大厚度水穩(wěn)基層施工關(guān)鍵點(diǎn)及控制工藝

摘要：文章針對平整度、碾壓工藝、測量評價、控制開裂等大厚度水穩(wěn)基層常見質(zhì)量問題，結(jié)合廣西荔浦至玉林高速公路K37+100～K37+300段主線路基左幅水泥穩(wěn)定碎石底基層試驗(yàn)段施工實(shí)例，介紹了一次攤鋪碾壓成型的大厚度水穩(wěn)基層施工工藝，并通過試驗(yàn)檢測驗(yàn)證了該施工工藝的合理性。

關(guān)鍵詞：大厚度水穩(wěn)基層;平整度;施工關(guān)鍵點(diǎn);控制

0 引言

我國道路基層的主要結(jié)構(gòu)是水泥穩(wěn)定碎石基層，受傳統(tǒng)攤鋪設(shè)備攤鋪功率以及碾壓設(shè)備噸位和壓實(shí)功的限制，攤鋪一般厚度≤20 cm。以往水穩(wěn)基層整體分層攤鋪、碾壓以及雙層連鋪的施工工藝，因?yàn)槊看螖備伳雺汉穸刃。韵鄬Χ裕秸取簩?shí)度等各項技術(shù)指標(biāo)更容易控制。但是每層都需要7 d養(yǎng)生，進(jìn)一步延長了施工周期，施工效率低。此外，分層施工的基層，其層間整體性較差。

《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20-2015）中提到碾壓厚度增加可以減少結(jié)構(gòu)層的數(shù)量，改善層間結(jié)合，使整個路面結(jié)構(gòu)的整體性更強(qiáng)。通常一次攤鋪碾壓成型厚度>20 cm，稱為大厚度水穩(wěn)基層。采用大功率抗離析攤鋪機(jī)、大噸位壓路機(jī)、高產(chǎn)能的拌和設(shè)備等，可以確保一次攤鋪、碾壓成型大厚度水穩(wěn)基層[1]，并使得壓實(shí)效果和平整度水平達(dá)到理想的狀態(tài)。由此，更需要重視提高拌和產(chǎn)能，比如水穩(wěn)厚度增加了30%，相應(yīng)的拌和設(shè)備拌和產(chǎn)能也應(yīng)相應(yīng)增加30%，以保證連續(xù)施工。否則施工效率不僅不能提高，如果等料嚴(yán)重的情況經(jīng)常發(fā)生，混合料攤鋪連續(xù)性受影響，還會出現(xiàn)大量施工縫和接頭，平整度必然難以控制。大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪碾壓成型減少一次施工過程和養(yǎng)生工序，具有提高路面結(jié)構(gòu)整體性、提高施工效率、節(jié)約施工成本等優(yōu)勢[2]。本文對大厚度水穩(wěn)基層施工工藝進(jìn)行探討。

1 大厚度水穩(wěn)基層常見的質(zhì)量問題

1.1 平整度問題

（1）土基平整度差。若土基平整度差，易影響至上承層。傳統(tǒng)攤鋪20 cm以下厚度的水穩(wěn)基層，采用分層攤鋪碾壓，底基層具有找平的作用，因而上基層平整度更容易控制。而一次攤鋪成型大厚度水穩(wěn)基層直接受到土基平整度的影響，因此平整度控制難度更大[3]。

（2）碾壓方式問題。碾壓方式不合理，壓路機(jī)噸位和碾壓組合控制不佳，碾壓遍數(shù)、控制速度不佳、壓路機(jī)隨意調(diào)頭和急剎都會造成平整度不良[4]。

（3）接縫問題。大厚度水穩(wěn)基層施工過程中，若不能保證連續(xù)施工，易造成停機(jī)等料的情況，兩個攤鋪段之間的搭接會形成橫向接縫[5]。

（4）級配問題。較多超粒徑骨料影響材料的均勻性，會對攤鋪機(jī)造成損害，磨損鉚平板。此外，超粒徑骨料會造成局部壓實(shí)系數(shù)存在差異，導(dǎo)致壓路機(jī)碾壓不均勻。

1.2 壓實(shí)問題

（1）《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20-2015）中對高速公路水穩(wěn)基層給出的級配范圍比較寬，比如C-B-2給出的級配范圍9.5 mm通過率為59%～72%，4.75 mm通過率為35%～45%，0.075 mm通過率為2%～5%。然而在實(shí)際設(shè)計時，水穩(wěn)級配偏細(xì)易于碾壓，底部更容易密實(shí)，但開裂的風(fēng)險更高;而級配偏粗的話，骨架嵌擠更好，降低了開裂風(fēng)險，但底部不易密實(shí)，會造成基層底部“爛根”的情況。這就要求在實(shí)際級配設(shè)計時，盡可能優(yōu)化級配，既不偏粗又不偏細(xì)，既能保證底部壓實(shí)，又可控制開裂風(fēng)險[6]。

（2）碾壓工藝。因大厚度水穩(wěn)基層總體厚度大，即使采用大噸位的壓路機(jī)，如果碾壓工藝不合理，也會造成上表面過壓，形成薄殼，壓實(shí)功難以傳遞至底部，從而造成底部欠壓的情況[7]。

1.3 測量評價

不同于傳統(tǒng)20 cm以下的水穩(wěn)基層，大厚度水穩(wěn)基層采用大噸位壓路機(jī)必然會形成上表面壓實(shí)度大于底部壓實(shí)度的情況，因此采用最不利狀態(tài)評價大厚度水穩(wěn)基層的壓實(shí)度的話，如果測得大厚度水穩(wěn)底部壓實(shí)度滿足要求，則大厚度水穩(wěn)基層整個厚度范圍的壓實(shí)度可以保證。然而目前水穩(wěn)基層壓實(shí)度檢測方法主要為灌砂法，其主要儀器灌砂筒的高度決定了最大的檢測深度僅為20 cm，只能滿足檢測大厚度水穩(wěn)基層頂部的厚度，因此需要新的測量評價方法對大厚度水穩(wěn)基層按上下基層分層進(jìn)行評價。

1.4 控制開裂

（1）干縮開裂多發(fā)生在建設(shè)初期，包括養(yǎng)生的過程中混合料水分蒸發(fā)，水穩(wěn)碎石基層水分流失導(dǎo)致毛細(xì)管張力作用，使基層產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

（2）溫度縮裂主要發(fā)生在通車以后，水穩(wěn)混合料在溫度和荷載作用下，由于混合料各個原材料溫度縮脹系數(shù)不同，材料間產(chǎn)生相互作用，在水泥膠結(jié)力結(jié)合下，水穩(wěn)基層存在氣固液三種狀態(tài)，其中固液兩相之間在溫度作用下產(chǎn)生縮裂。

（3）級配對于水穩(wěn)基層開裂的影響也很大。級配過細(xì)、含泥量過高都會造成水穩(wěn)混合料的塑性指數(shù)偏高，進(jìn)一步促進(jìn)混合料的收縮，加劇水穩(wěn)基層開裂的狀況。

從以上分析可知，針對一次攤鋪成型大厚度水穩(wěn)基層，如果解決平整度、碾壓工藝、測量評價、控制開裂等問題，則可以充分發(fā)揮其縮短工期、提高施工效率、節(jié)約工程成本的優(yōu)勢。

2 工程概況

廣西荔浦至玉林高速公路路面底基層采用26 cm大厚度水穩(wěn)底基層。荔玉高速公路路面№2分部在各項工作準(zhǔn)備充分以后，定于K37+100～K37+300段主線路基左幅實(shí)施水泥穩(wěn)定碎石底基層試驗(yàn)段，試驗(yàn)段長度為200 m。實(shí)施試驗(yàn)段的目的包括驗(yàn)證底基層施工方案、人員組織、機(jī)械配備、施工方法、檢測方法及檢測結(jié)果能否滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

3 大厚度水穩(wěn)底基層施工準(zhǔn)備

3.1 設(shè)計配合比

水穩(wěn)配合比設(shè)計采用的原材水泥為華潤水泥（平南）有限公司生產(chǎn)的M32.5水泥，碎石采購于荔浦縣杜莫鎮(zhèn)鴻運(yùn)碎石廠。所有進(jìn)場材料均通過試驗(yàn)檢測，各項指標(biāo)合格。其中0～5 mm細(xì)集料砂當(dāng)量檢測結(jié)果為62，集料潔凈度較好。水泥（外摻法）∶級配碎石=4.0∶100，最大干密度為2.442 g/cm3，最佳含水率為5.2%。在進(jìn)行級配設(shè)計時，尤其需要注意的是合成后的4.75 mm通過率，這個篩孔通過率過高表明級配偏細(xì)，填充料過多，會增加開裂風(fēng)險;過低則表明級配偏粗，平整度和碾壓難以控制。此外，0.075 mm通過率宜控制在4%左右。各檔集料摻配比例為碎石Ⅰ（19～31.5 mm）∶碎石Ⅱ（9.5～19 mm）∶碎石Ⅲ（4.75～9.5 mm）∶碎石Ⅳ（0～4.75 mm）=28∶16∶24∶32。詳見表1。

3.2 主要機(jī)械設(shè)備

水穩(wěn)拌和站采用WCB-800型穩(wěn)定土拌和機(jī)，最大產(chǎn)能為800 t/h，攤鋪機(jī)采用長城天順SP1660-3大功率抗離析攤鋪機(jī)，還配備有一臺36 t單鋼輪壓路機(jī)、一臺26 t單鋼輪壓路機(jī)、一臺13 t雙鋼輪壓路機(jī)和一臺膠輪壓路機(jī)。

3.3 大厚度水穩(wěn)底基層攤鋪施工工藝

大厚度水穩(wěn)底基層施工工藝流程見圖1。

3.4 測量放樣

在試鋪前，對路面中樁、原地面進(jìn)行測量，并恢復(fù)道路中線，間隔為10 m，按設(shè)計圖紙要求放樣寬度為12.08 m，同時在兩側(cè)放出邊線外0.3 m處指示樁，進(jìn)行水平測量，按預(yù)先設(shè)定的松鋪系數(shù)準(zhǔn)確標(biāo)出底基層的高程，架設(shè)鋼絲繩基準(zhǔn)線。鋼纖為16 mm鋼筋制作，采用卡托控制標(biāo)高，間距直線段10 m，固定于模板外側(cè)。

試驗(yàn)段施工開始前，測量人員逐樁復(fù)查鋼絲架設(shè)標(biāo)高，將誤差控制在-5～2 mm。施工期間安排測量人員專人看管，嚴(yán)禁碰觸鋼絲，發(fā)現(xiàn)異常立即恢復(fù)。

根據(jù)本試驗(yàn)路段的要求，攤鋪時松鋪系數(shù)暫定取值為1.35，計算好的標(biāo)高應(yīng)架好鋼絲繩，以控制攤鋪厚度。

3.5 水穩(wěn)混合料拌和要點(diǎn)

本試驗(yàn)路段的混合料由1#（K36）水穩(wěn)拌和站提供，拌和站采用WCB-800型穩(wěn)定土拌和機(jī)，最大產(chǎn)量為800 t/h。水穩(wěn)混合料拌和要點(diǎn)為：

（1）上料口位置采用擋板間隔開，擋板高度≥1 m，以防止該部位發(fā)生竄料現(xiàn)象，增加級配控制的精確度。同時，每次上料不應(yīng)上得過滿。

（2）拌和站由專人檢測水穩(wěn)混合料的含水量，并根據(jù)氣溫高低，適量地減少和增加含水量，保證到場碾壓時水穩(wěn)混合料的含水量與最佳含水量偏差不大。

（3）在拌和站卸料進(jìn)裝載車的部位增加橡皮擋板，防止混合料拋揚(yáng)造成裝載車內(nèi)的水穩(wěn)混合料各個部位的級配偏差。

3.6 水穩(wěn)混合料上料和運(yùn)輸

運(yùn)輸車輛采用50 t的自卸汽車。成品料裝車時，根據(jù)放料人員的指示，按前、后、中順序移動車位，保證車斗中心線與出料口對正并水平，避免混合料離析，確保混合料的質(zhì)量。在運(yùn)輸過程中每輛運(yùn)輸車均使用篷布覆蓋，防止混合料受到污染和變質(zhì)。

3.7 水穩(wěn)混合料攤鋪

（1）為避免混合料水分損失，在攤鋪機(jī)前方準(zhǔn)備灑水車，對級配碎石層進(jìn)行灑水濕潤。

（2）攤鋪開始前，下承層需由業(yè)主、質(zhì)檢單位等部門完成交驗(yàn)工作，且各項指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

（3）攤鋪采用1臺天順長城SP1660攤鋪機(jī)整幅全厚度進(jìn)行攤鋪。

（4）攤鋪時攤鋪機(jī)應(yīng)連續(xù)不間斷攤鋪，速度控制在1.0～1.5 m/min。

（5）為保證攤鋪的連續(xù)性，待第4輛運(yùn)料車到達(dá)現(xiàn)場后開始攤鋪。運(yùn)輸車于攤鋪機(jī)前10～20 cm處停住，由攤鋪機(jī)推動運(yùn)輸車卸料，卸料須有專人指揮。

（6）及時檢測松鋪厚度，調(diào)整攤鋪機(jī)高度，嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)定的松鋪系數(shù)進(jìn)行松鋪厚度換算。

（7）攤鋪時的控制措施

①試驗(yàn)人員隨時在攤鋪現(xiàn)場取料檢測含水量，嚴(yán)格進(jìn)行最佳含水量控制，確保碾壓可以達(dá)到最大密實(shí)度;

②安排測量人員控制導(dǎo)向控制線，并復(fù)核導(dǎo)向控制線的高程，確保松鋪厚度的準(zhǔn)確性;

③水穩(wěn)混合料從拌和均勻到碾壓完成必須控制在水泥初凝時間之內(nèi)，且≤2 h。

3.8 大厚度水穩(wěn)底基層碾壓

大厚度水穩(wěn)底基層碾壓工藝尤其需要注意的是初壓先采用13 t雙鋼輪壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍，緊接著采用36 t單鋼輪壓路機(jī)前靜后振一遍，提供充足的壓實(shí)功。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，大噸位壓路機(jī)激振成型大厚度水穩(wěn)基層可以提高最大干密度，從而保證大厚度水穩(wěn)基層的壓實(shí)質(zhì)量[8]。這樣可有效防止大厚度水穩(wěn)底基層頂部過壓、底部欠壓的情況發(fā)生，通過13 t雙鋼輪壓路機(jī)初壓穩(wěn)壓達(dá)到控制平整度的目的。具體碾壓工藝見表2。

3.9 大厚度水穩(wěn)底基層養(yǎng)生

水泥穩(wěn)定碎石底基層試驗(yàn)路段施工完畢后，現(xiàn)場立即封閉交通，采用透水式土工布全斷面覆蓋。土工布搭接要求為：縱向搭接50 cm，橫向搭接20 cm，接口為順風(fēng)向。采用沙袋裝入石屑將土工布壓實(shí)，開始灑水養(yǎng)生。灑水頻率為每3 h一次，以表面濕潤為準(zhǔn)，灑水采用霧噴，不得采用高壓噴水，灑水車從右幅路基緊貼左幅底基層邊緣行駛，由專人進(jìn)行灑水養(yǎng)生。

4 大厚度水穩(wěn)底基層試驗(yàn)檢測

4.1 水穩(wěn)混合料篩分（水洗法）

對本次試驗(yàn)段水泥穩(wěn)定碎石底基層混合料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，結(jié)果見表3。檢測結(jié)果顯示級配在控制范圍內(nèi)。

4.2 水穩(wěn)混合料水泥劑量檢測

混合料生產(chǎn)過程中，混合料水泥劑量宜控制在設(shè)計值±0.5%以內(nèi)。從試驗(yàn)段混合料水泥劑量檢測結(jié)果可知（見表4），水泥劑量控制良好。

4.3 水穩(wěn)混合料壓實(shí)度檢測

根據(jù)試驗(yàn)段鋪筑要求，試驗(yàn)段初壓為雙鋼輪靜壓1遍，復(fù)壓36 t單鋼輪前靜后振2遍。試驗(yàn)段施工過程中按照要求進(jìn)行壓實(shí)度檢測，因大厚度水穩(wěn)底基層壓實(shí)厚度為26 cm，而根據(jù)現(xiàn)存的試驗(yàn)檢測方法進(jìn)行壓實(shí)度檢測僅可以檢測厚度為≤20 cm的水穩(wěn)基層。為檢測大厚度水穩(wěn)底部壓實(shí)度，本次試驗(yàn)段創(chuàng)新采用加長型灌砂筒，因?yàn)榇蠛穸人€(wěn)底部容易產(chǎn)生不密實(shí)的情況，在檢測時需分上下層分別檢測頂部和底層的壓實(shí)度，共檢測點(diǎn)數(shù)為11個，檢測結(jié)果見表5。

從表5數(shù)據(jù)可以看出，大厚度水穩(wěn)底基層碾壓達(dá)到第六遍時，底部和頂部的壓實(shí)度均能滿足≥98%的要求。此外，在相同的碾壓遍數(shù)情況下，頂部壓實(shí)度較高于底部壓實(shí)度，這與壓實(shí)功傳遞的規(guī)律是吻合的。

4.4 大厚度水穩(wěn)底基層平整度檢測

終壓結(jié)束后，現(xiàn)場進(jìn)行了平整度檢測，取4個斷面每斷面10尺進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果如表6所示。

此次大厚度水穩(wěn)底基層試驗(yàn)段平整度共檢測點(diǎn)數(shù)為40個，合格率為100%。

5 結(jié)語

大厚度水穩(wěn)基層可以采用一次攤鋪碾壓成型的方式施工，這種方式可以達(dá)到提高施工效率、加快施工進(jìn)度、提高結(jié)構(gòu)層整體性的目的。但是在施工過程中要解決平整度、壓實(shí)度、測量方法、水穩(wěn)開裂等問題。

（1）初壓先采用13 t雙鋼輪壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍，緊接著采用36 t單鋼輪壓路機(jī)前靜后振一遍，提供充足的壓實(shí)功，可有效防止大厚度水穩(wěn)底基層頂部過壓、底部欠壓的情況發(fā)生，通過13 t雙鋼輪壓路機(jī)初壓穩(wěn)壓達(dá)到控制平整度的目的。

（2）在進(jìn)行級配設(shè)計時，4.75 mm篩孔通過率控制在35%～45%的范圍內(nèi)。這個篩孔通過率過高表明級配偏細(xì)，填充料過多，增加開裂風(fēng)險;過低則表明級配偏粗，平整度和碾壓難以控制。此外，0.075 mm通過率宜控制在4%左右。

（3）試驗(yàn)段施工過程中按照要求進(jìn)行壓實(shí)度檢測。因大厚度水穩(wěn)底基層壓實(shí)厚度為26 cm，而根據(jù)現(xiàn)存的試驗(yàn)檢測方法進(jìn)行壓實(shí)度檢測僅可以檢測厚度≤20 cm的水穩(wěn)基層，為檢測大厚度水穩(wěn)底部壓實(shí)度，本次試驗(yàn)段創(chuàng)新采用加長型灌砂筒。因?yàn)榇蠛穸人€(wěn)底部容易產(chǎn)生不密實(shí)的情況，在檢測時需分上下層分別檢測頂部和底層的壓實(shí)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙承偉，古鵬翔，黃金城.大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪碾壓成型碾壓工藝研究[J].西部交通科技，2016（11）：12-17.

[2]項柳福.大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層研究[D].西安：長安大學(xué)，2009.

[3]鄧 金.談水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制機(jī)檢驗(yàn)[J].山西建筑，2005，31（1）：73-74.

[4]杜 茜.大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工控制要點(diǎn)[J].山西建筑，2017，43（34）：156-158.

[5]李煒光，彭加武，項柳福，等.層間狀態(tài)對厚層水穩(wěn)基層使用性能影響研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2010，32（14）：57-69，53.

[6]田耀剛，石帥鋒，劉 芳，等.整體大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層耐久性研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，34（3）：420-425.

[7]趙 偉.大厚體積水泥碎石施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2008.

作者簡介：馬耀宗（1980—），高級工程師，工程碩士，從事道路與交通工程工作。