水泥穩定碎石基層施工技術在道路工程中的應用

王文文

（甘肅德源順建設工程有限責任公司，甘肅 平涼 744100）

0 引言

近年來，甘肅省的新建道路工程，普遍選用半剛性基層作為道路基層形式，大范圍應用水泥穩定碎石基層技術，這對提高道路韌性與承載能力、改善道路基層濾水性、增強道路結構板體性有重要作用。甘肅省的地質環境相對復雜，使得新建道路工程施工難度大，其間若處理不當會留下質量隱患。所以，在施工過程中，技術人員要加大對水泥穩定碎石基層技術的實踐與應用，切實提高現場施工水平，從而打造出高品質的道路工程。

1 工程概況

南李村至鄉景村道路工程位于甘肅省平涼市涇川縣，以荔堡鎮南李村為道路起點，以羅漢洞鄉景村為道路終點，道路全長10.38km，途經小寨村，與平泉公路、安國公路相接，總投資金額約2113 萬元。該工程道路構造從下到上由天然砂礫層、底基層、基層、面層組成，同時配有圓管涵、公路界碑、波形梁鋼護欄、單懸臂式交通標志等配套設施。選用水泥穩定碎石基層技術修筑道路基層，分別為200mm 厚水泥穩定碎石層和200mm 厚水泥穩定砂礫層，二者用量分別為93549.7m3和704m3。

2 道路工程中水泥穩定碎石基層施工技術要點

2.1 施工放樣

在施工過程中，測量人員要在基層攤鋪前一段時間完成測量放樣作業，按照施工圖紙確定基層攤鋪范圍、各攤鋪機位置，沿中線方向射出測釘，將直線路段與平曲線路段中的相鄰測釘的間距分別控制為10m和5m，并在現場設置支架，在支架上彈放導向控制線與基準鋼絲，并使控制線與鋼絲保持拉緊狀態。如此，借助導向控制線控制水穩碎石基層的松鋪厚度，借助基準鋼絲控制基層平面位置和高程。在后續水穩碎石基層施工期間，測量人員要及時進行復核作業，糾正測釘、控制線與施工作業存在的誤差。

2.2 混合料制備

在混合料制備環節，需重點掌握級配設計、振動拌和、性能檢測三個方面的技術要點。第一，級配設計，根據道路等級明確水穩碎石強度標準、原材料配合比方案。例如，道路等級為二級以下高速公路時，可分別將底基層和基層水泥穩定碎石7d 浸水無限側抗壓強度控制在2.5～3.0MPa 和3.0～5.0MPa，以水泥、集料為原材料，加入適量拌和水，將之攪拌成水泥穩定碎石，一般可使用天然砂與5～26mm 碎石作為集料，將二者用量占比控制為25%和75%。第二，振動拌和步驟，早期道路工程中普遍采用單缸拌和方法，拌缸長度不足5m、有效拌和時間不足10s，混合料拌和效果并不理想。因此，施工單位目前應采取兩次拌和工藝，選用振動拌和機，將多個拌缸進行串聯處理后攪拌混合料，確保攪拌軸長度不小于2.5m，按順序向拌缸內投入原料、添加拌和水，以此強化混合料的理化性能，并起到預防道路開裂等作用[1]。第三，性能檢測，對所制備混合料開展擊實等多項試驗，判斷混合料的最大干密度等性能質量是否達到施工要求，經試驗檢測合格后再將混合料投入使用，對未通過試驗檢測的混合料，則要采取重新攪拌、自然晾曬等處理措施。

2.3 混合料轉運入場

混合料轉運入場時，運輸人員要檢查車輛情況，確保車廂處于潔凈、濕潤狀態，避免混合料受到污染或與車廂出現黏結情況，確定車輛情況無不妥后，即可將混合料裝車運輸。其間，在車廂表面覆蓋土工布等材料進行遮蓋處理，以此有效避免混合料在運輸途中受污染或水分損失等，還要將運輸時長控制在合理范圍，要求在混合料初凝完成攤鋪作業。待混合料入場，將運料車停放在攤鋪機前方0.2～0.3m 處，避免二者相互碰撞。

2.4 攤鋪

在基層攤鋪環節，施工人員要提前檢查底基層的質量，保證底基層的潔凈度、平整度與壓實度達標才能開展基層攤鋪作業，同時要對底基層表面凹凸不平的部位進行修補處理。隨后，將攤鋪機就位，由于早期道路工程普遍采取水穩碎石基層雙機聯鋪方式，其間可能出現基層搭接離析、縱向裂縫等質量問題，所以現在多采用寬幅超厚一次成型的全新攤鋪方式，采用DT1600 等型號攤鋪機。在水穩碎石基層攤鋪作業時，一般要將松鋪系數控制在1.3 左右，混合料擋板和布料器端部間距控制在0.3m 內，攤鋪速度控制在1.5km/h 左右，禁止施工人員私自改變攤鋪速度、攤鋪機行駛方向角度和空場收斗，并根據基準鋼絲繩觀察基層攤鋪厚度偏差是否超標，進而及時開展找平作業[2]。

2.5 人工整平

考慮到水穩碎石基層在攤鋪期間常出現集料離析等問題，會影響基層觀感、質量與結構性能，也不利于后續基層碾壓作業的開展。因此，施工單位需要開展人工整平工序，基層攤鋪完畢后，需要檢查攤鋪質量，如果發現粗細集料離析、粗集料集窩等質量缺陷，要立即鏟除攤鋪層中的相應部位，在原位填補經過重新拌和的混合料，也可在原位均勻填補細集料，再使用小型動力設備開展碾壓作業。

2.6 碾壓

在基層碾壓過程中應遵循“先輕后重”的原則，按順序完成各路段基層碾壓作業，并嚴格控制各項工藝參數，如將輪寬重疊面積控制在1/2～1/3 左右、混合料拌和至碾壓環節總體時間控制在3h 內、碾壓速度控制在1.5～1.7km/h 或2.0～2.5km/h。同時，為取得理想的基層碾壓成型效果，需搭配采用靜壓成型與振動成型工藝，在現場配備多類壓路機，如先后使用光輪壓路機、振動壓路機和膠輪壓路機開展基層碾壓作業。完成預定碾壓遍數后，技術人員對基層壓實度進行檢測，若壓實度不達標則要增加碾壓遍數，壓實度達標即可完成后續碾壓作業。

此外，若是現場氣溫超過相應標準，混合料容易出現水分加速蒸騰現象，容易在碾壓期間出現表層顆粒浮動問題，會導致基層密實度存在不確定性[3]。在高溫天氣下，施工人員需要在壓路機中額外設置霧化灑水設備，碾壓期間同步對基層混合料進行灑水，將之潤濕。

2.7 接縫處理

在接縫處理環節，施工人員應掌握橫縱向接縫的正確處理方法。以橫向接縫為例，施工人員操縱攤鋪機遠離橫向接縫處的混合料末端位置，在末端部位放置2 根方木，使方木與混合料保持緊密貼合的狀態，并對方木間隔處混合料進行人工整平處理，要求混合料的壓實厚度與方木高度保持一致，且混合料的壓實度要達標。隨后，去除方木與鋼釬等材料，使下承層頂面保持潔凈與濕潤狀態，在表面攤鋪混合料。同時，若因物料供應延誤等特殊情況導致施工期間基層攤鋪、碾壓作業中斷，則要鏟除攤鋪機周邊未經壓實的混合料，并在另一端將碾壓完畢的混合料中挖設垂直斷面，使道路中心線和斷面保持垂直狀態，以斷面處為起始點，繼續開展混合料攤鋪、碾壓作業。

2.8 養護

基層養護需著重選擇養護技術、控制養護時間。其中，在養護技術選擇方面，具體可選用灑水養護、土工布覆蓋養護、乳化瀝青養護等方法，一般采用灑水養護方法?；鶎映尚秃?，在其表面覆蓋草簾等材料，定期在表面灑水，根據水分蒸騰量調節灑水頻率與單次灑水量，養護期間需使基層表面始終保持濕潤狀態，禁止基層處于干濕交替狀態。在養護時間控制方面，需將養護時間保持在7d 以上，如果水穩碎石基層的養護效果未達到預期要求，則應適當延長養護時間。此外，施工單位可搭配使用灑水養護與土工布覆蓋養護技術，待水穩碎石基層成型后，施工人員在基層表面鋪設具備耐老化、耐腐蝕、透水透氣等多項性能的土工布，并在土工布四周放置石塊對其進行固定。土工布鋪設完畢后，開展首次灑水作業，將灑水車的行駛速度控制在20km/h 以內，后續每隔一段時間進行重復灑水，將灑水車速度控制在30km/h 內，養護期間每天灑水3～5 次即可[4]。

3 道路工程中水泥穩定碎石基層施工控制策略

3.1 原材料選型

為避免道路基層成型質量受到材料因素影響，施工單位應遵循從實際出發的原則，根據工程建設標準做好原材料選型工作，并明確各類原料的性能指標要求。一般情況下，水泥材料可選用標號為42.5 的普通硅酸鹽水泥，要求水泥細度不低于10%，初凝與終凝時間分別超過3h 和6h，在3d 齡期與28d 齡期的抗壓強度不低于11MPa 和32.5MPa。在粗集料的選擇上，盡量選用碎石材料，這類集料具備質地堅硬、不易破損的優勢，之后需篩除粗集料中粒徑值超過31.5mm的碎石，要求壓碎值和針片狀顆粒含量分別小于30%與20%，最后要對粗集料的塑性指數、毛體積相對密度等物理力學性能進行全面檢測。在細集料的選擇上，可選用機制砂或河砂，但要明確規定材料的最大干密度、無側限抗壓強度等性能，如所選細集料的最大干密度應保持在2.4g/cm3左右。另外，應盡量以直接飲用水標準選擇拌和水，pH 值大于4，禁止水中含有泥砂、油污等雜質[5]。

3.2 優選基層成型方式

現代道路工程普遍采用靜壓成型或振動成型方法進行水穩碎石基層碾壓作業，采用不同的成型方式，基層的路用性能會存在明顯差異，施工單位應根據工程建設要求選擇恰當的成型方式。例如，從水穩碎石強度的角度來看，靜壓成型的水穩碎石基層無側限抗壓強度略低于振動成型的水穩碎石基層，若道路工程對基層強度有嚴格的要求，應優先采用振動成型方式。從集料破損程度看，水穩碎石基層靜壓成型，9.5～26.5mm 粒徑粗集料會存在明顯的破碎現象，形成過多破裂面，這會影響其路用性能。水穩碎石基層振動成型，僅會形成少量粗集料破碎面，基層集料級配與設計級配偏差程度也不明顯，故推薦采用振動成型方式。此外，要求施工人員全面掌握靜壓成型、振動成型兩種工藝技術的操作要點。例如，采用振動成型方式時，在工程現場配備振動壓路機與輪胎壓路機設備，操作振動壓路機完成水穩碎石基層的初壓與復壓作業，操作輪胎壓路機完成基層終壓作業，并將碾壓段長度控制在50～80m，初壓、復壓、終壓步驟的碾壓速度分別控制為1.5～1.7km/h、1.8～2.2km/h、1.8～2.2km/h[6]。

3.3 試驗段施工

考慮到水泥穩定碎石基層施工工藝比較復雜，且會存在部分施工人員缺乏操作經驗的現象，容易在道路基層施工過程中出現各類技術問題、留下質量隱患。因此，施工單位應提前在施工現場選擇一處代表性路段，在該路段內開展試驗段施工，按照施工技術方案依次開展基層攤鋪、整平、碾壓、養護等作業，檢測試驗段基層成型質量是否達標，及時發現技術問題并加以改正，確定基層虛鋪厚度、攤鋪速度、碾壓遍數等工藝參數的最佳值。此外，為提高作業效率與控制工程造價成本，施工單位還可開展仿真試驗，通過試驗過程代替現場試驗段施工。例如，為論證水穩碎石基層振動碾壓技術方案的可行性，使用BIM 軟件，根據技術方案和工程信息建立動力模型，在模型中模擬水穩碎石基層壓實過程，詳細描述混合料內部顆粒在碾壓過程中的運行狀態，以此判斷振動參數、碾壓層厚度等因素對基層碾壓效果造成的具體影響，根據模型輸出值確定振動壓實時間、振動頻率、靜壓力范圍等工藝參數的最佳值。

3.4 基層成型質量檢測

水穩碎石基層施工完畢后，為及時發現并處理全部質量隱患，避免后續出現路面開裂、路基沉降等質量通病，要求施工單位對基層成型質量進行詳盡檢查，對質量缺陷部位進行返工處理，檢測項目包括壓實度檢測、強度檢測與芯樣統計。其中，進行壓實度檢測時應采用檢測精度最高的核子密度儀法，檢測人員將核子密度儀放置在測試位置，將儀器與基層的間距控制在0.3m 以上，并把放射源棒插入預留孔洞，啟動儀器進行測量即可獲取基層壓實度測量結果，此項技術具備操作簡單、測量速度快、不會破壞道路結構的優勢，另外，為提高檢測精度，可以搭配應用灌砂法進行檢測。在強度檢測中，要提前準備一批水穩碎石基層試件，將試件放置在標準養護室內養護7d，待試件達到7d 齡期后，即可開展無側限抗壓強度試驗，對比試驗結果與抗壓強度設計標準值，判斷基層強度是否達標。芯樣統計環節，在各路段底基層結構中鉆芯取樣，觀察各個芯樣是否存在結構不完整、上部松散、斷層、級配不達標與厚度偏差超標等問題，分析問題成因并采取改進措施。若芯樣上部較為松散，則表明灑水養護工作開展不到位，需要增加單次灑水量或提高灑水頻率。

4 結語

綜上所述，為保證水泥穩定碎石基層施工順利開展，實現工程預期建設目標，保證行車安全，施工單位必須對水穩碎石基層施工技術進行深入的研究，完善現有技術體系，不斷改進技術方案，尤其是混合料制備、基層攤鋪碾壓等重要工序，高質量落實原材料選型、優選基層成型等工作，以及試驗段施工、基層成型質量檢測等技術控制策略，推動我國道路事業穩健發展。