鋪機前指揮自卸車倒車，確保萬無一失。③通過試驗段確定最佳的碾壓方式和流程，有針對性地編制技術交底和相關設備操作規程，對相關人員進行交底和培訓；安排質檢員負責對碾壓的全過程進行監督管控，及時發現并妥善處理操作不規范引起的問題以及其他碾壓不到位的情況，保證在有效時限內完成碾壓工作。④為有效應對這類情況，應在養護周期后，及時將水穩砂礫層末端暴露部分用塑料布蓋上，并在塑料布上覆蓋一層20cm左右的砂礫料壓實，做成一道減速坎，保護完成面不受損害。

2.4 邊緣侵蝕

（1）產生原因。在以往的肯尼亞鄉村公路施工中，出現了一些路面結構層邊緣被侵蝕的質量問題，部分侵蝕嚴重的路段甚至被“掏”成“臺階”狀。通過分析發現，主要有以下幾方面的原因：①超寬填筑不足，導致邊緣壓實度不夠。②未及時修坡、植草防護，遭雨水過度沖刷。③透層油灑布范圍過窄，未有效保護到邊緣。隨著時間的推移，這種質量問題逐漸顯現，給工程后期維護及質保，帶來很大問題。

（2）防治措施。①從路基開始就要嚴格按規范進行超寬填筑，施工作業時，保證對邊緣進行充分的碾壓，以確保路肩部分的壓實度。②提前對工作進行合理規劃，及時做好主體完成路段的修坡和相關防護工作。鑒于工程所在地雨量大的特點，砌石邊溝均要在臨山一側設置砌石邊溝，且砌石范圍應擴大到瀝青混凝土邊緣，以更好地保護邊坡。③透層油能滲入基層表面空隙，更好地結合細集料，從而形成一個防水層，對基層表面起到很好的保護作用。因此，透層油灑布的過程中應進行超寬灑布，以充分保護基層邊緣不受侵蝕。另外，灑布完成后，還要由質檢人員進行檢查，對漏灑或灑布率偏低的區域人工補灑。

3 取得的成效

在一段時間以來的水穩施工中，項目部本著“質量第一”的原則精心組織，對上述幾類病害的相關防治措施通過技術交底進行了有效部署，并對效果進行評估，不斷調整和改進，取得了顯著的成效。到目前為止，各類病害都得到了有效控制，水穩（底）基層施工一次驗收合格率達到100%，完成質量得到了有效保證，達到了預期標準。

4 結束語

水泥穩定砂礫（底）基層在非洲各個國家的道路施工中，都有著廣泛的應用。采取水泥穩定砂礫的施工技術，具有施工工藝簡單高效、經濟性較好等優勢。肯尼亞鄉村公路557標段項目所處地理位置以及氣候特征，為水穩施工埋下了一定的質量隱患，如何有效避免各類質量病害的發生，是該工程的重點工作之一。在今后的施工中，應做好各項施工技術交底，切實做好準備工作，從拌和、運輸、攤鋪、碾壓、養護等各個階段采取防治措施，不斷提高施工質量和生產效益，努力提升公司的品牌效應，使公司在肯尼亞建筑市場更具競爭力。