鹽漬土地區路面基層施工質量控制

燕芳祥，王英慧

（北京中港路通工程管理有限公司，北京 100162）

1 工程概況

本標段起點為巴里坤航空小鎮北側，終點位于駱駝井子金礦（預查區）北側，路線全長67.912 km。巴里坤縣屬大陸性干旱氣候區，暖季涼爽、冷季嚴寒，無霜期短，降雨量偏少，蒸發量大，日氣溫變化大，年平均氣溫2.7 ℃，極端最低氣溫零下43.4 ℃，極端最高氣溫35 ℃，無霜期年平均116 d，年降雨量230.5 mm，年最大降雨量為342.5 mm，年蒸發量為1 622 mm。全年盛行西風，最大風速為27.8 m/s，大風天氣主要出現在每年的3 月—5 月。內側臨巴里坤湖，是典型的封閉內陸鹽湖，所處地貌單元多屬山前沖洪積扇、沖洪積傾斜平原中上部，地形基本平坦，土層主要為粗粒土(天然礫石)，設計勘測文件說明部分層位含5 cm～20 cm 弱鹽漬土夾層（硫酸鹽漬土）。基層設計為36（38）cm 水泥穩定砂礫基層（5.0%～5.5%）。沿線河流較少，所用水源共設置2處水料場，一處料場位于鹽湖化工工業園區內。

2 鹽漬土地區對公路路面造成的危害

本項目病害：2019 年8 月份基層攤鋪完成，9月中旬進行AC-25C 7 cm 瀝青下面層攤鋪，2020年3 月底復工現場檢查K74+000～K76+000 段5 處瀝青下面層經開挖后查看橫斷面表面呈白色粉狀物（見圖1），瀝青下面層全斷面隆起（見圖2），初步判定為鹽脹。

圖1 基層橫斷面表面鹽分集聚

圖2 路面斷面隆起

初步分析有3 個原因：①鹽脹：瀝青面層表面隆起，基層松散，原材料含有易溶鹽、造成表面泛結晶體屬于鹽脹現象。鹽脹的產生主要是天然礫石原材料中含有硫酸鹽在低溫下溶解度下降吸水結晶形成，致使體積增大，使結構層膨脹[1]。②次生鹽漬化：結構層由于不合理的人為措施而引起結構層鹽漬化的過程。基層原材料礫石質量把控不嚴含局部攤鋪部位原材料含泥量過大，生產配合比控制不嚴，養生不及時造成裂縫出現。中央分隔帶及土路肩回填料質量控制不嚴,硫酸鹽含量超標（見圖3），路面臨時排水不完善，造成因雨水通過面層及中央分隔帶順基層裂縫滲入形成次生鹽漬化（見圖4），造成路面隆起損壞。③凍脹：因基層養生期間，順基層裂縫處深入，冬季低溫裂縫時結構層下部的水分向上集聚并凍結成冰，引起凍脹，從而造成地面隆起的現象。

圖3 中央分隔帶回填料鹽漬化

圖4 基層橫向裂縫

3 鹽漬土地區基層原材料、配合比質量控制

基層施工質量控制應從源頭抓起，嚴格遵循公路路面基層施工細則相關要求配合比配制，從而有效的控制施工質量，從以下方面跟蹤控制。

3.1 原材料控制

3.1.1 粗集料

用于被穩定材料的礫石材料（粒徑在4.75 mm及以上），應滿足表1 的技術要求。

1）水穩基層粗集料宜根據設計選用強度高且儲量合適的料場，砂礫材料除單質試驗項目主要包括顆粒分析、標準擊實、壓碎值、相對密度、有機質、液塑限等，外在料場取料還應進行易溶鹽檢測。

2）嚴格控制基層用礫石針片狀含量及軟石含量，經試驗檢測合格且監理工程師驗證批準后，按照核準的料場規劃配備篩料機和顎式破碎設備，采用集中四級篩分，規格分別為20 mm～30 mm，10 mm～20 mm，5 mm～10 mm，0～5 mm，并對超粒徑顆粒輔助增加顎破工序，將超粒徑卵礫石破碎成坡口石，增加篩分成品率同時又增加坡口石含量，從而提高集料結合性能。

表1 粗集料技術要求

3）隨機檢查料場原材料變化，抽查易溶鹽含量，清除表面覆蓋土及夾有易溶鹽的砂礫層。

3.1.2 細集料

原材料中含泥量大小對基層強度影像非常大，嚴格控制0.075 mm 粒徑以下的細集料含量，含泥量過大會增加基層的干縮性，導致基層出現不規則裂紋。因此0.075 mm 粒徑以下含量宜控制在＜2%的范圍。同時嚴格控制細集料中夾帶泥塊及易溶鹽結塊，減少基層裂縫及出現鹽脹現象發生。

3.1.3 拌和用水

水泥穩定礫石混合料拌和及養生用水施工中應嚴格控制，水的PH 值≥4.5，含鹽量不得超過3 mg/cm3，硫酸鹽含量(按SO4-2計)＜2.0 mg/cm3，可溶物含量≤5 mg/cm3，不溶物含量≤2 mg/cm3，不得含有油污、泥和其它有害雜物。經外委見證取樣檢測合格的水源方可使用，施工中嚴禁私自更換水源并應對拌和用水及養護用水采取不定期水樣檢測，滿足要求后方可用于工程施工。

3.1.4 水泥

水泥穩定礫石基層采用42.5 級普通硅酸鹽水泥，所用水泥應滿足規范要求初凝時間＞3 h，終凝時間應＞6 h，且＜10 h，不得使用快凝水泥、早強水泥及受潮變質水泥[2]。留存每批進場材質單，建立原材料進場臺賬登記制度，落實進場水泥質量控制措施。

3.2 混合料的配合比選定

3.2.1 礦料級配

嚴格控制水泥穩定砂礫材料的級配，使其滿足設計要求，對于高速公路和一級公路，在特種交通條件下，宜采用與瀝青面層中下層相同規格和品質的礦料見表2。

表2 材料分檔要求

3.2.2 集料級配范圍

水泥穩定砂礫基層混合料采用四級礦料進行摻配[2]，使基層級配形成骨架密實型，水泥穩定砂礫基層集料級配范圍見表3。

把控水泥穩定砂礫基層的控制性指標：①7 d齡期無側限抗壓強度標準Rd 標準值特重交通時5 MPa～7 MPa，重交通時4 MPa～6 MPa（根據設計階段試驗成果，推薦水泥劑量為5.0%-5.5%，施工時應控制水泥的最大劑量，若達不到強度要求時，應調整級配，不應單純通過增加水泥劑量來提高材料強度），施工中采用5.5%水泥劑量；②水泥穩定砂礫壓實度要求≥98%。

表3 水泥穩定砂礫材料備料規格要求

3.3 選定配合比

通過現場取料參配選定砂礫各檔材料用量，確定材料用量見表4。

水泥穩定砂礫基層配合比設計中，應在保證強度前提下取最小劑量進行施工。采用振動擊實法水泥劑量分別選取3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5%，5 種水泥參配比例配制混合料，最終選定水泥劑量5.0%為最終用量，最大干密度2.283 g/cm3，最佳含水率5.0%，壓實度98%，強度平均值6.3 MPa（滿足重交通、特重交通要求），強度標準差0.298，變異系數4.7，滿足設計要求。

3.4 確定水泥延遲時間

根據確定的配合比試驗數據配制水泥穩定砂礫混合料，對混合料延遲分別進行1 h，2 h，3 h，4 h，5 h 成型試驗，得出延遲時間強度指標在4 h 以內5.0%水泥穩定砂礫無側限抗壓強度降低幅度不大，延遲時間在5 h 的無側限抗壓強度降低幅度較大且無側限抗壓強度不合格，選定5.0%水泥穩定砂礫的延遲時間為4 h。

表4 選定水泥穩定砂礫材料備料規格

原材料及配合比選定應注意以下幾點：嚴格控制各項進場原材料滿足規范要求，同時在滿足設計強度的基礎上限制水泥用量；在合成級配滿足要求的同時限制細集料的用量；嚴格控制粗細集料是否含有易溶鹽成分；拌和用水PH 值檢測合格。

4 現場攤鋪施工質量控制

規范施工工藝，落實技術交底及首件施工，根據試驗段施工確定各項參數，選定最佳機械組合，成品控制措施，針對施工中存在問題及注意事項認真總結，現場施工工藝控制重點把控如下。

4.1 混合料的拌和

1）拌和設備產量≥500 t/h。現場采用山東路機800 型拌和設備，電子稱量裝置精度標定合格，生產能力800 t/h。嚴格控制拌合樓上料倉的擋板高度，杜絕存在混料現象發生[2]。

2）拌和過程中水泥劑量考慮施工離散性的影響，較確定的配合比增加0.5%的水泥劑量，水泥用量為5.5%，宜在拌缸、出料倉上各架設攝像探頭，連線至拌和站中控室計算機上，拌和過程中，負責人隨時通過計算機顯示屏或在拌缸上觀察混合料拌和后的顏色，防止水泥堵塞不流動。高溫天氣對含水率上調1%～2%，以補償攤鋪及碾壓過程中的水分損失。由于新疆溫差較大，早晚與中午的含水率不一，應按溫度變化、風速大小等因素及時調整[3]。

3）拌和過程中，應適時檢測各料倉（包括水泥倉和水）的生產計量，對于高速公路和一級公路應每車混合料打印各檔料倉的使用量。定期核查拌和設備的計量裝置是否存在偏差。

圖5 運輸車輛混合料規范覆蓋

4）抽查每批進場原材料，檢測易溶鹽含量，經拌和后出場混合料的含水量。

4.2 混合料的運輸

1）在裝料時應前后移動、規范裝料，運輸中運料車必須覆蓋規范，避免水分蒸發（見圖5）。

2）落實在線監測，嚴格控制混合料從拌和至碾壓終了的延遲時間≤4 h。

4.3 混合料的攤鋪

1）下承層經監理工程師驗收合格。

2）攤鋪前檢查兩側模板固定是否牢固，具有足夠的強度確保側限滿足要求（見圖6）。檢查模內斷面尺寸是否滿足設計要求。攤鋪機速度應根據拌和機的產量、施工機械的配套情況及攤鋪厚度等予以調整，避免停機待料，保證緩慢、均勻、不間斷進行攤鋪。

3）機械就位后，現場等待料車應滿足攤鋪連續性，盡量避免中途中斷。

4）采用2 臺同型號及同程度的攤鋪機進行施工（見圖7）。采取道路兩側邊線控制鋼絲為高程基準線，2 臺攤鋪機之間架設一道鋁合金梁，確保攤鋪作業面橫坡符合要求，攤鋪機熨平板下墊木板（木板厚度為攤鋪松鋪厚度），確保壓實后厚度滿足設計及規范規定。

4.4 混合料的碾壓

1）混合料攤鋪后立即在全寬度范圍內進行碾壓，碾壓長度根據試驗段總結數據確定，根據天氣情況而定，碾壓段落層次分明，碾壓工藝應在水泥初凝前完成。

圖6 基層攤鋪側限加固

2）基層碾壓時嚴格遵循碾壓原則，確保在時限內完成碾壓，壓實度滿足規范及設計要求。表面水分流失嚴重時，霧化補水后采用腳輪進行復壓。

4.5 接縫處理

1）攤鋪施工如因故中斷時間過長或當日施工結束時，橫向接縫應垂直切縫，嚴禁橫向斜接，造成橫向接縫質量缺陷，避免基層薄弱環節存在。橫縫相接處理應平整、密實，存在橫向裂縫時瀝青攤鋪前應落實現場排查，采取增設玻纖格柵處理橫向裂縫（見圖8）。

2）施工中應避免縱向接縫，高速公路和一級公路基層分層攤鋪時，縱向接縫處應加強碾壓。在不能避免縱向接縫情況下，縱縫必須垂直相接。

4.6 混合料的養生

1）嚴格控制基層養生用水，確保水源合格，基層成品養生期間在經批準的水源取水，不得私自更換水源。

2）新疆地區氣候干旱，水資源缺乏，基層成品養生采用節水保濕養生膜和覆蓋土工布的方法進行成品養生，要求基層規范覆蓋，保持養生水分，避免蒸發（見圖9）。養生期間補水，減少基層干縮裂縫現象（見圖10）。

圖7 兩臺同型號攤鋪機攤鋪

圖8 基層橫向裂縫玻纖格柵處理

圖9 基層全斷面覆蓋養生

5 結語

鹽漬土地區基層施工時為避免易容鹽及施工工藝把控不嚴造成質量缺陷，施工質量控制總結如下。

圖10 基層成品養生期間及時補水

了解易溶鹽尤其是硫酸鹽真實情況，采取更嚴格的控制標準，從原材料抓起，彌補由于人員操作、儀器設備、環境因素、施工工藝控制等對基層質量的影響，摸清易溶鹽的分布，可用原材料的范圍，不讓夾層中存在硫酸鹽的土層被開采進入料場進行篩分；從源頭把好關，同時關注拌和、養生用水的影響；重視次生鹽漬化問題，現場完善臨時排水措施尤為重要；加強施工工藝控制及現場施工管理，把控原材料及混合料質量控制同時，確保現場施工工藝規范化，避免因工藝控制不當造成基層裂縫引起質量缺陷。