解析市政道路施工中水泥穩定碎石基層施工工藝

文｜廈門金承建設工程有限公司 孫鵬

1.水泥穩定碎石層基層概述

水泥穩定碎石時用過利用以水泥為代表的膠凝材料、以砂漿為代表的灰漿材料對級配碎石骨料之間的空隙進行有效填充，并在水泥砂漿凝固的過程中依上述三種材料共同形成板狀結構。水泥穩定碎石基層則是利用水泥穩定碎石攤鋪而成的道路基層，實驗證明水泥穩定碎石基層不僅在施工完成后的初期具有較高的強度，而且其強度還會隨著時間的推移呈現出緩慢增加的趨勢，故因其較高的穩定性、抗凍性、防滲性等性能指標，目前已被廣泛應用于市政道路建設之中。

水泥穩定碎石基層還具有如下幾項特點：第一，加工水泥穩定碎石所需的各項原材料來源廣泛，這便使得水泥穩定碎石家加工企業遍布大江南北，產品價格較為低廉故能夠被大量使用在市政道路工程中。第二，水泥穩定碎石基層初凝后強度躍升較高，十分符合我國市政道路建設中對于工期的要求，其僅在7D 養護后便可得到2.0mpa 的強度指標。第三，隨著半自動攤鋪機、各型碾壓設備的相繼被研發，水泥穩定碎石基層的施工速度得到了大幅攀升，只要擁有足夠的施工機械理論上水泥穩定碎石基層的施工速度可以被“無限擴大”，并且施工質量也可得到保證。第四，在加工水泥穩定碎石時，僅需根據配比公式對水泥、砂漿、石料等原材料的配比進行調整，便可獲得相應強度的水泥穩定碎石，從而進一步拓寬了材料的適用性。

雖然，水泥穩定碎石具有如此的優勢，但其在使用過程中也會出現類似于基層表面磨損嚴重、骨料剝離、干縮裂縫等問題，而上述問題都與水泥穩定碎石基層施工過程中把關不嚴有關。本文將從材料選擇、運輸、攤鋪、碾壓、養護等水泥穩定碎石基層施工全過程進行分析和研究，并針對部分質量控制要點開展論述。

2.材料供貨商篩選的控制要點

目前，市政道路中所使用的水泥穩定碎石均由專業建材生產單位進行加工拌和，其生產和加工環節的質量得到了有效的保證，但在確定材料供應商時可通過以下幾點來判斷所加工的成品質量是否過關。首先，在水泥穩定碎石混合骨料加工過程中需添加大量的淡水從而確保產品的最佳含水量，故在加工廠內是否有充足且清潔的水源進行加工作業，保障加工產品質量的關鍵因素之一。其次，由于碎石、水泥的原材料本身具有一定的含水量，而在加工過程中上述集料本身所含有的天然含水量已被計算到成本的總體含水量之中，故加工廠內是否擁有足夠封閉空間用以堆放加工材料可被視作另一關鍵因素。最后，加工廠在攪拌加工水泥穩定碎石時必須隨時對出料進行檢測，因此一套現代化自動化的產品性能指標檢測設備也可用于評判企業加工能力。

同時，在供貨價格和產品質量上并無明顯差距的多家供貨商時，可選擇運輸距離較近、交通線路流程、配送能力強的供貨商。

3.運輸階段質量控制要點

由于目前城市建設項目的環境污染控制要求較高，絕大多數城市已經全面禁止了在施工道路的施工現場進行水泥穩定碎石的制作攪拌，故市政道路的水利穩定碎石必須使用運載車輛將位于城郊甚至更遠處的攪拌廠所拌和的骨料運輸至施工現場。因此，運載車輛裝載骨料、運輸、卸載等環節均須環環緊扣，以確保骨料質量滿足設計要求。

其一，在運輸前應當根據骨料供應商與施工現場的距離、道路條件、交通擁堵情況等合理選擇運輸路線，尤其是避免選擇部分易擁堵的路段；橋梁、道路荷載標準低于運載車輛載荷的路段；對通行車輛有限寬、限高等限制的路段。在確定運輸線路后施工單位可事前安排一臺運輸車輛對擬定線路進行實地踏勘，從而確認路線的可行性。部分城市運輸車輛由于受到城市交通管制措施的限制，施工前還需將運輸線路征得交警部門的同意，并將參與運輸的車輛數量、運輸時間等關鍵信息進行備案。

圖1 自卸運載車

其二，參與運載的車輛亦選擇運載量大、有封閉艙室的自卸型運輸車輛，在裝載混合骨料前應對艙室進行徹底的清洗，并排干清洗時在艙室內殘留的積水，從而確保艙室內殘留物對所需運輸混合骨料的印象。在裝載混合骨料時應當自前向后進行裝填，切不可一次性將運載車輛的艙室裝滿，每次裝料后運載車輛可向前或向后移動車輛，多次往復這一裝載流程直至混合骨料裝滿整個艙室，此舉可大大降低骨料在裝載過程中產生的離析現象。同時，運輸過程中具有封閉艙室的運載車輛可關閉艙室，而部分半封閉的運載車輛可用篷布對艙室進行覆蓋，從而減少混合骨料在運輸過程的水分損失。

其三，根據每次攤鋪工程所需的混合骨料數量合理規劃骨料運載計劃，攤鋪開始時等候供料的運輸車輛不得少于3 輛，正式攤鋪過程中候料的運輸車輛不得小于5 量。對于部分因交通擁堵或車輛故障而導致的運輸時間超過水泥穩定碎石骨料初凝時間的，必須對所運載的骨料予以報廢處理。

4.攤鋪階段質量控制要點

目前市政道路施工中的水泥穩定碎石基層的攤鋪工作基本由半自動攤鋪機完成，施工人員僅需操作攤鋪機進行攤鋪作業，并確保攤鋪機料倉內存有足量的水泥穩定碎石骨料即可，但通過對部分攤鋪資料事故的成因分析，造成攤鋪效果不佳的主要成因有機械設備操作不佳、攤鋪機與運料機配合不協調以及設備內部故障等。在攤鋪工作開始前務必對簡要鋪設的道路路面進行清理，確保路面平整且無雜物。

首先，攤鋪機料倉內的水泥穩定碎石骨料在被送入布料器前需要空轉一定的行程，此間攤鋪機所攤鋪的基層厚度和骨料量源源不斷滿足設計要求，故在進行攤鋪前須提前將攤鋪機移至需要攤鋪路面前方約30cm 處，以便正式攤鋪時所吐出的水泥穩定碎石骨料達到要求。攤鋪機的行走速度、攤鋪寬度、攤鋪厚度等工作參數須提前進行設定，并可通過一段試驗路段進行驗證相關設施的合理性。

其次，在攤鋪過程中運料機應隨時待命進行補充骨料，在補充骨料時不得出現攤鋪機料倉見底的現象，從而避免攤鋪脫節或前后兩側攤鋪料攪拌不均而造成的基層開裂問題。同時，在攤鋪機工作時須安排多名工作人員對攤鋪機的料倉和布料器進行觀察，如發現上述關鍵零部件內出現卡料、離析等問題及時予以處理。

最后，鑒于部分基層攤鋪寬度超過設備的最大攤鋪寬度，此時則需安排兩臺或多臺攤鋪機進行同步作業。在進行多機同步作業時，所有攤鋪機的工作參數須設置成相同數值，每天攤鋪機的出料線前后距離不亦超過20cm，左右距離因完全重合。在多機同步攤鋪后應立即安排碾壓機對兩道基層的拼接處進行碾壓，以保證接縫處混合料的密實度。

圖2 攤鋪機配合運載車輛作業

在攤鋪結束后施工人員可在最后一斗攤鋪機的作業面前后抽取少量骨料，以供后期相關強度試驗之用。

5.碾壓節點質量控制要點

碾壓作為水泥穩定碎石基層施工中確保基層密實度和平整度的一道關鍵工序，在施工過程中既不能用力過猛將水泥穩定碎石壓碎，又不可用力不足從而導致密實度不符合設計要求，故為了使得水泥穩定碎石基層達到竣工驗收的標準，可從碾壓速度、碾壓順序和碾壓設備的振幅和頻率等多方面著手。

整個水泥穩定碎石基層的碾壓施工可分為初次碾壓、二次碾壓及最終碾壓等三個階段，由于不同碾壓階段對于水泥穩定碎石穩定層所需達到的效果不同，故每階段均需采用不同的碾壓機械進行施工。為使得施工過程中能夠更加明確不同型號碾壓機械所產生的碾壓效果，現將部分碾壓機械進行比對，詳細情況詳見表1。

通過表1的分析可知，在水泥穩定碎石基層攤鋪后初次碾壓時應當采用著重強化基層垂直方向的密實度，并加強基層與路基底部的墊層之間的結合度，為此應當采用鋼輪碾壓機對水泥穩定碎石基層進行靜力碾壓，此種碾壓工藝還可確保基層向兩側的位移量處于可控范圍。在使用鋼輪碾壓機對基層進行2 到3 輪靜力碾壓后，水泥穩定碎石基層豎直方向上的密實度已經達到了一定的數值，此時骨料之間的密實度還有所欠缺，可采用振動方式進一步強化基層內部骨料之間的密實度，并通過調節振動式碾壓機的振動頻率可對基層內部骨料之間的空隙有著較好的降低作用。通過大量實踐證明當振動碾壓機的振幅和頻率分別被控制在0.4mm 至0.6mm 和4000Hz 至4500Hz 之間時最有利于骨料內部壓實度的提高，且不易產生水泥砂漿與碎石骨料的分離。最后，利用密實度檢測設備對基層的密實度進行檢測，并采用膠輪式碾壓設備對水泥基層的表面進行最終定型，從而發揮膠輪在碾壓過程中對基層表面骨料顆粒的擠壓和揉搓作用，使面層的骨料顆粒重新排列成嵌擠結構。

鑒于部分水泥穩定碎石基層的厚度較高，如每次攤鋪厚度超過20cm 則即便是采用多次碾壓也無法徹底保證基層具有足夠的密實度，故當基層厚度超過20cm 時需分層實施水泥穩定碎石基層的攤鋪機碾壓。在分層攤鋪和碾壓時，如每層攤鋪厚度不足10cm 則也會導致碾壓過渡造成“跑漿”等骨料與砂漿分離的問題。綜合實驗表明每次碾壓的厚度控制在15cm 至18cm 之間最為適宜。

考慮到水泥穩定碎石基層在碾壓過程需要反復進行多輪次碾壓，在開始施工前應當提前規劃好碾壓設備的行走路線，嚴禁碾壓過程中土壤改變設備行進方向、路線，并且在部分振動型碾壓設備工作時不可隨意改變設備振幅和頻率的設定。

表1 不同碾壓機械特征分析表

6.養護階段質量控制要點

水泥穩定碎石基層在完成碾壓后7 天內便可達到較高的設計強度，故相關養護工作主要集中碾壓結束后的7 天內。水泥穩定碎石基層在碾壓后開始出現之間凝固的現象，但如在凝固過程中如發生基層水分流失過快的問題則將導致基層強度下降。為了減少基層的水分流失可采用塑料薄膜、土工布等材料進行覆蓋，在采用不透水的薄膜進行覆蓋時，每幅薄膜之間必須有20cm 以上的搭接距離，薄膜覆蓋基層后兩側因用重物予以鎮壓以免薄膜出現卷浮；在采用土工布等透水材料進行覆蓋時應當定期對覆蓋物進行灑水，從而確保薄膜表面濕潤。

圖3 碾壓作業

由于在不同氣候條件下水泥穩定碎石基層的固化時間也存在一定差異性，如在養護期內室外氣溫低于25 攝氏度亦或是養護期間降雨較多的情況，則可適當延長養護周期以確保水泥穩定碎石基層達到設計強度。

7.結語

隨著我國城市化建設的不斷推進，市政道路的數量和分布密度也將不斷提高，水利穩定碎石基層因其強度高、抗凍性好、防滲性強等優點，其應用的范圍將進一步擴大，目前已成為市政道路的重要組成部分。雖然本文就水泥穩定碎石基層的施工過程進行了較為全面的論述，但由于會受到篇幅限制未能就如何改善市政道路墊層與水泥穩定碎石基層之間的結合性以及利用添加劑進一步改善水泥穩定碎石基層強度等方面進行深入研究。水泥穩定碎石基層作為提高市政道路路面平整度和耐用性的重要技術手段，其施工工藝也會伴隨著水利穩定碎石集料的改良和施工機械研發得到進一步的完善。