一級(jí)公路水泥穩(wěn)定碎石基層平整度的影響因素及對(duì)策

賴(lài)戰(zhàn)輝

（福建路港（集團(tuán)）有限公司，福建 泉州 362000）

0 引言

公路路面基層的形式多樣，其中水泥穩(wěn)定碎石基層頗具代表性，其以級(jí)配碎石為骨料，按比例摻入適量的膠凝材料、灰漿，填充骨料間產(chǎn)生的空隙，從而構(gòu)成完整、密實(shí)的結(jié)構(gòu)層。在水泥穩(wěn)定碎石基層施工流程中，平整度是重要的控制指標(biāo)之一，基層的平整狀況將直接影響路面整體施工效果。因此，加強(qiáng)施工控制，切實(shí)提高平整度十分必要[1]。本文對(duì)影響水泥穩(wěn)定碎石基層平整度的因素進(jìn)行分析，并提出針對(duì)性的處治措施。

1 水泥穩(wěn)定碎石混合料性能來(lái)源分析

水泥穩(wěn)定碎石混合料是一種復(fù)合材料，是以級(jí)配碎石作骨料，由水泥、粗集料、細(xì)集料所組成，采用一定數(shù)量的膠凝材料和足夠的灰漿填充骨料的空隙。這些組成材料在混合料中的質(zhì)量、數(shù)量差異，以及各組成材料之間相互作用的大小、相對(duì)位置分布及相互聯(lián)系的狀況，可以形成不同的結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出不同的性能。施工時(shí)按嵌擠原理攤鋪壓實(shí)，其壓實(shí)度接近于密實(shí)度，強(qiáng)度主要靠碎石間的嵌擠鎖結(jié)原理，同時(shí)有足夠的灰漿來(lái)填充骨料的空隙。由于水泥穩(wěn)定碎石中碎石按級(jí)配規(guī)律，小顆粒填補(bǔ)大顆粒空隙的一級(jí)填充一級(jí)的原則進(jìn)行排列組合，在外力(碾壓)的作用下，級(jí)配碎石能緊密地嵌固在一起，依靠顆粒之間的嵌擠和摩阻作用而形成的內(nèi)摩阻力具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。水泥礦物質(zhì)與水發(fā)生強(qiáng)烈的水解和水化反應(yīng)，形成系列硅酸鹽、鐵鋁酸鹽等水化物，有的自行繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架，有的則與碎石中的其他礦物質(zhì)發(fā)生硬凝反應(yīng)，增大了水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層平整度的影響因素及對(duì)策

水泥穩(wěn)定碎石混合料具有一定的強(qiáng)度性能，與其他相關(guān)因素一起影響著水泥穩(wěn)定碎石基層的平整度。

2.1 路槽施工質(zhì)量的影響

路槽的平整度、標(biāo)高對(duì)底基層甚至基層的平整度都有較大影響。路槽的標(biāo)高、平整度將對(duì)水穩(wěn)底基層的標(biāo)高、平整度產(chǎn)生直接影響，水穩(wěn)底基層標(biāo)高是根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)和松鋪厚度來(lái)確定，路槽標(biāo)高起伏不平整時(shí)，攤鋪機(jī)根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)和試驗(yàn)段確定的松鋪厚度鋪出的平整層面，實(shí)際上松鋪已有變化，路槽標(biāo)高較高處，底基層相對(duì)較薄；而低洼處，底基層相對(duì)較厚，在相同機(jī)具、工藝的壓實(shí)情況下，壓實(shí)的層面已是凹凸不平，平整度較差。在路槽施工時(shí)，按以下措施可以提高修整的平整度：平地機(jī)精平1～2遍以后，振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1～2遍，人工縱橫向交叉帶線(xiàn)（一般每10m斷面），低洼處培土超高處人工挖土坑至松鋪標(biāo)高，并用石灰粉標(biāo)示[2]。平地機(jī)根據(jù)石灰粉標(biāo)志精確平整，測(cè)量人員跟蹤復(fù)測(cè)無(wú)誤后壓路機(jī)碾壓，局部由人工修整。按此要求調(diào)整的路槽，一般情況下標(biāo)高和平整度都比較好。

2.2 混合料的影響

2.2.1 碎石級(jí)配的組成

（1）集料的最大粒徑：規(guī)范規(guī)定底基層最大粒徑不超過(guò)36.5mm，基層31.5mm。由于粒徑控制不好，將導(dǎo)致攤鋪離析加劇并影響表面均勻性，從而影響平整度。建議對(duì)集料粒徑從嚴(yán)控制，用于底基層時(shí)以不超過(guò)31.5mm為宜，基層時(shí)以不超過(guò)26.5mm為宜，同時(shí)控制好0～5mm的細(xì)集料含量，以40%～43%的質(zhì)量比較好，細(xì)集料含量偏低，混合料易發(fā)生離析且壓實(shí)成架空結(jié)構(gòu)；細(xì)集料含量偏高，集料的塑性指數(shù)偏大，收縮增大，導(dǎo)致裂縫增加[3]。

（2）級(jí)配對(duì)壓實(shí)的均勻性較為敏感。碎石應(yīng)采取反擊式破碎機(jī)破碎，分級(jí)出料，分級(jí)堆放，堆放高度以不超過(guò)4.0m為宜，以減少離析。同時(shí)應(yīng)盡可能減少碎石倒運(yùn)次數(shù)，倒運(yùn)越多，離析程度越高。

2.2.2 拌和均勻性及水含量的影響

（1）均勻的混合料能大大提高結(jié)構(gòu)層平整度：高速公路施工都是采用電腦計(jì)量的拌和機(jī)，配合比設(shè)定好以后一般都能保證碎石的連續(xù)和水泥用量。要求嚴(yán)的地方規(guī)定拌和機(jī)為間歇式，拌和時(shí)間易控制，但由于產(chǎn)量難以提高，故基本都采用連續(xù)式拌和機(jī)。連續(xù)式拌和機(jī)攪拌室長(zhǎng)度最好在3.0m以上，以更好保證拌和的充分和均勻。

（2）含水量的影響：一般以最佳含水量稍高1.0%～1.5%來(lái)進(jìn)行設(shè)定含水量。含水量低時(shí)壓實(shí)困難，且水泥也難以充分水化，影響結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度和密實(shí)度；含水量過(guò)高則造成面層凹凸不平和波浪等現(xiàn)象，影響平整度，同時(shí)影響混合料的密度和強(qiáng)度，增加了混合料的干縮性，使結(jié)構(gòu)層易產(chǎn)生干縮裂縫。施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)碎石的含水量大小、天氣狀況、運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近程度，以及早、中、晚的氣溫變化進(jìn)行含水量調(diào)節(jié)，以期達(dá)到較好的碾壓效果。一般以攤鋪后碾壓時(shí)的表面混合料含水量比最佳含水量略低0.5%～1.0%時(shí)為宜。

2.2.3 混合料的運(yùn)輸、卸料影響

（1）由于拌和的混合料由輸送帶運(yùn)至儲(chǔ)料斗，當(dāng)儲(chǔ)料斗貯存滿(mǎn)后即時(shí)卸料至運(yùn)輸車(chē)輛。儲(chǔ)料斗的作用就是對(duì)混合料離析起一定的抑制，但由于輸送帶輸送時(shí)的拋射，混合料到達(dá)儲(chǔ)料斗時(shí)混合料已發(fā)生了離析。為此在輸送帶出口處增設(shè)了一塊擋板，同時(shí)調(diào)整卸料高度，使儲(chǔ)料斗底口和運(yùn)輸車(chē)斗底板高度不超過(guò)2.0m為宜，減少混合料的離析。

（2）運(yùn)輸混合料宜采用大噸位（15t以上）的自卸運(yùn)輸車(chē)，小噸位的運(yùn)輸車(chē)由于運(yùn)量少，每車(chē)混合料攤鋪距離短，攤鋪機(jī)走走停停，且增加了車(chē)輛對(duì)攤鋪機(jī)的撞擊率，致使攤鋪的連續(xù)性差和形成橫亙，攤鋪出的層面平整性不好，從而影響壓實(shí)后的平整度。在卸料和運(yùn)輸過(guò)程中盡量避免中途停止和顛簸，以確保混合料的延遲時(shí)間和減少離析。在卸入攤鋪機(jī)喂料時(shí)，運(yùn)料車(chē)要緩緩后退至攤鋪機(jī)擋軸，避免碰撞。為保證攤鋪機(jī)的連續(xù)作業(yè)，運(yùn)輸車(chē)輛以現(xiàn)場(chǎng)和拌和場(chǎng)各有4～5輛車(chē)再加中途運(yùn)輸車(chē)輛來(lái)計(jì)算，以車(chē)待機(jī)（攤鋪機(jī)）而不能以機(jī)等車(chē)。

2.3 機(jī)械作業(yè)的影響

2.3.1 導(dǎo)線(xiàn)準(zhǔn)確性影響

攤鋪機(jī)作業(yè)主要依賴(lài)基準(zhǔn)導(dǎo)線(xiàn)來(lái)確定標(biāo)高，從而有效控制平整度，施工中往往因?qū)Ь€(xiàn)張力不夠，且導(dǎo)線(xiàn)桿的間距過(guò)大使導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生較大垂度而影響了攤鋪平整度。因此導(dǎo)線(xiàn)采用3mm直徑的鋼絞線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)架設(shè)時(shí)張力必須不小于70～100kg，且導(dǎo)線(xiàn)支承及導(dǎo)線(xiàn)桿間距不能過(guò)大。一般直線(xiàn)段導(dǎo)線(xiàn)桿間距10m，曲線(xiàn)段適量加密，導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度以200～300m較合適。攤鋪前對(duì)導(dǎo)線(xiàn)高程及時(shí)復(fù)核，施工中經(jīng)常檢查，以免作業(yè)人員擾動(dòng)鋼絲繩，造成攤鋪層波動(dòng)。

2.3.2 攤鋪機(jī)操作對(duì)平整度的影響

（1）攤鋪機(jī)手操作不熟或責(zé)任心不強(qiáng)時(shí)，導(dǎo)致攤鋪機(jī)曲線(xiàn)前進(jìn)、運(yùn)料車(chē)在倒料時(shí)撞擊攤鋪機(jī)、攤鋪機(jī)不連續(xù)作業(yè)或在行車(chē)過(guò)程中熨平板高低浮動(dòng)等不規(guī)范作業(yè)，都會(huì)造成攤鋪層面不同程度波動(dòng)，從而影響平整度。

（2）運(yùn)輸車(chē)卸料時(shí)，撒落在下承層的混合料未及時(shí)清除，影響了攤鋪機(jī)履帶接地標(biāo)高，會(huì)影響攤鋪層的橫坡及平整度，因此及時(shí)清理干凈灑落的混合料十分必要。

（3）攤鋪機(jī)校正行駛時(shí)，快的一邊熨平板前方會(huì)有一個(gè)向前抬高的小臺(tái)階，慢的一邊熨平板后端會(huì)有一個(gè)向后攤移的小臺(tái)階，影響了攤鋪層面的平整[4]。

（4）采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)時(shí)，攤鋪機(jī)的振搗、振動(dòng)頻率、行走速度不一致時(shí)，將導(dǎo)致各自攤鋪的混合料松緊密實(shí)不一，從而影響縱向接縫的平整度。在縱向結(jié)合部前臺(tái)攤鋪機(jī)采用移動(dòng)式基準(zhǔn)導(dǎo)線(xiàn)，后臺(tái)攤鋪機(jī)則以前臺(tái)攤鋪機(jī)攤鋪的層面來(lái)控制標(biāo)高和平整度。

（5）攤鋪?zhàn)鳂I(yè)速度的影響：攤鋪速度過(guò)快，易造成攤鋪層表面的粗顆粒在熨平板下沿?cái)備伔较蚧瑒?dòng)，使表面粗顆粒后方出現(xiàn)小坑洞，從而影響了平整度和預(yù)壓度，速度過(guò)慢會(huì)影響生產(chǎn)效率。故攤鋪過(guò)程中不宜隨意換速或停頓，應(yīng)均勻行走。一般攤鋪寬度6～7m時(shí)速度控制在3～4m/min較好。為解決好以上問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)作業(yè)人員及各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，使之成為一個(gè)良好的作業(yè)體系，避免不必要的影響。當(dāng)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)成梯隊(duì)作業(yè)時(shí)，最好選用同一型號(hào)、規(guī)格和新舊程度一致的攤鋪機(jī)，這樣從設(shè)備本身性能方面更好地保證攤鋪出的效果。兩臺(tái)攤鋪機(jī)的振搗、振動(dòng)頻率和行走速度、攤鋪時(shí)兩者的攤鋪寬度應(yīng)調(diào)成一致。攤鋪時(shí)前后攤鋪機(jī)的距離相隔5～10m同步向前攤鋪。當(dāng)兩臺(tái)攤鋪機(jī)非同一型號(hào)時(shí)，施工中要使兩臺(tái)攤鋪出的混合料松緊程度接近一致，以更好地確保攤鋪、壓實(shí)的平整度達(dá)到要求。縱向結(jié)合部的縱縫必須垂直相接，并一起進(jìn)行碾壓[5]。

2.3.3 壓路機(jī)壓實(shí)時(shí)的影響

平整度好壞的關(guān)鍵在攤鋪機(jī)，但與壓路機(jī)的碾壓有著不可分割的關(guān)系，合理的碾壓工藝與正確的碾壓操作是保證結(jié)構(gòu)層平整度的重要手段。

（1）碾壓方式及碾壓速度的控制：碾壓方式初壓一般采用膠輪（自重不小于16t）或鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍，碾壓速度在1.5～1.7km/h為宜；復(fù)壓采用振動(dòng)壓路機(jī)從弱到強(qiáng)振2～4遍，速度控制在2.0～2.5km/h為宜；終壓采用膠輪或鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍，速度宜在1.5～1.7km/h。直線(xiàn)段和不設(shè)超高的平曲線(xiàn)段，由兩側(cè)向中心碾壓；對(duì)于單向橫坡的作業(yè)段（相當(dāng)于超高段）宜從低側(cè)往高側(cè)碾壓。碾壓時(shí)輪跡應(yīng)重疊1／2輪寬，相鄰兩段的接頭處應(yīng)錯(cuò)成橫向45°的階梯狀碾壓。碾壓的路線(xiàn)和方向不得突然改變，更不能在已完成或正碾壓的路段上調(diào)頭和急剎車(chē)，以免使混合料產(chǎn)生較大推移，從而影響平整度。壓實(shí)碾壓的三個(gè)階段如圖1所示。

圖1 壓實(shí)碾壓的三個(gè)階段

（2）合理的碾壓段長(zhǎng)度能有效減少壓實(shí)段接頭處的不平整。碾壓段長(zhǎng)度是根據(jù)壓路機(jī)的數(shù)量、性能和天氣狀況以及攤鋪的速度來(lái)確定，一般情況下以30～40m為宜，過(guò)短易造成接頭處平整度較差，過(guò)長(zhǎng)則混合料水分蒸發(fā)較多又影響壓實(shí)效果。

（3）兩臺(tái)壓路機(jī)的作業(yè)方式：當(dāng)采用兩臺(tái)壓路機(jī)配合時(shí)，各壓路機(jī)除遵循以上要求外，由于壓路機(jī)的性能和機(jī)手操作的差異，兩臺(tái)壓路機(jī)不能在攤鋪斷面上半幅獨(dú)立平行作業(yè)，而宜一臺(tái)全幅碾壓第1遍后，另一臺(tái)全幅碾壓第2遍，然后第一臺(tái)再全幅碾壓第3遍，如此循環(huán)作業(yè)。

（4）壓路機(jī)和攤鋪機(jī)的距離：碾壓時(shí)壓路機(jī)不能太靠近攤鋪機(jī)，距離以10m左右為宜，太近壓路機(jī)的振動(dòng)將對(duì)攤鋪造成影響，使攤鋪層面造成較大波動(dòng)；距離太遠(yuǎn)下一壓實(shí)段又不能及時(shí)碾壓。壓實(shí)時(shí)間的控制：自拌和至碾壓結(jié)束一般應(yīng)在2～3h內(nèi)碾壓完成。

（5）壓路機(jī)的正確使用。各個(gè)輪胎的新舊程度和輪胎壓力必須做到新舊一致，壓力相等，否則輪胎軟硬不一，在碾壓過(guò)程中使碾壓層面橫向平整度超標(biāo)，形成不平整。

3 結(jié)束語(yǔ)

在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，平整度是一項(xiàng)不容忽視的控制指標(biāo)，施工單位需準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)影響基層平整度的因素，采取有效的措施，以規(guī)范的方法完成混合料生產(chǎn)、攤鋪、碾壓、接縫處理等工作，切實(shí)保證水泥穩(wěn)定碎石基層的平整度，為道路其他結(jié)構(gòu)層的施工提供良好的基礎(chǔ)。