粉料撒布車組合冷再生機在路床施工中的應用

鐘 長 海，樊 鵬

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

國家級高速公路——天津至石家莊高速公路位于津、冀界至保、石界段，沿線經過廊坊市的大城縣和文安縣，滄州市的任丘市，保定市的高陽縣、蠡縣、博野縣、安國市，石家莊的定州市。起點為河北省與天津市交界處的子牙河處，在大城縣北經大城縣工業園區預留交接走廊帶，向西橫跨廊-滄高速、任河干渠、任文干渠、京九鐵路、G106國道、大-廣高速、潴龍河、孝義河、馬棚淀蓄滯洪區、保-滄高速、G337河龍線、下穿朔-黃鐵路、G230安新線相、小清河、大沙河后與津-石高速石家莊段相連接。

津石高速路線全長171.177 km，全線采用全封閉、全立交施工，主線采用設計速度為120 km/h、路基寬33.5 m的六車道高速公路標準。設特大橋9 181 m/5座、大橋7 261 m/25座，中橋909 m/13座；互通式立交16座，分離式立交42座(不含互通區)，涵洞通道294道，車行天橋4座，服務區4處，停車區1處，匝道收費站12處，養護工區4處，監控分中心1處。路基填方3 676.08萬 m3，瀝青混凝土路面5 551.29 km2，主線征地面積為20 376.79畝(1 hm2=15畝)，連接線9條，共計74.455 km。路基線路長度占全線百分比為89%,路床水泥土設計厚度為1.2 m，共計855萬 m3，合同工期36個月。

河北省交通廳、質監站提出津石高速要創建“品質工程”六大指標要求(“零跳車”、路面平整度控制在0.6 mm以內、路基段彎沉值控制在60～80(0.01 mm)、混凝土強度標準差小于1.5、鋼筋凈保護層厚度合格率≥95%、電通量850)，施工質量要求高。鑒于此，由中國水電五局研制開發了粉料撒布車組合冷再生機并在路床施工中創新發明應用，取得了較好的效果。

2 施工方案比選

考慮到平原地區取土場位置經常發生變化的特殊因素，上下路床均需進行摻水泥處理。該工程設計方案為：上路床填筑層為30 cm厚、5%水泥土，下路床填筑層為90 cm厚、3%水泥土。

沿線多為蓄滯洪區，地下水位高，土源土質變化大，含水量高，周邊可利用土源主要存在黏土塊多、土質變化大、均勻性差等特點。線路穿越區屬沖洪積平原區，地形較平坦，地形主要為第四系全新統沖湖積形成的粉土、粉質黏土、粉砂以及第四系上更新統沖洪積形成的粉質黏土等，軟弱土、軟土透鏡體分布較廣，頂板埋深為1～7.8 m，厚度為0.6～3.7 m，地下水深3～3.5 m，該區段液化等級輕微，工程地質條件較復雜。針對以上具體情況，項目部對以下兩種方案進行了比選。

2.1 方案一

路床水泥土采用傳統工藝施工存在的主要問題：空氣污染大，人工撒布袋裝水泥施工工藝粗糙，影響施工人員的身體健康；黏土塊粉碎不徹底，水泥土拌和均勻性差，深度較淺，不利于上下層的結合。

路床水泥土施工采用的傳統工藝流程：路基上打格上土→推土機和平地機攤鋪→打格上水泥→人工撒布水泥(圖1)→旋耕機(技術參數見表1)拌和(圖2)→壓路機碾壓密實→檢測合格→下一層施工[1]。

表1 旋耕機技術參數(1G-240V2F)表

圖1 人工撒布水泥施工現場照片

現場資源的配置主要包括：劃線打格車2臺、旋耕機1臺、壓路機2臺、平地機1臺、推土機1臺、裝載機2臺、灑水車1臺、水泥拆包工10人。

2.2 方案二

中國水電五局創新發明的新型工藝施工具有以下優點：標準化程度高、滿足環保要求，工效高、黏土塊粉碎徹底，水泥土拌和均勻性好，深度滿足要求。

路床水泥土施工采用的新型工藝流程為：路基上打格上土→推土機和平地機攤鋪→粉料撒布車撒布水泥(表2、圖3)→路面冷再生機(表3、圖4)拌和→壓路機碾壓密實→檢測合格→下一層施工[2]。

圖3 粉料撒布車撒布水泥施工現場照片

現場資源的配置主要包括：粉料撒布車1臺、路面冷再生機1臺、壓路機2臺、平地機1臺、推土機1臺、裝載機2臺、灑水車1臺。

表2 粉料撒布車技術參數(XZ15252TFS)表

表3 路面冷再生機技術參數(XLZ2103E)表

圖4 路面冷再生機拌和施工現場照片

2.3 方案比選

兩個施工方案的施工工藝優、缺點見表4。

鑒于該項目路床水泥土施工具有工程量大、工期緊的特點，結合該地區地方環保部門的嚴格要求，依據河北省交通廳提出的建設品質工程的新的彎沉值指標，為提高企業的品牌形象，最終選擇了方案2。

3 施工工藝及方法

3.1 施工工藝

路堤路床填筑施工按照流水施工工藝原理組織施工，現場布置的施工程序主要按照三階段、四區段、八流程組織施工。每段路基按路基橫斷面全寬施工[3]。

表4 施工方案對比表

三階段：準備階段→施工階段→整修交驗階段。

四區段：填筑區段→拌和區段→碾壓區段→檢驗區段。

八流程：施工準備→下承層準備→分層填筑→攤鋪平整→拌和水泥土→碾壓收面→檢驗簽證→路基整修。

3.2 施工準備

取土場確定后，由試驗室完成土源的材料取樣和擊實等土工試驗(包括填料的重型擊實，CBR，塑、液限，含水量，顆粒分析等)，確定填料的基準含水率、孔隙率等，為填筑施工提供數據支持[4]。

測量工作所需的相關資料準備(導線點測量記錄、導線點、水準點復測資料)。施工準備階段采用全站儀進行導線控制測量，并與該工程外控制導線聯測且均需滿足測規要求。使用全站儀沿線路中支導線及中線控制樁并進行中線加密工作。

使用水準儀與該工程高程控制點進行高程聯測且均需滿足測規要求，布設高程控制網。施工過程中使用水準儀進行施工測量。

配齊所有管理人員和施工人員，對管理人員及施工人員進行技術交底，做到人人明確路床填筑施工的工藝流程、具體施工方法以及質量控制要點。

測量員根據橫斷面圖和填土高度每20 m放出中邊樁并測出壓實面標高，現場采用石灰灑出路床邊線及填土控制網格，并在兩側路肩邊緣外設指示樁。

填料承載比需滿足設計要求，即上路床0～30 cm，CBR≥8%，下路床30～120 cm，CBR≥5%；上路堤120～190 cm，CBR≥4%；下路堤>190 cm，CBR≥3%；半填半挖CBR≥8%。

填料粒徑需滿足相關要求，填方材料的最大粒徑對于上下路床而言均不超過10 cm，上下路堤不超過15 cm。

根據該工程的施工方法、施工程序和進度，詳細編制該工程需用的機械設備進場計劃，以保證各分項工程開工前所需的機械設備及時到場，包括粉料灑布車、冷再生路拌機、重型壓路機、挖掘機、推土機等。機械設備進場后，立即組織人員進行檢修調試，確保開工后設備運轉正常。

3.3 取 土

采用挖掘機在取土場取土，將表層30 cm左右的耕植土挖除，棄置于土料堆存場用于復耕；對于軟弱土、含雜物、有機質等較多、不適于填筑的土料一并清除。然后取1.5 m深范圍內的土用于填筑施工。土料含水率需在現場測定，對于含水率偏高的土進行晾曬，對于含水率偏低的土采用灑水加濕的方法提高含水率，只有含水率在適宜填筑的范圍內方可用于施工。結合工程用水水源情況，填筑段內的用土采用挖掘機挖掘，自卸車裝運至施工現場，取土深度為1.5～2 m，取土場為耕地，取土時應放緩邊坡，同時應與周圍環境景觀相和諧。

3.4 土料運輸與攤鋪

土方路基的填筑料源主要來自取土場，路基填料經中心試驗室取樣試驗檢測合格后方可使用。土方開挖完成后，安排挖掘機、推土機、裝載機、自卸汽車相互配合進行外運，根據土方調配方案，將符合規范填料要求的土方裝運至路床填筑，將不能用于路堤填料的土方運至棄土場堆存。

土料備料前，先用石灰線劃出卸料方格網，派員指揮運料車沿線路縱向從里向外逐個斷面進行卸料。填筑料用自卸汽車運輸，后退法卸車。

攤鋪材料在攤鋪水泥前一天進行，采用推土機粗平，將土料均勻地攤鋪在預定的寬度上。攤鋪過程中，將土塊、超尺寸顆粒及其他雜物揀除，同時檢測松鋪厚度是否符合要求。

推土機粗平后，測量標高，然后采用平地機精平，使其達到設計要求的路拱度和坡度，再攤鋪水泥。

3.5 撒布水泥與拌和

3.5.1 撒布水泥

撒布水泥前一天，對施工用土料實施灑水、悶土，保證其含水率達到18%～19%。采用過干灑水或過濕晾曬的方法控制含水率。同時檢查冷再生機、壓路機、平地機等機械的工作狀態正常，油料充足。

路床填筑施工中的撒布水泥采用粉料撒布車施工，將松鋪系數1.22作為控制標準，根據3%灰土最大干密度1.858 g/cm3，最佳含水率14.6%；5%灰土最大干密度1.847 g/cm3，最佳含水率13.8%；土源最大干密度1.89 g/cm3，最佳含水量12.6%計算每m2水泥土需用的水泥用量。

每m3水泥用量的計算：

路床填筑采用普通硅酸鹽散裝水泥。

每m3素土對應所需水泥的工程量為：5%水泥土(水泥土的最大干密度為1.89 g/cm3)94.5 kg；3%水泥土(水泥土的最大干密度為1.89 g/cm3)56.7 kg。

(1)上路床松鋪15 cm：1÷0.15=6.67(m2)=2.6 m×2.6 m；

(2)下路床松鋪22.5 cm：1÷0.225=4.44(m2)=2.1 m×2.1 m；

(3)下路床松鋪25 cm：1÷0.25=4(m3)=2 m×2 m。

根據每m2的水泥用量，由粉料撒布車均勻撒布水泥。路床填筑為：下路床填筑3%水泥土，松鋪厚度為25 cm。現場劃網格2 m×2 m。

3.5.2 拌和水泥土

水泥土的拌和采用冷再生路拌機進行拌和并補充灑水，檢測填料的含水量為18%。拌和時設專人跟蹤拌和機，隨時檢查拌和深度并配合操作人員調整拌和深度。相鄰拌和邊重疊拌和寬度為25 cm。拌和時由試驗室及時檢查含水量，使含水量較大于最佳含水量4%～5%；若含水量不夠，及時灑水進行調整。

水泥土拌和用冷再生機拌和2次，第一次拌和由路基內側向外側拌和，第2次拌和由路基外側向內側拌和。混合料拌和均勻后色澤一致，沒有灰條、灰團和花面，沒有水泥積“窩”，且水分合適和均勻。

3.6 碾 壓

水泥土混合料拌和均勻后，先采用推土機粗平、粗壓一遍以暴露其潛在的不平整部位，隨后用平地機進行精平。每次平整均需按照要求的坡度和路拱進行。

平地機精平后，采用22 t壓路機振動碾壓，振動壓路機沿一個方向振動后沿原軌跡再振動返回。由低處至高處碾壓，碾壓時重疊1/3輪跡，以輪跡布滿一個作業面為一遍，必須達到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻。第1遍為無振動靜壓，再開始振動碾壓4遍。

將開始撒布水泥到填筑碾壓的時間控制在4 h之內完成，應確保壓實在最佳條件下抓緊碾壓一次性壓實成功。

3.7 壓實度檢測

路床每層填筑壓實完成后，質檢人員會同試驗人員進行壓實度檢測，壓實度測定采用灌砂法，檢測工作嚴格按照相關試驗規程的規定進行，檢測合格后進行下一層的填筑[5]。

3.8 養護及彎沉值檢測

水泥土填筑后采用覆蓋塑料薄膜的方式保濕養生，養生期不得少于7 d，養生期間不得使水泥土過濕或過干并控制好交通，除灑水車外，應封閉交通。養護到期后路床彎沉值一般為50～85(0.01 mm)，滿足河北省交通廳提出的彎沉值指標要求。

4 結 語

津石高速公路津冀界至保石界段率先采用粉料撒布車撒布水泥+路面冷再生機+壓路機機械路床水泥土填筑工藝，每班完成300～400 m(11 000～14 000 m2)的工程量。施工標準化程度高，滿足環保要求，工效高、黏土塊粉碎徹底，水泥土拌和均勻性好，深度滿足要求。可節省施工工期和材料用量，提高路基彎沉值效果明顯，該新型機械組合施工多次受到河北省交通廳、省質監站領導的好評，所取得的經驗可為類似工程施工借鑒參考。