水泥穩定紅土礫料路基施工技術研究

楊易、王文廣

（1.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066002；2.中交第一航務工程局有限公司，天津 300461）

1 工程概況

科特迪瓦PK24 工業園一期項目位于阿比讓市西北部24km 處，項目為127hm 園區和園區外公共部分土地整治及道路、給排水、輸變電、通信等公共設施施工等內容。

園區內道路共計12.2km，分為主干道及次干道兩種，其中主干道總長4.9km，為雙向四車道，次干道總長7.3km，為雙向兩車道。道路結構層自下而上依次為水泥穩定紅土礫料底基層、水泥穩定紅土礫料基層、瀝青混凝土基層及瀝青混凝土面層。底基層、基層具體結構形式及參數見表1。

表1 底基層、基層結構形式

2 水穩土拌和技術要求

2.1 材料要求

根據科特迪瓦PK24 工業園一期項目技術規格書要求，拌和水泥應選用當地CPA42.5 硅酸鹽水泥，所用紅土礫料需達到精選紅土礫料級別，其物理力學特性要求見表2。

表2 紅土礫料物理力學特性要求

2.2 試驗檢測要求

水泥參量要求：底基層、基層水泥摻量均按質量比計算，即每立方米底基層材料中水泥摻量為63kg，每立方米基層材料中水泥摻量為84kg，誤差不得超過規定摻量的0.5%。

水穩土拌和之前，應對紅土礫料含水率進行檢測，拌和時含水率應控制在材料最優含水率與該數值減少2%的含水率之間。

在拌和料壓實之前，紅土礫料和水泥需充分拌和，檢測其粉化率至少達到50%，即拌和粉化之后，拌和料20mm 篩孔通過率至少達到50%。

壓實后，（底）基層壓實度不小于95%。對于3%摻量的拌和料，壓實后露天養護72h、浸泡96h 后，在試驗所給出的最佳干密度為95%條件下的加州承載比CBR 指數不小于120，4% 摻量的拌和料CBR 指數不小于160。

養護期后，對（底）基層進行彎沉試驗，在90kN 的荷載下，底基層形變應小于0.9mm，基層形變應小于0.7mm[1]。

3 施工工藝研究

科特迪瓦PK24 工業園一期項目水泥穩定紅土礫料施工采用普通路拌機路拌、冷再生拌和機路拌及場站拌和三種拌和方式施工，采用平地機、推土機等機械進行攤鋪及瀝青水穩攤鋪機進行攤鋪兩種攤鋪方式，通過對比三種拌和方式、兩種攤鋪方式，分析各自優缺點，并對其施工相關參數進行研究，不斷優化拌和工藝、攤鋪工藝及碾壓工藝，形成了一套施工速度快、質量高、成本低的較為成熟的施工工藝[2]。

3.1 拌和工藝研究

3.1.1 普通路拌機拌和工藝

將紅土礫料按設計標高攤鋪完成初平，并對其含水率進行檢測，若礫料含水率較高，需自然晾曬，待含水率滿足要求時，將水泥按摻量要求均勻撒布在礫料層上，使用路拌機通過拖拉機牽引對礫料層進行拌和。項目所使用的為輕型路拌機，功率較小，轉速較慢，由于紅土礫料易板結的特性，路拌機無法完全將板結礫料粉碎，循環拌和6～7 遍后仍有板結礫料存在，導致紅土礫料未與水泥充分拌和。雖然拌和料總體含水率滿足要求，但大部分水分仍被包裹在板結礫料內部，而板結礫料外部含水量過低，拌和料無法碾壓成型，并且無法使水泥水化，（底）基層內部松散。為保證水泥水化，嘗試進行人工補水，但使得拌和料總體含水率大大超過紅土礫料最優含水率，壓實后產生彈簧土，拌和料整體施工質量無法滿足試驗檢測要求。同時，由于路拌機為半開放形式，拌和過程中水泥揚塵較大，水泥浪費的同時造成了較大的環境污染。普通路拌機拌和效果見圖1。

3.1.2 冷再生拌和機拌和工藝

通過分析使用普通路拌機拌和施工產生的問題，為使礫料拌和更加充分，粉化率滿足技術規格書要求，項目引進冷再生拌和機對水穩料進行拌和。較普通路拌機相比，冷再生拌和機具有功率大、拌和能力強等優點。對于板結礫料，只需拌和兩次便可滿足礫料粉化要求，大大縮短拌和時間。由于紅土礫料與水泥充分拌和，拌和后只需根據拌和料含水率情況適當補水，便可碾壓成型。碾壓后（底）基層壓實度、彎沉等各項試驗指標均能滿足技術規格書要求，并大大提高了施工效率，節約了大量的施工時間。由于冷再生拌和機采用的是半強制式拌和方式，即拌和是在相對封閉空間內進行，礫料、水泥等材料不發生外溢，拌和過程中基本不污染周邊環境。冷再生拌和機拌和效果見圖2。

3.1.3 場站拌和工藝

為提高（底）基層施工效率，達到多班組作業的目的，路拌的同時采用水穩拌和站集中場站拌和，拌和后由自卸車倒運至現場攤鋪。對于含水率較低的紅土礫料，場站拌和效率較高，礫料拌和均勻，粉化率較高，大大提高了（底）基層施工速度。此外，場站拌和可配合瀝青水穩攤鋪機進行現場攤鋪，可直接進行碾壓，節省了現場整平時間，但對于含水率較高、黏性較大的紅土礫料，將會堵塞水穩站料倉下料口，導致水穩站無法拌和[3]。

3.1.4 拌和工藝對比

三種水泥穩定紅土礫料拌和方式對比見表3。

表3 拌和方式對比表

結合項目實際情況，對三種不同的水泥穩定紅土礫料拌和方式進行比選研究，最終選用冷再生拌和機及場站拌和施工工藝，兩種拌和方式互相配合，提高了（底）基層施工效率，施工質量亦得到保證。

3.2 攤鋪工藝研究

3.2.1 平地機、推土機機械攤鋪

路拌完成或場站拌和的拌和料運至現場后，采用推土機粗平，平地機精平的方式進行整平，測量人員需對標高進行嚴格控制，整個整平過程不得超過2h，防止在拌和物成型前水泥水化。

3.2.2 瀝青水穩攤鋪機攤鋪

在正式進行底基層施工前，需要進行底基層試驗段施工，用于確認底基層松鋪系數，開始拌和前，拌和場地的備料應能滿足攤鋪要求，拌和料生產完成后，使用自卸汽車將拌和料運輸至施工現場，自卸車數量應充足，保證攤鋪作業連續，攤鋪效率高。攤鋪完整后即可進行碾壓，無需再次整平，表面平整度較好。

3.2.3 攤鋪工藝對比

兩種攤鋪方式工藝對比見表4。

表4 攤鋪方式對比表

作為兩種常用水穩料攤鋪方式，平地機、推土機機械攤鋪及瀝青水穩攤鋪機攤鋪在項目中均有應用。采用路拌工藝時，平地機整平是唯一選擇，而采用場站拌和時，兩種攤鋪方式均可使用。兩種攤鋪方式按現場實際情況進行選擇，相互配合補充，達到效率最大化。

3.3 碾壓工藝研究

攤鋪完成后，應立即對（底）基層進行碾壓，根據現場實驗結果，采用30t 膠輪壓路機先靜壓兩遍提漿，再用20t 單鋼輪壓路機震動碾壓5～6 遍。碾壓原則為先兩邊后中間，先靜壓后振壓，碾壓從兩側逐漸向中間進行。碾壓時每次重疊至少1/3 輪跡，避免漏壓，壓實過程中隨時進行整平工作，若發現拌和料比較干燥或水分蒸發過快，應及時補水。

4 施工中出現的質量問題及解決方案

4.1 壓實時表面松散移位

原因分析：拌和料含水率過低或紅土礫料與水泥為拌和均勻，存在板結土塊。

解決方案：拌和后檢查拌和料拌和情況，若板結土塊較多，則應立即再次拌和，直至拌和料拌和均勻。壓實過程中，若發現拌和料松散，應及時灑水，提高含水率。

4.2 表面風干開裂

原因分析：（底）基層壓實后灑水養護不到位或施工時拌和料含水率過高，使其干縮性進一步加大。

解決方案：視天氣情況，進行灑水養護，使表面保持一定濕度，不可時而干時而濕。拌和料拌和時應嚴格控制其含水率，以此能夠有效避免壓實后水分的流失。

4.3 局部產生彈簧土現象

原因分析：拌和料含水率過高或拌和不均勻。

解決方案：保證拌和料拌和均勻的同時，嚴格控制拌和料含水率，若拌和前含水率過高，應停止拌和，自然晾曬干燥之后方可進行拌和施工。拌和料灑水時需控制車速，并且安排專人控制灑水量，車輛掉頭或停留時及時關閉閥門，避免局部灑水過多。

5 結語

水泥穩定紅土礫料作為非洲地區常用的路基修筑工藝，具有成本低、原材料分布廣泛、物理力學特性良好等特點，通過對水泥穩定紅土礫料拌和、攤鋪、碾壓施工工藝進行研究，并針對施工過程中產生的質量問題進行分析，合理進行工藝優化及設備選型，既能保證施工質量又能有效地節省成本和工期。