高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工技術(shù)分析核心研究

馬繼慧

(中鐵十六局集團電氣化工程有限公司，北京 100000)

高速公路建設(shè)中會涉及到路床、路基以及路面等結(jié)構(gòu)層，這些是保障高速公路施工質(zhì)量的前提，路面以下的部分稱為路基，即路面的基礎(chǔ)，將路面底面以下80cm范圍內(nèi)的路基部分稱為路床，路床需要承受路面?zhèn)鱽淼母鞣N荷載，如路基、路面自身荷載、行車荷載等；路床主要用于排水與散布載重力，保證車輛的安全與平穩(wěn)運行[1]。高速公路對整體施工材料的要求較高，尤其是路床部分，其施工質(zhì)量直接影響到后續(xù)路面施工質(zhì)量。隨著將水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖作為路床材料的研究，針對風(fēng)化巖需要結(jié)合其相關(guān)性質(zhì)，將其與水泥結(jié)合，通過水泥中的礦物質(zhì)活性成分與風(fēng)化巖及水的綜合作用，增強整體風(fēng)化巖的強度、剛度，改善性質(zhì)，保證其可用于高速公路建設(shè)，滿足高速公路對路床施工的有關(guān)要求。本文結(jié)合筆者工作經(jīng)驗，對高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工有關(guān)技術(shù)展開分析。

1 組合材料基本要求分析

高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工中，需要用到的材料包括水泥、風(fēng)化巖、水，保證不同材料滿足要求才能更好的保證水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床的施工質(zhì)量。現(xiàn)就不同材料的有關(guān)要求分析如下。一是水泥。水泥作為膠凝材料，實際施工過程中必須要充分考慮到水泥的相關(guān)參數(shù)。水泥在使用中需要全面檢測水泥的細(xì)度、水泥的比重、堆積密度、水泥凝結(jié)時間、體積穩(wěn)定性、水泥強度、水化熱、標(biāo)準(zhǔn)稠度等，這些參數(shù)都是決定不同水泥是否能夠用于施工的基礎(chǔ)。目前硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥都能用于高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工，選擇的水泥要求其終凝時間應(yīng)超過10h，針對一些劣質(zhì)水泥、受潮水泥、早強水泥、快硬水泥等都應(yīng)避免選擇。高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工中應(yīng)選擇32.5級、42.5級低強度等級的水泥。選擇出滿足要求的水泥才能保證水泥在整個組合材料中更好的發(fā)揮作用[2]。二是風(fēng)化巖。大自然中的巖體可在多種作用下引起巖石破碎、疏松，也可能引起礦物成分次生變化，這些都是風(fēng)化巖的重要表現(xiàn)。與正常巖石相比，風(fēng)化巖因為風(fēng)化程度不同，其強度、顆粒等都會發(fā)生改變。高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工中考慮到風(fēng)化巖為粗骨料，本身級配不合理，不能直接用于路床施工，關(guān)于不同粒徑風(fēng)化巖的具體比例沒有準(zhǔn)確要求，但是要求風(fēng)化巖中的最大顆粒直徑不超過40mm。三是水。水也是高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工中必不可少的一部分，根據(jù)《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63-2006中的技術(shù)要求，其對混凝土拌合用水、混凝土養(yǎng)護用水均做出了明確規(guī)定。高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工中使用的水只要人畜可正確飲用即可。

保證水泥、風(fēng)化巖、水等滿足施工要求后，還需要結(jié)合不同高速公路施工技術(shù)要求，靈活確定出配合比，即混合料作為基層或者混合料作為底基層、施工區(qū)域地質(zhì)條件、路基挖方或填方情況等，綜合考慮后確定出水泥穩(wěn)定混合料的參數(shù)要求。比如在某高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖施工中，綜合考慮后要求水泥劑量在5.00%，水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到1MPa～1.5MPa。

2 高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工準(zhǔn)備工作分析

高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工準(zhǔn)備工作會直接影響到整個施工工藝、工程進(jìn)度以及工程成本投入等。準(zhǔn)備工作中除了做好水泥、風(fēng)化巖、水等材料質(zhì)控外，還需要做好現(xiàn)場施工準(zhǔn)備工作。

(1)現(xiàn)場試驗室建設(shè)，施工過程中需要對相關(guān)材料進(jìn)行檢測，因為必須要在現(xiàn)場建設(shè)相關(guān)的試驗室。對獲取的風(fēng)化巖進(jìn)行多方面參數(shù)分析與評價，包括風(fēng)化巖土CBR值、風(fēng)化巖含水量、風(fēng)化巖的液縮限、風(fēng)化巖擊實試驗、風(fēng)化巖顆粒分析等。記錄風(fēng)化巖的各項參數(shù)，然后向風(fēng)化巖中摻入5.00%的水泥，充分拌和，拌和完成后重復(fù)進(jìn)行上述參數(shù)檢測與試驗；根據(jù)設(shè)計的水泥劑量進(jìn)行無側(cè)限強度試塊制作與試驗分析，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護6d，用水浸泡1d，無側(cè)限抗壓強度試驗，評估其強度是否滿足設(shè)計要求[3]。

(2)是路床驗收。對路床底面路堤填筑部分施工內(nèi)容予以驗收，評估其是否滿足要求，不符合要求的需要及時整改處理；對于符合要求的可進(jìn)入下一階段施工。

(3)合理選擇場拌位置，考慮到現(xiàn)場施工條件有限，同時兼顧施工便捷性，需要將路基鋪平碾壓，將路基作為場拌位置，風(fēng)化巖、水泥、水等按比例拌和，并用于后續(xù)施工。

(4)現(xiàn)場施工放樣，按照高速公路施工方案，做好路基上的放樣工作，包括中樁、左右兩側(cè)邊樁，樁距的設(shè)置應(yīng)結(jié)合實際情況，一般控制在10m～12m。施工放樣同時還需要合理設(shè)置高程控制樁，通過白灰撒線方式做出標(biāo)記，便于更好的指導(dǎo)后續(xù)施工。

(5)灑水處理，填料在攤鋪前，需要對路基表面灑水濕潤，需要注意的是在利用灑水車灑水期間需要控制好灑水量，避免造成路基表面出現(xiàn)泥濘。相關(guān)施工準(zhǔn)備工作到位后才能更好的滿足后續(xù)施工，保證整體施工質(zhì)量。

3 高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工工藝流程分析

3.1 施工工藝流程

表面清理→測量放樣→卸料網(wǎng)格繪制→運料攤鋪→水泥翻松處理→拌和處理→整形處理→碾壓處理→壓實度檢測→養(yǎng)護與應(yīng)用。

3.2 具體施工工藝流程分析

3.2.1 表面清理

針對路堤表面存在的相關(guān)雜物，通過人工處理方法，清除各類雜物，保證路堤表面無雜物，為進(jìn)一步測量放樣工作提供場地。

3.2.2 測量放樣

測量放樣過程中使用全站儀，通過全站儀確定出中心樁位，高程測定與控制使用水準(zhǔn)儀。中心樁位的測量放樣使用全站儀，使用經(jīng)緯儀與50m鋼卷尺配合完成邊樁的測量放樣，測樣放樣并保證無誤后，需要使用明顯的標(biāo)志予以標(biāo)識。根據(jù)設(shè)計要求，將設(shè)計邊線向外延伸30cm，通過白灰撒出邊線，作為后續(xù)施工的控制線。測量放樣過程中需要對不同控制線、高程控制點做好復(fù)核，確保用于施工的相關(guān)控制線、控制點均符合設(shè)計要求。

3.2.3 卸料網(wǎng)格繪制

繪制卸料框線，在路面表面根據(jù)不同區(qū)域內(nèi)的虛鋪厚度，繪制出不同攤鋪方格，攤鋪網(wǎng)格可以為正方形，也可以為矩形，便于更好的卸料。明確上路床不同施工范圍內(nèi)對應(yīng)的松鋪厚度，計算出不同攤鋪網(wǎng)格內(nèi)需要的卸貨量，便于合理選擇自卸車，更好的控制現(xiàn)場卸料質(zhì)量，有利于后續(xù)施工的開展，保證攤鋪質(zhì)量與處理效果。

3.2.4 運料攤鋪處理

將獲取的風(fēng)化巖石做好保存處理，保證其中軟石含水量滿足要求，即含水量在最佳含水量的基礎(chǔ)上超過4.00%；針對不符合要求的需要采取相應(yīng)措施處理，如果含水量較高需要對風(fēng)化巖予以晾曬處理，而如果風(fēng)化巖中的含水量較低，需要適當(dāng)灑水處理，保證含水量滿足要求。運料過程中需要嚴(yán)格執(zhí)行運輸方案，配合現(xiàn)場人員做好車輛中的風(fēng)化巖石運輸，運輸中保證平穩(wěn)運行，避免顛簸等情況引起風(fēng)化巖石的灑落，盡可能減少原料損失。運輸車輛到現(xiàn)場后同樣需要聽從現(xiàn)場指揮，保證不同料石傾倒在確定的區(qū)域，發(fā)揮早期繪制網(wǎng)格的作用，盡可能保證料石處于網(wǎng)格中央，便于后續(xù)攤鋪處理。需要注意的是路基兩側(cè)為保證邊坡的壓實度，石料傾倒中需要超填30cm[4]。

3.2.5 灑水泥翻松處理

針對風(fēng)化巖石中不超過4cm的可通過帶有強固齒的路拌機予以壓實翻松處理，對于部分粒徑超過4cm的風(fēng)化巖塊，需要通過人工處理方式使其破碎。綜合風(fēng)化巖石的干密度、壓實厚度要求，根據(jù)水泥5%的摻和量計算出每200kg水泥能夠完成的填料拌和量。填料翻松后可在表面根據(jù)計算出的平方米數(shù)繼續(xù)繪制網(wǎng)格，上路床松鋪20cm可繪制2m×5m網(wǎng)格，通過刮板均勻在不同網(wǎng)格內(nèi)攤鋪水泥，水泥撒完后，應(yīng)保證不同區(qū)域均有覆蓋，水泥不會過度集中，也不會局部出現(xiàn)空白，全方位保證水泥能夠均勻性灑在巖土風(fēng)化料上，保證后續(xù)更好的均勻混合[5]。

3.2.6 拌和處理

風(fēng)化巖材料在表面完成水泥均勻攤鋪后，可通過路拌機完成拌和，拌和次數(shù)需要達(dá)到3次。拌和過程中，第一遍不要直接翻拌到底部，底部需要預(yù)留2cm～3cm，避免水泥直接接觸底部，無法攪拌上來，增加灰夾層形成可能；第二遍攪拌期間，必須攪拌到底部，并深入底層約1cm，保證更好的拌和效果，避免拌和中出現(xiàn)素土夾層。完成兩遍攪拌后，對灰劑量予以檢測，具體使用滴定法，同時檢測拌和后的含水量；針對灰劑量、含水量無法滿足要求的，需要增加補救措施，即向其中灑水，增加水泥，然后繼續(xù)拌和，保證拌合質(zhì)量，整個混合料顏色、粗細(xì)骨料等能夠保持均勻性；控制好整個路拌機的拌和參數(shù)，整個搭接長度至少需要達(dá)到30cm，行走速度不超過2.75km/h，專人負(fù)責(zé)對路拌機拌合質(zhì)量進(jìn)行分析，并根據(jù)現(xiàn)場拌和情況指導(dǎo)路拌機司機調(diào)整參數(shù)，提高整個拌和質(zhì)量。針對局部無法使用路拌機拌和的區(qū)域，需要配合人員拌和處理。通過機械拌合與人工拌和相結(jié)合的方法，確保整個路面的拌和質(zhì)量[6]。

3.2.7 整形處理

混合料在拌和完成后，需要對混合料拌和效果予以檢測，并通過平地機完成整形，直線段施工區(qū)域按照從兩側(cè)向中心的順序使用平地機完成刮平處理，曲線段則按照從內(nèi)側(cè)向外側(cè)的順序進(jìn)行刮平處理，刮平至少應(yīng)達(dá)到2遍，刮平處理同時配合人工處理，保證整形效果。整形完成后需要通過壓路機進(jìn)行1次碾壓，即快速排壓，在于發(fā)現(xiàn)其中可能存在的不平，做好局部的整平處理。需要注意的是在整形期間不允許車輛通行，整形中需要保證2.00%的路拱。

3.2.8 碾壓處理

混合料在拌和、整形的基礎(chǔ)上進(jìn)行碾壓處理，碾壓過程中壓路機需要選擇18t與25t，要求在靜壓過程中的速度控制在2.75km/h，振動壓路機在振壓中的速度控制在(2.0km～2.5km)/h。碾壓期間，需要先使用17t的壓路機進(jìn)行1次靜壓，完成初步預(yù)壓處理。預(yù)壓完成后進(jìn)行弱振碾壓處理，之后選擇25t壓路機強振6遍，通過18t壓路機(光輪壓路機)重復(fù)碾壓1次。碾壓過程中按照縱向開展作業(yè)，降低土體側(cè)面變形風(fēng)險。縱向碾壓到終點后可采用退行方式進(jìn)行二次碾壓，避免掉頭，減少壓路機在掉頭過程中產(chǎn)生局部土體過度旋轉(zhuǎn)擠壓，影響整體施工質(zhì)量。前后縱向碾壓中需要保證兩者輪跡重疊區(qū)域達(dá)到1/2；碾壓中如果土體表面較干燥，可適當(dāng)灑水，保證表面的濕潤度；從開始拌和到碾壓完成時間應(yīng)限制在6h內(nèi)。

3.2.9 壓實度的檢測與評估

碾壓完成后還需要進(jìn)行壓實度的檢測，通過輪跡法進(jìn)行壓實度檢測，每次在填土后都需要重新檢測，保證壓實度滿足整體施工要求。

3.2.10 施工養(yǎng)護

所有路床施工完成且在檢測合格后需要完成養(yǎng)護處理，養(yǎng)護時間需要達(dá)到7d，同時在養(yǎng)護期間禁止相關(guān)車輛進(jìn)入施工完成作業(yè)面。

4 質(zhì)控措施分析

高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工技術(shù)應(yīng)用中還需要落實相關(guān)質(zhì)控措施。比如需要嚴(yán)格控制水泥的用量，水泥用量過大會引起裂縫，同時增加成本，而水泥用量不足，則會影響整體組合材料的混合質(zhì)量，嚴(yán)格控制水泥用量，兼顧施工質(zhì)量與成本投入；碾壓過程中檢查層厚，針對超過20cm的需要分層碾壓，并檢測壓實度；施工縫與接頭位置是施工質(zhì)控重點，視情況在半幅路施工中做好接頭與施工縫的預(yù)留，保證交接區(qū)域的整體施工質(zhì)量。

5 結(jié) 語

高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工技術(shù)在運用中，需要控制好原材料的質(zhì)量，做好前期準(zhǔn)備工作，按照規(guī)范施工流程操作，做好重點施工工序的質(zhì)控管理，保證整體施工質(zhì)量，發(fā)揮高速公路水泥穩(wěn)定風(fēng)化巖路床施工技術(shù)優(yōu)勢。