水泥穩定碎石基層施工技術的改良應用分析

李 俊 任 鑫 劉永壘 趙弘宇 董 凱

中國建筑第八工程局有限公司華北分公司 天津 300452

國內外有關資料表明，半剛性基層由行車荷載引起的彎拉應力的大小與基層厚度的平方成反比，即厚度越大，彎拉應力越小，因此路面結構設計中水泥穩定碎石基層厚度通常在25～36 cm。實際施工過程中一般分為2層攤鋪、碾壓，后續在公路建設過程中不斷發展創新，逐漸衍生出兩層連鋪、大厚度寬幅攤鋪2種改良工藝。本文主要對2種改良工藝進行對比闡述[1-6]。

1 水泥穩定碎石基層攤鋪工藝介紹

水泥穩定碎石基層受混合料配比、攤鋪碾壓機械、場地條件等因素影響，無統一工藝參數，均需在正式施工前組織試驗段施工，用以驗證水泥穩定碎石混合料配比可行性，確定松鋪系數、攤鋪方法、壓實機具的選擇和組合、每天的作業長度等工藝性參數。

水泥穩定碎石基層的具體施工流程如下：

1）施工前準備：下承層標高、寬度、橫坡等交驗合格，清掃灑水濕潤、噴灑水泥凈漿；按照試驗段施工及成形情況選定適宜的生產配合比、水泥劑量。

2）測量放樣：分幅邊線設鋼釬控制點，按試驗段確定松鋪系數，架設基準鋼絲網控制標高。

3）培路肩（立模板）：土路肩/鋼模板作側模，模板支架高度嚴格按照基準鋼絲網確定高度執行。

4）配料拌和：按照已驗證生產配合比組織水泥穩定碎石混合料拌和，嚴控原材料質量。

5）運輸：根據試驗段施工情況及運距情況合理確定運輸車輛配置數量，攤鋪機開始攤鋪前，運輸車輛到場不少于5輛。

6）攤鋪整形：攤鋪機械根據單幅攤鋪寬度合理選用，首先確定施工方法，雙機梯次攤鋪時，兩機啟動間隔5～10 m，兩幅搭接不少于30 cm；單機單幅全斷面攤鋪時，注意混合料離析控制。一般攤鋪機的攤鋪速度保持在1.0～ 1.5 m/min。

7）碾壓：松鋪距離達到50 m左右，應及時對已鋪層實施碾壓。采用20 t以上振動壓路機、14 t雙鋼輪壓路機、30 t膠輪壓路機組合碾壓，基層碾壓作業的基本模式為：初壓→復壓→終壓→收邊。具體碾壓機械組合及碾壓遍數、碾壓速度根據試驗段施工情況合理選用。

8）橫縫設置：水泥穩定類混合料攤鋪時，必須連續作業不中斷，如因故中斷時間超過2 h，則應設橫縫；再次攤鋪時，壓路機沿接縫橫向碾壓，由前一壓實層逐漸推向新鋪層，碾壓完畢后再正常碾壓。

9）養生：透水無紡土工織物覆蓋，灑水養生不少于7 d。

2 基于水泥穩定碎石基層工藝的思考

常規25～36 cm厚水泥穩定碎石基層施工均采用兩層攤鋪工藝，即對水泥穩定碎石基層設計厚度均分，首層攤鋪完成后灑水養生不少于7 d，再組織上層攤鋪，重復首層施工工藝。

上述兩層攤鋪工藝在后續施工及使用過程中暴露出以下問題：上層振動碾壓過程中對下層已成形水泥穩定碎石造成破壞；出現層間受力狀態，降低基層作為整體結構的承載力；單層養護時間至少7 d，兩層施工，兩次養護，拖慢整體施工進度。

基于上述水泥穩定碎石基層兩層攤鋪的局限性，如果能夠實現水泥穩定碎石基層一次碾壓成形，則能有效避免上層施工時對下層的振壓破壞，縮短分層養護時間，加強基層整體性。

后續在公路建設過程中，各公路建設者經過不斷的實踐探索，首先提出兩層連鋪概念，即首層攤鋪完成并檢測壓實度合格后，在首層水泥未終凝的狀態下繼續上層攤鋪碾壓，兩層同時養護7 d。該方法有效解決分層攤鋪時，上層振動碾壓對下層已成形水泥穩定碎石基層造成振動破壞的問題，縮短了養護時間，在一定程度上增強了基層的整體性。

針對基層整體性增強問題，后續又以機械改良為出發點，逐漸衍生出大厚度寬幅攤鋪工藝，即采用寬幅、大厚度攤鋪機、大噸位壓路機，對25～36 cm水泥穩定碎石一次攤鋪碾壓成形，在兩層連鋪的基礎上對基層整體性進行再次增強。

3 兩層連鋪工藝分析

兩層連鋪工藝相對于分層攤鋪，最大的不同點在于上下兩層水泥穩定碎石基層施工的連續性，具體的施工流程基本相同，在此不做贅述，僅對工藝主要把控點進行闡述分析。

3.1 工藝原理

兩層連鋪主要是在水泥初凝至終凝時間間隔內完成兩層水泥穩定碎石的攤鋪，從而保證上層振動碾壓過程中下層水泥未終凝，水泥穩定碎石處于未成形狀態，降低了對下層水泥穩定碎石的破壞。

該工藝施工難點在于人機的配合程度及現場組織能力，必須保證4～6 h內完成上下兩層路面基層的攤鋪。

3.2 機械組合

兩層連鋪工藝對施工機械的需求與分層攤鋪基本一致，無特殊要求，但正式施工前必須選取100～200 m試驗段試鋪，對水穩拌和站供應能力、作業人員及施工機械的配合程度、現場組織能力進行驗證，確保4～6 h內完成上下兩層的攤鋪。

若組織配合能力不能滿足時限要求，但仍想采用兩層連鋪，則必須在現有機械人員配置的情況下增加1倍，上下層同步梯次攤鋪。

3.3 層間結合

底基層與基層接觸面須噴灑水泥漿以保證結合力，基層分層攤鋪時，上下兩層之間仍須灑布水泥漿。由于兩層連鋪是在下層水泥終凝前完成上層水泥穩定碎石攤鋪，原則上不用灑布水泥漿，兩層水泥穩定碎石在振動碾壓過程中存在一定程度的融合，可有效增強層間結合。

若施工過程中出現意外情況，導致兩層施工間隔增加，同樣須灑布水泥漿，保證層間結合。

3.4 施工周期

兩層連鋪工藝，兩層連續施工，整體養護7 d即可組織面層施工。

3.5 壓實度檢測

水泥穩定碎石基層壓實度檢測通常采用灌砂法。在壓實度檢測方面，相對于分層攤鋪工藝，兩層連鋪并無特殊要求。

分層攤鋪在首層碾壓完成，采用灌砂法檢測壓實度合格后，立即覆蓋土工織物灑水養生7 d，再組織上層施工；而兩層連鋪是在首層碾壓完成，采用灌砂法檢測壓實度合格后，立即組織上層施工，因此對于兩層連鋪壓實度檢測，常規灌砂法即可滿足工藝要求。

4 大厚度寬幅攤鋪工藝分析

大厚度寬幅攤鋪工藝相對于分層攤鋪、兩層連鋪工藝，對施工機械的適用性依賴性更大。具體的施工流程基本相同，但相對于常規工藝，需配備大型攤鋪機、重型壓路機，保證攤鋪寬度、厚度及壓實度。

4.1 工藝原理

大厚度寬幅攤鋪是指采用一臺攤鋪機取代以往并機分層攤鋪，一次性攤鋪超過以往規定的最大厚度，而傳統的攤鋪機械顯然不能滿足大厚度寬幅攤鋪要求。

國內外各個生產廠家都先后推出了自己的大型攤鋪機，使大厚度寬幅攤鋪工藝越發成熟，大型寬幅攤鋪機＋重型振動壓路機相結合，能切實保證大厚度水泥穩定碎石基層的壓實度。

4.2 機械組合

不同于分層攤鋪及兩層連鋪的常規機械組合方式，大厚度寬幅攤鋪對機械要求更高。水泥穩定碎石基層雙層攤鋪一般采用7～9 m攤鋪機，壓路機組合方式為單鋼輪壓路機（18～22 t）、雙鋼輪壓路機（14～15 t）、膠輪壓路機（25 t）。

相對而言，大厚度寬幅攤鋪需要大型攤鋪機（12 m以上）輔以重型單鋼輪壓路機（30 t以上）振動碾壓，雙鋼輪、膠輪壓路機協助擠密收面。

4.3 層間結合

大厚度寬幅攤鋪工藝利用大型攤鋪機、大噸位壓路機對路面基層進行一次性攤鋪碾壓成形，將基層作為一個整體，一次性攤鋪解決以往分層攤鋪出現的層間結合問題，更好地發揮基層作為主要承重層整體受力的特性。

4.4 施工周期

大厚度寬幅攤鋪工藝，一次攤鋪碾壓成形，整體養護7 d即可組織面層施工。

4.5 壓實度檢測

灌砂法壓實度檢測主要針對15和20 cm厚度，目前尚沒有關于一次性鋪筑的厚層水泥穩定碎石結構壓實度檢測方法。目前應用大厚度寬幅攤鋪工藝的公路項目，一般采用灌砂法分層測試壓實度，即基層頂面壓實度檢測完成后開挖試坑，對下層15～20 cm范圍再次檢測。

由于上層開挖過程中對碾壓成形的水泥穩定碎石結構產生了擾動，一般下層壓實度檢測結果均存在較大偏差。因此，對于大厚度寬幅工藝，目前尚不存在成熟的壓實度檢測方法。

5 工藝對比分析

兩層連鋪工藝、大厚度寬幅攤鋪工藝作為水泥穩定碎石基層攤鋪分層攤鋪的改良創新，主要出發點均在于增強路面基層整體性、縮短施工周期兩方面。受施工組織人機配合程度、機械更新換代、試驗設備匹配等因素影響，均存在不同程度的限制性。

兩層連鋪工藝的難點在于人機的配合程度及現場組織能力，必須保證4～6 h內完成上下兩層路面基層的攤鋪，外部影響因素多、容錯性差。一旦出現施工組織不到位、水穩拌和站供料不連續、勞務作業班組協作能力不足、機械故障等情況導致攤鋪中斷2 h以上，就會出現質量隱患，即首層水泥穩定碎石中水泥已終凝，而上層運料車來回碾壓、壓路機振動碾壓均會對首層已攤鋪水泥穩定碎石層造成不可逆傷害，嚴重影響基層質量。

若因故中斷時間過長，不能保證規定時限內完成兩層連續攤鋪作業，則只能放棄兩層連鋪，已攤鋪層盡快覆蓋灑水養生，及時封閉交通，嚴禁運料車、壓路機等重型機械通行。

大厚度寬幅攤鋪工藝難點在于攤鋪設備、壓實度檢測設備的性能匹配。

隨著我國公路事業的快速發展，對大型寬幅攤鋪機的市場需求越來越大，部分設備廠商采用速成方式，將常規（7～9 m）攤鋪機螺旋和熨平板接長≥12 m，而整機參數卻沒變。

這種機型在寬幅攤鋪時，由于功率不足，只能將螺旋位置提高，其結果是因高速旋轉而降低螺旋的二次攪拌作用，使物料產生上下層離析和寬度方向上的離析。同樣由于功率的原因，加大寬度將導致振搗功率不足，故只能用小振幅工作，繼而影響預壓實度。

同時，隨著道路壓實機械的快速發展，對應的試驗設備卻相對落后，目前仍不存在成熟的大厚度水泥穩定碎石壓實度檢測方法，工后試驗檢測不能直觀反映施工質量，存在一定的質量隱患。

6 結語

隨著25～36 cm厚水泥穩定碎石基層施工工藝的不斷改進、創新，在公路建設過程中，我們將會有更多的工藝可供選擇。

僅對目前而言，常規的分層攤鋪、改良后的兩層連鋪、依托施工機械更新換代的大厚度寬幅攤鋪3種工藝各有利弊，作為公路建設者，我們需要合理選擇與項目實際相適應的水泥穩定碎石攤鋪工藝，保證公路工程路面基層施工質量。

對于施工組織合理、勞務作業班組配合程度高的項目，優先選用兩層連鋪工藝，在保證施工質量的前提下，降低工程成本，增強基層整體性。

對于機械資源充足、有進度時限要求的項目，可適當選用大厚度寬幅攤鋪工藝，合理縮短施工周期。

對于施工預留時間充裕的項目，應結合自身資源匹配、作業班組專業程度，在三者之間合理選用。