寬幅大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術

馬天武，馬天勇，司愛國

（濱州市公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 濱州 256600）

引言

水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面結構因其造價低廉、路面結構整體強度高、養(yǎng)護維修相對便捷等優(yōu)點一直作為我國高等級公路的主要形式。從近年來山東省水泥穩(wěn)定碎石基層路面結構使用經(jīng)驗來看，采用傳統(tǒng)三層分鋪水泥穩(wěn)定碎石基層結構的瀝青路面經(jīng)常出現(xiàn)反射裂縫、層間結合不良、局部坑槽等早期病害，嚴重影響了半剛性基層瀝青路面的使用壽命。與傳統(tǒng)水穩(wěn)碎石基層施工工藝相比，水泥穩(wěn)定碎石基層寬幅大厚度雙層連鋪整體成型，避免了分層施工、層間結合不良，使攤鋪碾壓一次成型，節(jié)省了工、料、機費用，減少了環(huán)境污染。

1 工程概況

在G205 山深線無棣繞城段改建工程施工過程中，采用了寬幅大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術，取得了較好的效果。G205 山深線無棣繞城段改建工程全線采用雙向四車道一級公路標準，設計速度80 km/h，路基寬25.5 m，全線全長21.264 km。

2 大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層混合料設計

2.1 半剛性基層的分類及結構類型的選擇

根據(jù)山東省瀝青路面結構施工經(jīng)驗選取水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層作為路面結構形式，選用骨架密實結構來進行級配設計。

2.2 室內配合比設計

為了減少裂縫的產生，穩(wěn)定碎石基層（底基層）采用骨架密實型結構［1］，級配采用《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F20—2015）［2］水泥穩(wěn)定級配碎石C-B-3 級配范圍。水泥穩(wěn)定碎石強度設計時綜合考慮骨料鉗擠、抗裂性能及施工和易性，基層設計強度≮4.5 MPa 進行控制，底基層設計強度≮3.0 MPa 進行控制；基層水泥劑量≤5%；底基層水泥劑量≤4.5%。當采用大厚度水泥穩(wěn)定碎石施工時，上下兩層宜同樣按基層設計標準控制。

2.2.1 原材料

（1）水泥。選用P.S.A.32.5 礦渣硅酸鹽水泥，檢測指標見表1。（2）集料。各項技術指標均符合規(guī)范及設計要求，檢測指標見表2。（3）水。采用場地地下水，水質檢驗符合要求；養(yǎng)護用水采用沿線河流灌溉用水，檢測符合要求，且水源充足，滿足養(yǎng)護用水需求。

表2 集料檢測指標

2.2.2 配合比設計

水泥穩(wěn)定碎石所用級配嚴格控制2.36 mm、4.75 mm 和19 mm 等關鍵篩孔通過率，其中4.75 mm篩孔的通過率接近級配范圍中值，級配見表3。經(jīng)試驗室進行配合比設計確定集料配比為10 ～30 mm ∶10～20 mm∶5～10 mm∶0～5 mm∶河砂=18∶34∶27 ∶10 ∶11?；鶎铀鄤┝靠刂茷?.5%。

表3 寬幅大厚度水泥穩(wěn)定碎石級配控制范圍

2.2.3 生產配合比設計

經(jīng)拌合設備試拌修正、水泥穩(wěn)定碎石容許延遲時間確定、原材等指標，最終確定生產配合比，并根據(jù)原材的變化適時調整。

3 大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工方案

3.1 施工方案的比選

采用五種施工方案做試驗段。經(jīng)對試驗數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)進行整理比選優(yōu)化，最終確定方案五作為現(xiàn)場施工方案，見表4。

表4 方案類型

3.2 主要機械設備的選擇

根據(jù)大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工指導意見，主要機械設備見表5，并確定方案五設備組合見表6。

表5 現(xiàn)場主要機械設備

3.3 攤鋪壓實過程控制要點

3.3.1 模板支立要點

由于大厚度攤鋪時使用的大噸位振動壓力機，激振力最大可達70 t 以上。在進行邊部碾壓時，會產生較大的側向力，易導致模具變形甚至上下跳動。因此，建議采用剛度大變形小的剛模，并進行充分固定［3］。模板支立見圖1。

圖1 模板支立

為確保碾壓邊部時，模板不受損壞，模板高度比設計高程降低2 cm。首先直接在下承層上按設計寬度撒出邊線，根據(jù)邊線擺設加工好的模板，模板加固采用1 m 長的鋼管和螺桿頂托，一邊通過鋼管前面直接頂在鋼模上的支撐點上，另一邊固定在中線位置的固定樁上，然后根據(jù)距離進行調試螺桿，保證模板即固定牢靠又保證順直，為保證模板下端的側壓力，在鋼模外側下承層上打入鋼釬進行支撐。

3.3.2 高程控制要點

寬幅大厚度水泥穩(wěn)定碎石施工宜采用掛設鋼絲繩控制高程和平整度方法：（1）在下承層上每隔10 m 放出中樁和邊樁。（2）打基準鋼釬。在單幅路段兩側（中線及邊線側）攤鋪邊緣外50 cm 處打入鋼釬，鋼釬上有可以上下調整的橫向支撐桿（雙層連續(xù)施工時需設置雙層支撐桿），在鋼釬橫向支撐桿上綁扎直徑 0.3 mm 鋼絲，鋼絲高度通過設計標高和松鋪系數(shù)等數(shù)據(jù)確定，通過水準儀按計算好的數(shù)據(jù)測完并固定好［4］。（3）架設的基準鋼絲通過兩端的拉力鎖將鋼絲拉緊，一般情況下按大于1 kN 的拉力將鋼絲拉緊。

3.3.3 寬幅大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層攤鋪過程控制要點

（1）需到場一定數(shù)量運料車時方能進行攤鋪作業(yè)，料車數(shù)量≮4 輛，且運料車后退時不可頂撞攤鋪機，運料車在攤鋪機前一定距離即停車并掛空擋，由攤鋪機推動運料車向前行進。（2）根據(jù)壓實厚度及松鋪厚度合理選擇墊木厚度，保證攤鋪機起步平順且初始攤鋪段具有較好的平整度。（3）攤鋪機刮料板和螺旋布料器運轉需平順，嚴禁急停急起或速度過快造成大料拋揚；攤鋪過程中碎石檢測實際攤鋪厚度，并實時調整自動調平儀。（4）在攤鋪現(xiàn)場配3 ～4 人，隨時處理攤鋪后料的局部問題，同時現(xiàn)場和后場需要配備足夠的試驗人員，隨時檢查現(xiàn)場含水量的變化情況，以及攤鋪后取料進行篩分和配合比級配對比，并時刻與拌合站和試驗室聯(lián)系。（5）攤鋪機需采取增設反向葉片半葉片及橡膠擋板等抗離析措施［5］。大厚度水泥穩(wěn)定碎石施工時，松鋪厚度較大，大粒徑石料極易滑落至底部，造成底部爛根［6］。（6）攤鋪結構厚度為24 cm 類型采用長城SP120-2 攤鋪機并機攤鋪，兩臺攤鋪機搭接寬度為20 ～30 cm， 攤鋪結構厚度為30 cm 類型采用大功率攤鋪機全寬攤鋪。進行上層連鋪時，下層施工段落不宜過長，控制在40 ～60 m，確保攤鋪碾壓控制水泥在初凝時間內完成［7］。

3.3.4 碾壓控制要點

（1）單鋼輪壓路機在攤鋪機后按照緊跟慢壓的原則開展碾壓作業(yè)，單鋼輪壓路機采用全斷面形式進行碾壓施工，而不是一臺攤鋪機后跟一臺壓路機。（2）碾壓施工時應按照初壓、復壓、終壓三段落進行設置，各段落長度設置應合理。初壓時采用單鋼輪壓路機按照前靜后振的形式碾壓1 遍，復壓采用單鋼輪強振3 ～4 遍，輪胎壓路機交錯碾壓，終壓采用雙鋼輪壓路機收光1 ～2 遍。（3）壓路機碾壓施工時應先起步再開振、先停振再停機。（4）當環(huán)境溫度過高或風力過大等原因造成水泥穩(wěn)定碎石基層表面失水過快時，可采用輪胎壓路機揉搓噴灑補水［8］。（5）水泥穩(wěn)定碎石基層側部支撐模板應具有足夠強度，碾壓施工時不變形、不跑模。（6）邊部碾壓時可采用小型壓路機進行補強。

4 不同路面結構組合施工效果評價

4.1 壓實度分布規(guī)律

由圖2 可以看出：（1）四種厚度方案下均能保證單層壓實度達到規(guī)定要求，采用剝離灌砂法測量下半層壓實度可以較好確保壓實質量。（2）路面橫向范圍內壓實度差值在0.2%～0.8%之間，碾壓過程中應加強質量控制，不得過壓或漏壓。（3）隨著單層厚度的不斷增加，單層上下半層壓實度差值不斷增大。

圖2 壓實度分布規(guī)律

4.2 芯樣強度分布規(guī)律

由圖3 可以看出：（1）四種厚度方案下芯樣強度均能達到規(guī)定要求。（2）單層基層上下半層芯樣強度存在一定差異，上半層因碾壓效果較好，最終形成的芯樣強度大于下半層。

圖3 芯樣強度分布規(guī)律

5 結語

當路面設計進行結構計算時，水泥穩(wěn)定基層層間假設完全連續(xù)，即3 層18 cm 水泥穩(wěn)定碎石可看作一層，寬幅大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的施工可減少層數(shù)，解決了以往出現(xiàn)的層間結合、養(yǎng)生等問題。寬幅大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層與普通水泥碎石基層相比，經(jīng)測算，采用寬幅大厚度水泥穩(wěn)定碎石雙層連鋪施工寬12.75 m、厚54 cm 的水泥穩(wěn)定碎石基層相較傳統(tǒng)三層分鋪施工在道路全壽命周期內每公里可節(jié)約資金約41 萬元。