城市道路施工中水泥穩定碎石基層的應用

荊世娜

盛玖建設集團有限公司 山西 太原 030032

水泥穩定碎石是道路施工中一種常見的混合材料，通過在一定級配的碎石中，摻入適量的水泥和水，按照技術要求，經拌和、運輸、攤鋪，在最佳含水率時壓實及養護成型，可作為各級公路的基層。它具有一定的強度和穩定性，能夠有效提升道路工程的整體質量，因其價格低、加工簡單等一系列優勢，在當前道路工程中被廣泛使用[1]。

1 水泥穩定碎石基層技術

1.1 原材料

水泥穩定碎石混合料由水泥、細集料、粗集料和水組成。水泥的用量是水泥穩定碎石結構層模量的主要控制指標，設計中必須考慮到水泥穩定碎石結構層強度增長速度快、變形大的特點。根據《公路水泥穩定瀝青混合料技術規范》中的要求，宜采用3-8kg/m3，且應在使用期內保持其流動性和均勻性，否則要適當增加用量。細集料是水泥混合料中具有一定粒徑分布范圍的顆粒組成材料，其主要作用為提高混合料的密實度，改善其力學性能和抗滑性能。在施工中可選用天然級配或人工級配兩種。粗集料是由石灰巖、砂巖、花崗巖等巖性堅硬、不易風化的巖石及其他巖石塊石經破碎而成。

1.2 施工工藝

水泥穩定碎石分路拌法施工和廠拌法施工兩種，廠拌法指的是在固定的拌和工廠或移動式拌和站拌制混合料的施工方法。路拌法指的是采用人工或利用拖拉機（帶鏵犁）或穩定土拌和機在路上（路槽中）或沿線就地拌和混合料的施工方法。其工藝流程為：

（1）廠拌法：施工準備→水泥穩定碎石拌和→混合料運輸→攤鋪機攤鋪→壓路機碾壓→試驗實檢測壓實度→接縫處理→養護→成品檢測。

（2）路拌法：下承層準備→施工放樣→集料運輸及攤鋪→集料整平穩壓→補水或晾曬→運輸與攤鋪水泥→拌和→檢測拌和深度、含水量與水泥劑量→整形→碾壓→接縫處理→養生與交通管制。

用作高速公路、一級公路底基層和二級及二級以下公路基層的水泥穩定碎石結構層可采用路拌法施工；對于高速公路、一級公路，以及在居民區修筑的道路，水泥穩定碎石混合料應當采用專用的穩定土拌和設備拌制，然后再運輸到施工現場進行攤鋪，以保證拌和質量，并減輕對施工現場的環境污染。

路拌法具有施工簡便、成本低的優勢，且取材方便，可按現場實際需求進行拌和。但路拌法由于人為因素較多，需認真地掌控好每個細節，保證每個步驟的品質都最佳。廠拌法采用電腦控制配合比，準確率更高，采用強制式攪拌機攪拌，均勻度更高。多用攤鋪機進行攤鋪，攤鋪機修筑的基層平整度、高程、路拱、縱坡和厚度都易于達到規范要求，且攤鋪厚度大，進度快，避免了人工或平地機攤鋪施工中配料不準、拌和不勻、反復找平、厚度難以控制等問題，同時還可避免平地機平整時出現的廢料。相對路拌法，廠拌法造價偏高。受拌合站影響因素較大，若拌合站因其他原因不能及時供料，對施工進度存在很大的影響。

1.3 施工技術要求

（1）拌和過程中，每次開始拌和前，應檢查場內各處集料的含水率，計算當天的配合比。天氣炎熱或運距較遠時，混合料的含水率可高于最佳含水率0.5%-2%。拌和過程中，應實時監測各料倉的生產計量。若與設計要求相差超10%時，應立即停機，正常后方可繼續生產。

（2）運輸過程中，混合料運輸過程中必須用篷布覆蓋嚴密，應盡快運送到鋪筑現場，不能在初凝時間內到達或預計混合料到碾壓最終完成的延遲時間超過水泥初凝時間，必須予以廢棄。

（3）攤鋪過程中，在水泥穩定碎石結構層邊緣設置控制線，運輸車多于5輛后開始攤鋪，并應保持連續攤鋪，攤鋪機的攤鋪速度宜控制在3m/min左右。

（4）碾壓過程中，需遵循“先輕后重、先慢后快、從低到高”的原則。壓路機應緊跟碾壓，碾壓段落長度一般為50-80m，碾壓段落必須層次分明，并設置明顯的分界標志。在混合料處于或略大于最佳含水率的狀態下碾壓，氣候炎熱干燥時，碾壓時的含水率可比最佳含水率大0.5%-1.5%。碾壓宜在水泥初凝前及試驗確定的延遲時間內完成，并達到要求的壓實度。

（5）養護過程中，碾壓完畢經質量檢查合格后應及時養護，養護期應不少于7d。養護可采取酒水養護、薄膜覆蓋養護、土工布覆蓋養護、鋪設濕砂養護、草簾覆蓋養護等方式。養護期間封閉交通，除灑水車和小型通勤車外，嚴禁其他車輛能行。

（6）檢測過程中，水泥穩定碎石基層施工完畢后應及時進行檢測，一般應在24小時內完成。

2 水泥穩定碎石基層施工技術要點

2.1 碎石級配及水泥穩定碎石強度的影響因素

碎石級配的好壞，直接影響到水泥穩定碎石的工作性能和使用效果。碎石級配對強度也有重要影響，高密度的水泥穩定碎石可以顯著提高其強度，所以在滿足結構使用性能的要求下，應適當提高級配。影響水泥穩定碎石強度的因素有集料類型、級配、級間空隙率及粒徑等物理性質。當粒徑小于0.075mm時，顆粒間有很強的粘結力，水泥穩定碎石的工作性能好于粗粒料；當顆粒粒徑大于0.075mm時，在集料中分布不均勻，水泥穩定碎石受外部作用和內部工作環境應力較大而造成其工作性能差。對于水泥穩定碎石基層，集料級配通常采用天然級配或采用半剛性和柔性集料組合級配，通常采用半剛性和柔性材料組合級配。

2.2 水泥穩定碎石基層的設計要求

基層設計應滿足下列要求：第一，充分利用原有路基，不增加新的路基。第二，施工方便，便于機械化施工。第三，基層采用一次成型和半剛性基層，可節約造價。對于軟土路基、填方路堤及大挖方路段，宜采用半剛性基層，對于舊水泥路面，一般不宜采取半剛性的方式處理，宜采用在其上鋪筑1-2層水泥穩定碎石，并用人工壓實和碾壓。在某些特殊路段應根據當地地質條件和具體情況，采取適當的設計方案，在大面積路段中應盡量避免大面積采用碾壓式加灌砂礫碎石，對于有特殊要求的路段（如機場通道、交通出入口等），必須設置連續或間斷式路面，為減少路面結構厚度變化時對路面剛度的影響及提高結構與路面結構之間的粘結力，在特殊情況下應設置連續式加灌砂礫碎石基層。

2.3 施工配合比設計

設計原則：滿足路面使用條件和要求，符合公路養護的需要，并滿足當地資源條件。技術性能：第一，抗壓強度高和抗折強度高，抗疲勞破壞的能力強。第二，高溫穩定性好。第三，低溫抗裂性好但不抗水損害性能好。第四，具有良好的抗凍性。第五，低溫抗裂性、耐久性和耐磨性好。確定配合比設計，設計配合比根據試驗結果確定，設計時必須考慮級配類型、級配比例及水泥用量等因素。配合比計算：①級配類型選擇：宜選用級配較寬、水泥用量較多的大碎石，也可選擇強度更高的中粒或粗粒砂。②級配比例確定：宜采用較大粒徑的天然砂，且宜采用中顆粒含量高的碎石，以保證混合料良好的施工性能。配合比優化設計，需要充分考慮水灰比與水泥用量及集料類型、級配等因素，采用多種方法優選出最佳級配水灰比和最佳水泥用量，并使水灰比對混合材料性能及成本影響最小。

2.4 施工質量檢驗

在施工過程中，對原材料的質量應嚴格控制，防止出現“半干拌”現象。如水泥不合格，應查明原因后進行調整，確保其強度滿足設計要求。此外，還要注意控制混合料的級配和壓實度等。施工過程中還要注意及時進行質量檢查及質量評定，施工單位應建立完善的質量保證體系和控制措施，確保工程質量符合設計和規范要求，工程結構和使用性能良好。

3 應用實例

3.1 工程概況

該路段是2008年修建的二級公路，路面因經常有大量重車駛過而出現嚴重破壞，出現了龜裂、松散、沉陷等多種病害，實測彎沉值也遠超過了現有交通量要求的允許彎沉值，橋涵、防排水等構造物也不同程度損壞。隨著近年來交通量的急劇增長，交通擁堵現象頻發。各種原因導致目前路況較差，已經遠遠不能順應當前交通運輸的要求。此次項目以改善路面為主，完善排水防護和安保設備，不提高技術等級，路面結構為(4+5)cm瀝青混凝土面層，20cm水泥穩定碎石基層，20cm水泥穩定碎石底基層。對原先水泥混凝土路段，將混凝土面板破裂后再按以上結構方案鋪筑路面。

3.2 施工準備

（1）試驗路段：正式開工之前，應進行試驗段施工。試驗段應選擇在驗收合格的下承層上進行，試驗段總長度宜為200-300m。

（2）材料準備：水泥穩定碎石的原料主要有：碎石、砂、水泥、水等。準備下承層及施工放樣：在施工前應清除雜物，下承層表面應平整、堅實，具有規定的路拱。在底基層或老路面或土基上恢復中線，并將道路中心線、路基邊線等進行準確定位。

（3）交通組織及運輸要求：為保證施工順利進行，在施工前必須對交通狀況和行車條件進行調查和分析，并結合路面高程和坡度安排好路線行車條件。運輸車輛應符合國家有關規定或設計要求，車輛要有明顯的道路標記和安全標志。機械設備準備：主要有攤鋪機、壓路機、裝載機等。

（4）安全措施：施工時應設置醒目的安全標志，并保持道路暢通，在施工中嚴禁酒后駕駛，如遇特殊情況需要在施工區域外發生交通事故時，應按規定實施安全措施并及時通知交警部門處理，對施工現場進行清理并及時清掃干凈。

（5）其他準備工作：為確保路面平整堅實，路面表面應設置排水溝或排水帶，為防止雨水影響路面質量，應挖除路肩外側3-5cm的路肩土，路基填筑后要及時進行碾壓工作。

3.3 施工質量監控

水泥穩定碎石基層的施工質量監控，要做好原材料及配合比設計，并要做好技術交底，注意施工現場質量檢查，控制好施工工藝、工序銜接以及操作過程。首先應做好原材料及配合比設計，控制好各種原材料的質量。其次應做好水泥穩定碎石基層施工前的準備工作，特別是拌和設備和攤鋪機等主要設備應進行檢查 試運轉，根據檢查結果對現場水泥穩定碎石基層施工方案進行調整和優化。嚴格按照規定進行水泥穩定碎石基層攤鋪，不得在雨天或其他環境下進行作業。攤鋪完成后，需及時清掃施工現場和路面上的各種雜物，并用壓路機反復壓實，碾壓結束后需進行初驗合格再投入使用，初驗合格后即可灑水養護。當基層表面出現裂縫時，可采用油毛氈等進行修補（防止瀝青面層反射裂縫）。使用攤鋪機攤鋪前應先清除路面上的松散物及雜物等，當面層完成后可使用壓路機或其他機械壓實1-2遍（不能用機械直接碾壓），以保證強度的要求和質量的要求（壓路機碾壓要到位且均勻）。施工完成后要及時將路面清掃干凈并撒上細土或粗粒養護劑進行封層養護，以防表面水分蒸發過快影響強度和平整度，如遇特殊天氣影響施工進度時需要及時采取措施進行調整[2]。

3.4 下承層處理及基層攤鋪

水泥穩定碎石基層的下承層處理是整個路面施工中最為關鍵的一個環節，它的質量直接影響著整個路面施工工程的質量。如果將水泥穩定碎石施工工藝應用到路面攤鋪上，首先就需要對下承層進行處理，其目的是保證下承層和基層表面平整，同時確保其具有足夠的強度和抗變形能力，以滿足道路施工要求?；鶎訑備仌r設專人指揮卸料，避免撞擊攤鋪機。采用單機攤鋪，道路兩側采用掛鋼絲的方法控制高程。攤鋪過程中根據拌和能力和運輸能力確定攤鋪速度，攤鋪機速度宜為3m/min左右，中途不隨意變更速度，避免出現攤鋪機停機待料的情況。當發現混合料表面有松散、掉粉現象時要及時進行碾壓，直至完全壓實。在壓路機進行碾壓工作時要注意：第一，碾壓時間：緊跟攤鋪機碾壓。第二，碾壓時機：應在混合料處于或略大于最佳含水率的狀態下碾壓[3]。

3.5 瀝青面層攤鋪

攤鋪時機：水泥穩定碎石混合料養護完成后，應盡快鋪筑瀝青混合料，避免雨天施工。施工過程控制：施工過程中的瀝青混合料拌和時間要嚴格控制，要盡量保證混合料均勻、攤鋪碾壓時間一致，并將攤鋪機行進速度控制在規定范圍內。攤鋪壓實：按照設計要求和標準控制各層瀝青混合料的厚度和平整度，初壓采用雙鋼輪壓路機振壓，復壓采用輪胎壓路機，終壓采用雙鋼輪壓路機靜壓。施工過程中應保持攤鋪機行進速度一致，并按照設計規定的碾壓速度進行碾壓。開放交通：壓實完成12h后或路面溫度低于50℃時，方能允許施工車輛通行[4]。

3.6 質量檢測及驗收程序

水泥穩定碎石基層驗收時，要做好現場檢測記錄，并及時報送監理工程師，便于監理工程師進行質量控制。檢測過程中，施工單位應嚴格執行“五個必須”規定，即原材料必須符合設計要求，施工、檢驗必須規范，攤鋪、碾壓要嚴格按照施工規范、技術標準進行，水泥混合料的攤鋪、碾壓和壓實過程中必須連續進行，水泥穩定碎石基層的壓實和成型必須符合設計要求和規范規定。在攤鋪碾壓結束后應對基層工程質量進行檢驗檢測，驗收時要檢測攤鋪厚度、平整度等，合格后方可攤鋪。對質量檢驗報告中的不合格項目如水泥含量、含水量等指標應進行復查，水泥穩定碎石材料中不得摻入任何非公路工程材料。驗收完畢后，監理工程師根據實際情況做出綜合評定，如路面使用性能達不到設計要求或施工質量達不到規范要求的，應通知施工單位及時返工處理[5]。

4 結束語

當前，保證公路工程高質量發展有著重要的意義，在實際施工過程中，水泥穩定碎石基層能夠有效提升整體公路工程的質量和效率，能為我國道路工程發展奠定堅實的基礎。