路面水穩基層大寬度大厚度施工技術試驗研究

李廣才

（中鐵二十三局集團第一工程有限公司，山東 日照 276800）

0 引言

新疆國道G216線喀木斯特庫都克至五彩灣城段公路是新疆公路網的重要組成部分，沿線礦產資源豐富、重載車輛較多，并且隨著社會經濟的快速發展，交通量增長較快。該線路路面結構層設計為底基層20cm+水泥穩定基層37cm。綜合考慮當地氣候、后期車輛荷載、施工工期等因素，為保證基層施工質量，項目建設指揮部要求統一全線基層采用單幅一次攤鋪成形施工工藝。

該線路規劃主要技術標準：道路等級為一級；雙向4車道，路基寬度26m；設計行車速度100km/h。線路路面結構形式：20cm級配砂礫底基層+37cm水泥穩定砂礫基層+12cm瀝青面層；設計使用年限15年；路面設計荷載為公路I級。本文以該線路水泥穩定砂礫基層試驗段K396+060~K396+360施工為例，介紹水穩基層大寬度大厚度施工技術，以供相關人員參考。

1 施工機械設備選擇

1.1 攤鋪機

陜西中大機械集團新產的POWRE DT2000攤鋪機攤鋪最大寬度為20m，攤鋪厚度達60cm（壓實后為42~45cm），能滿足幅寬16~20m的基層一次攤鋪成形要求。

（1）攤鋪機額定輸出功率為306kW，最大攤鋪寬度20m，最大行駛速度為1.8km/h，運行板夯錘頻率可調范圍為0~26。

（2）螺旋分料系統：螺旋絞龍直徑有三種：D360、D420和D480成塔基循環布列，螺距為280mm，轉速為120r/min，有效避免了縱、橫、豎向布料離析現象，且攤鋪厚度可達400~600mm。

1.2 大功率壓實設備

陜西中大機械集團的POWRE YZ36多功能單鋼輪壓路機，發動機馬力強勁，整體液壓驅動系統性能可靠，其運行激振力能夠解決大厚度攤鋪基層壓實需要。

（1）設備自重36t、振幅2.5mm、振頻20~28Hz、發動機大功率為260kW、最大激振力81噸，總作用力1040kN，作用深度42cm。

（2）震動輪寬度2.3m，直徑1.7m，轉向角度±34°，設備振動、行走、起停振、行走速度等程序全部自動化控制，平整度控制較好。整機運行平穩、動靜結合，有效減少超厚水穩層壓實通病的擁包、推移、下部不實等問題。

1.3 膠輪壓路機

YL27/37液壓傳動變質量輪胎壓路機，最大工作質量37t，壓實寬度2.75m，輪胎重疊寬度50cm，輪胎數量前5后6，發動機功率160kW，外形尺寸長5.2m×寬2.8m×高3.3m。該機型比常規膠輪壓路機工作質量大、壓實面寬、工作效率高。

主要施工機械設備及相應的參數如表1所示。

表1 攤鋪碾壓機械設備配置表

2 路面水穩基層主要施工流程及施工效果分析

2.1 施工放樣及培土模

測量人員在試驗段內每20m設一個中樁，兩側邊緣設置邊樁。測量底基層中、邊面高程，用擬定的松鋪系數計算出各測點基層松鋪高程。在邊樁外0.2~0.3m處設置高程控制鋼線。結構物范圍內基層高程要根據橋面實測標高進行適當調整。松鋪系數通過鋪筑試驗段實測確定。在松鋪系數試驗確定前采用1.25。單幅基層兩側采用打鋼釬、掛鋼絲來控制標高。基層施工前外側用事先已燜好的料做包邊土，在每半幅兩側緊貼邊線外預先培土路肩，土路肩頂高應為路面基層設計高程，人工配合機械掛線施工，采用小型打夯機夯實，人工修整成型[1]。

2.2 混和料攤鋪與碾壓

2.2.1 攤鋪機調試

攤鋪前，對底基層進行灑水濕潤，增強底基層與基層的粘結性，防止底基層因干燥過分吸食基層的水分。攤鋪機操作人員檢查設備運行情況，調好熨平板的開始運行仰角，調整好兩側傳感器觸桿與控制高程鋼絲位置，在熨平板下墊厚約47cm（水穩碎石基層松鋪厚度）的枕木，并調整好熨平板的初始橫坡度。

水穩基層拌合料自出站后計算路途運輸、等待、攤鋪、終壓成形時間試驗確定的終凝時間，不得超過3h。

2.2.2 混合料攤鋪

攤鋪機運行速度控制在1.2～1.5m/min，調整好夯錘頻率為15并保持穩定，卸料后保持螺旋布料器物料飽滿后開始啟動前行，運行時設專人盯守高度傳感器，防止人為和設備擾動鋼絲繩，影響攤鋪質量。

開始攤鋪后，測量人員開始測量對應底基層上的測點的松鋪厚度、松鋪頂高程，檢查是否有偏差，如有誤差立即緩慢調整。同時記錄設備運行當時的速度、松鋪厚度、平整度、夯錘振動頻率等。正常施工時，應每20m做一次松鋪厚度檢驗并記錄，每50m檢測一次橫坡。并對比設備電腦顯示與實測參數有無誤差，及時讓設備操作員調整。攤鋪過程中應安排專人清理履帶前堆料[2]。

2.2.3 混合料碾壓

碾壓頭遍采用小噸位YCZ13/17雙鋼輪壓路機前進靜壓，后退弱振；第2遍YZ22JA單鋼輪振動壓路機弱振1遍；第3、4遍YZ36單鋼輪振動壓路機往返強振2遍（高頻低幅）；第5遍YZ22JA單鋼輪弱振1遍；最后YL27/37膠輪壓路機碾壓2遍。然后檢測壓實度；若不達標繼續碾壓直至達到標準壓實度。

碾壓時設備根據配置先輕后重、由外向內、輪跡交錯、呈階梯向前推進。輪跡重疊保持重疊至少1/3輪寬，且后輪必須超過與前段的接縫；兩側多壓1~2遍；復壓完成后膠輪壓路機開始全幅碾壓直至無輪跡為止。碾壓過程中嚴禁壓路機嚴禁“調頭”和急剎車；碾壓過程中，表面應始終保持濕潤，因當地氣候原因干燥多風表層水分蒸發過快，視情況灑水補充適量的水分。

本段基層試驗段在直線段上壓路機應由兩側向路中心碾壓，碾壓時按照錯輪要求輪跡重疊1/3~1/2輪寬，然后壓實大面全寬為一遍。碾壓過程中，發現彈簧、松散、起皮等現象，應及時換料處理。

2.3 施工效果分析

2.3.1 壓實效果分析

根據以上檢測結果分析采用本次機械組合能夠滿足基層壓實要求，碾壓效果與平均壓實度如表2所示。碾壓速度平均控制在振動壓2.5～3km/h，靜壓3～5km/h。小噸位壓路機靜壓不少于1遍、小噸位壓路機弱振、強振不少于1遍、重型壓路機不少于2遍。

表2 碾壓機械組合壓實度統計表

2.3.2 松鋪系數計算

根據試驗路段檢測結果計算出水穩基層平均松鋪系數為1.24，虛鋪厚度在45cm時，壓實厚度不小于37cm，具體計算結果如表3所示。

表3 松鋪系數計算結果統計表

2.3.3 試驗檢測分析

鉆芯取樣檢測10個，經測量厚度平均值為37.4cm，符合設計規范要求；經實驗室檢測無側限抗壓強度平均值為5.6MPa，設計強度為4.0~6.0MPa，滿足設計要求；現場壓實度測量平均值為98.4%，大于達到設計要求值98%，滿足設計要求。根據試驗段數據結果顯示，試驗室采用的配合比符合設計規范要求，可以指導后期大面積施工。

3 大寬度大厚度施工技術探討

3.1 施工技術的優點

水穩層作為高等級路面基層其厚度一般都大于20cm，按現行施工技術規范及該工程設計要求都是分兩次攤鋪壓實，雖有兩層聯鋪的施工工藝但仍存在質量通病多、周期長的弊端，該工程采用的單機單幅全厚一次攤鋪碾壓完成，與傳統工藝相比較有以下優點[3]。

（1）基層整體性強。分層施工方法存攤鋪面積翻倍，兩機聯鋪混合料離析現象，受機械設備性能制約出現幾率隨施工面積增加而加大，造成上下基層間局部出現分離現象，導致整體強度差。因此全厚一次攤鋪碾壓不易出現以上問題，提高基層的整體性及使用壽命。

（2）生產效率高。兩機聯鋪和兩層聯鋪顯然沒有一次全寬全厚的機械利用效率高，周期短，以本項目為例同樣的施工面積，工期比傳統施工方法縮短了將近1/3，避免了機械人工的重復投入，收到的經濟效益顯著。

（3）平整度控制好。兩機聯鋪兩臺攤鋪機的松鋪系數不可能完全一致，容易產生兩機結合部不同步造成路面平整度差，而根據實踐證明單機單幅全寬攤鋪完全不會出現這個問題。

（4）有效減少了基層病害出現的幾率。該工藝是一次成形，不想分層和兩層聯鋪出現的上基層施工機械設備擾動對下基層造成的早期傷害現象，造成下部結構層局部質量薄弱層微觀裂隙發育，且問題不易發現。而該工藝有效解決了此項問題。

3.2 施工中存在的問題

大寬度大厚度施工在G216路的應用總體說來是成功的，試驗施工取得了良好的效果，但施工中仍存在以下問題需改進和注意防范。

3.2.1 松鋪系數控制難度大

水穩基層全厚攤鋪時，為保證每次攤鋪料的初始壓實度一致，有效控制松鋪厚度，設備夯錘幅度和頻率要保持不變。松鋪系數不能通過一次試驗段就確定，它只是個指導參數。還需根據現場數據收集及時微調，才能確保攤鋪質量的穩定。

3.2.2 路面邊緣碾壓質量較差

受水穩料總厚度、設備激振力過大（81t）影響路面邊緣標高和平整度、壓實度較差，需提高邊部土路肩的壓實度、寬度和厚度。

3.2.3 壓實效果不好

壓實度是水穩基層施工質量控制主要指標，常規的檢測方法還是采用灌砂法，其結果是平均值，數據均為合格。施工時壓實工藝執行不到位，極易出現壓實度檢測合格，造成芯樣下部空隙偏大且底部松散現象。要避免這類現象的發生，還需提高現場施工人員質量控制意識，加強碾壓遍數控制。

3.2.4 水穩料質量難控制

水穩料的原材料供應質量不穩定，混合料拌合時間未按規范要求，因氣候原因混合料運輸過程中水分過分蒸發，導致水穩料的質量難控制。施工時，應加大對水穩料質量的控制。

4 結束語

綜上所述，針對新疆國道G216線喀木斯特庫都克至五彩灣城段公路要求統一全線基層采用單幅一次攤鋪成形施工工藝的情況，選擇采用水穩基層大寬度大厚度施工技術。結合工程實際情況，選擇了施工機械設備，闡述了水穩基層大寬度大厚度施工流程，分析了施工效果，并就該施工技術的優點和施工中存在的問題進行了探討。總體上來說，試驗施工取得了良好的效果，但施工中存在的問題需要改進和注意防范。隨著新疆經濟發展對地區高等級路網建設投入的加大，應利用先進的路面施工設備、成熟的施工技術，加快邊疆公路工程建設速度，提升邊疆公路工程的建設質量。