大厚度水穩層一次成型施工技術研究

鐘曉芳

（龍巖交通建設集團有限公司，福建龍巖 361000）

0 引言

水泥穩定碎石基層具有造價低、工藝簡單、抗滲性好和強度高等優點，被廣泛應用于公路建設項目中。水穩層傳統做法為分層鋪筑與碾壓，該工藝的施工質量雖然能夠符合工程要求，但是與基層整體性的基本要求有所相悖，上、下層基層分開施工容易出現兩個基層分別受力現象，下基層可能受到污染，導致層間結合不緊密，甚至容易出現干縮裂縫，隨著裂縫發展形成反射裂縫，導致面層出現開裂現象，影響瀝青路面的路用性能。因此，采用水穩層一次成型施工技術，不僅可以解決分層施工產生層間結合不良和裂縫等質量問題，還可以縮短施工時間。通過對水穩層施工工藝的改進，從而進一步確保水穩層的層間黏結力、抗裂性、強度和整體性，提升公路工程的施工質量。

1 工程概況

龍巖市新羅區王莊至東山道路工程起點于王莊村委會北側，終點于東環高速東山大橋、浮東路和G358 兩側輔道平面交叉。路線全長1.969km，雙向六車道，設計車速40km/h，全線設置5 道蓋板涵和1 座大橋，道路等級為二級公路，路面寬度28m，道路面層為瀝青路面。其中，上、下基層的厚度均為20cm，水穩層的水泥含量分別為4%和6%，基層與面層之間采用乳化瀝青進行處理，面層總厚度為16cm，墊層采用級配碎石，基層施工方法原設計為分層施工法，上、下基層間隔施工時間為7d。

2 水穩層一次成型方案提出

水泥穩定碎石基層如果按照原設計采用分層施工法，下基層施工完成養護7d 后方可進行上基層的施工，上、下基層水泥含量不同，分層施工很合理。但是分層施工將不可避免地存在層間連接不夠緊密或者層間污染等現象，水穩層的力學性能無法完美地達到設計要求。另外，分層施工需要7d 的工藝間歇要求，使得水穩層施工時間拖延較長，后續工序無法順利開展。而該工程道路施工工期極其緊張，采用常規分層施工法將無法按時完成施工任務，因此，項目部召開專題會議研究后決定采用水穩層一次成型施工技術。該工程水穩層的總厚度為40cm，如果一次性攤鋪和碾壓，那么需要采用大噸位壓路機，壓路機租賃費用相對昂貴，經濟性相對較差。如果采用分層攤鋪與碾壓，兩層水穩層一次成型的話，那么施工機械跟分層施工法基本一致，施工工藝基本沒有變化，施工技術可行，經濟相對合理。鑒于上、下基層原設計強度不一致，經過與設計單位協商后，將基層水穩層的水泥用量變更為5%，為水穩層一次成型施工技術的開展提供了便利條件。

3 水穩層配合比設計優化

3.1 主要組成材料質量管控

3.1.1 水泥

水穩層使用的水泥不得采用早強水泥，應選用華能P·C32.5，由于水穩層一次成型對于水泥凝結時間的要求相對較高，因此需要對水泥凝結時間進行對比與分析，最終選定的水泥初凝和終凝時間檢測結果分別為295min 和420min，水泥性能指標試驗結果如表1所示，水泥強度、細度、安定性等指標均符合設計要求。

表1 水泥性能指標檢測結果

3.1.2 集料

水穩層的集料通常選用碎石與石粉，集料的級配情況將決定水穩層的質量，該工程根據19～31.5mm、9.5～19mm 和4.75～9.5mm 等區間對碎石進行標記，分別為1 號料、2 號料和3 號料，集料試驗結果如表2所示，集料各項技術指標符合規范要求。

表2 集料性能指標試驗結果

3.1.3 攪拌用水

水穩層的攪拌采用自來水，來自市政給水管網，水質符合規范要求。

3.2 配合比設計優化

根據設計要求和施工現場需求，參考同類項目相關組成材料屬性和配合比設計成果，按照骨架密實型設計原則進行多次室內試驗，通過相關數據的對比與分析后，最后確定了水穩層的配合比設計為：1 號料∶2號料∶3 號料∶水泥∶石粉∶自來水=550∶438∶505∶103∶801∶157。碎石和石粉均按照規定進行篩分，篩分結果符合施工規范要求。根據配合比設計稱量下料攪拌后制作標準擊實試樣，試驗結果取得水穩層最大干密度為2.361g/cm3，由此推算出最佳含水量為6.4%。根據試驗規程進行7d 無側限抗壓強度檢測，試驗結果顯示其抗壓強度評定值為4.29MPa≥4.0MPa，水穩層強度滿足設計要求。

4 大厚度水穩層一次成型施工技術

4.1 施工準備

級配碎石墊層的壓實度與平整度等技術指標應符合設計要求，墊層質量驗收合格后即可開始水穩層的施工。根據道路布置平面圖，采用全站儀將整個道路的中線測量出來，再根據水穩層的寬度推算出其邊線位置，在邊線上設置指示樁，設置間距為10m，接著將施工場地內的高程引測到指示樁上，為了方便識別邊線，在其位置上均勻地撒上白灰。該工程水穩層攤鋪高程控制方法為張拉不銹鋼鋼絲法，要求鋼絲的張緊力≥800N，該工程選用鋼絲直徑為3mm。首先在控制樁上刻槽，再采用扎絲將鋼絲固定在槽口上，接著采用張緊器進行張拉，使鋼絲繃直，鋼絲布設完成后應及時復核高程偏差，確保高程的精度符合施工要求[1]。水穩層的攪拌設備和計量設備的維修保養記錄應齊全，設備運行正常，各類檢測儀器和儀表均符合規范要求，攪拌站的生產能力滿足施工要求。攤鋪機與雙鋼輪壓路機的型號規格應滿足設計要求，進場的數量應符合施工方案規定。

4.2 水穩層拌和與運輸

為了確保水穩層的拌和質量的穩定性，該工程水穩層采用集中廠拌法，水穩層在攪拌站生產后再運輸到施工現場進行鋪筑。由于運輸過程中不可避免地存在水分損失情況，根據類似項目經驗，混合料拌和時實際用水量比最佳含水量應多出0.5%～1%。其他水穩層的組成材料均嚴格按照配合比設計進行自動計量與下料，攪拌設備能夠實現智能化管理，根據規定每隔1～2h 在水穩層拌和期間應對用水量、拌和質量、水泥含量及集料拌和后均勻性等情況進行檢查，要求水穩層應攪拌充分與均勻[2]。由于該工程上、下基層水穩層采取分層攤鋪與碾壓一次成型技術，因此應嚴格控制水穩層拌和開始直至碾壓施工完成總時間T，該工程要求T≤2h，從而避免水穩層因凝結時間過短導致層間無法緊密連接的質量問題。如果施工現場根據施工需求必須對水穩層凝結時間進行適當調整的情況下，那么根據水穩層配合比設計優化情況摻入適量的外加劑，從而適當延長水穩層凝結時間，確保水穩層的拌和質量滿足施工要求。由于兩層同時連鋪，水穩層的運輸量較大，應做好車輛調度工作，該工程投入12 輛自卸汽車進行運料。為了減少裝料時出現骨料離析現象，嚴格按照前后中的順序進行裝料[3]，裝料后應及時在運輸車的頂部覆蓋雨篷布，減少水穩層在運輸中出現較大的水分損失和粉塵污染。每個司機應事先熟悉運輸路線，嚴格控制混合料出廠時間和到達施工現場時間，安排專人進行負責，確保混合料的供應不間斷。

4.3 大厚度水穩層一次成型技術

4.3.1 下基層水穩層攤鋪與碾壓

鑒于下基層頂面平整度要求相對不高，為了避免時間過久導致層間銜接出現冷縫現象，施工現場混合料采用裝載車進行攤鋪，經過計算該層松鋪厚度為25cm，將混合料卸料至鏟車料斗中，再由鏟車根據松鋪厚度進行攤鋪，攤鋪約20m，平地機即可開始推平，對于局部不平整的地方再人工補料進行找平，水穩層高程應掛線進行精平[4]。水穩層的碾壓嚴格按照試驗段參數組織施工，碾壓設備為雙鋼輪壓路機，型號為16t，初壓和終壓的碾壓參數均采用靜壓兩遍，復壓的碾壓參數則采用振動碾壓三遍，碾壓后應及時檢測壓實度，要求檢測值≥94%。待下基層水穩層施工質量驗收合格后，立即采用拉毛裝置在水穩層表面進行拉毛[5]，從而保證上、下基層的銜接緊密，拉毛深度應≥3cm。

4.3.2 上基層水穩層攤鋪與碾壓

上、下基層的厚度均為20cm，因此，上基層水穩層的松鋪厚度與下基層一致，為25cm。上基層水穩層的攤鋪方法為2 臺攤鋪機聯合作業[6]。混合料運輸車往攤鋪機卸料時經常出現溢料或者離析現象，因此，對卸料工藝進行改進，分為兩次卸料，第一次將自卸車的車廂斜面頂起與地面角度約成30°，混合料順著車廂卸入攤鋪機料斗，根據料斗裝料情況再決定第二次卸料數量，如果料斗容量足夠則第二次直接頂起到滿格，使車廂內混合料全部卸料完成[7]。在電腦控制端設置好攤鋪機的參數，上基層攤鋪高程的控制方法為不銹鋼絲控制法，攤鋪應均勻和有序，攤鋪過程注意攤鋪機的間距保持在10m。安排專人及時做好混合料的供應工作，使上基層混合料能夠供應及時[8]。攤鋪過程中如發現混合料出現窩料現象，則應立即查找原因，及時與攪拌站進行協調與溝通，合理調整水穩層的配合比設計，鏟除離析料，并補充新料，使水穩層攤鋪質量符合規范要求。由于水穩層混合料的含水量關系到碾壓的密實度程度，從理論上而言，混合料含水量處于最佳含水量時，水穩層碾壓效果最佳[9]。如果發現含水量檢測值較低，則應采用細霧噴水方法進行補水[10]。除了復壓碾壓參數為振動碾壓四遍以外，上基層水穩層碾壓設備、碾壓工藝和碾壓參數基本與下基層一致，相鄰幅搭接1/2 的鋼輪輪寬，碾壓應密實可靠。碾壓過程中，嚴禁在基層上進行調頭或者緊急剎車等行為，防止水穩層表面出現隆起或者擁包等現象。

4.4 加強水穩層養護管理

上、下基層水穩層碾壓完成后應按照規定對交通進行封閉，在道路的兩端設置路障和繞路通行的告示牌，禁止車輛與行人從基層上通過，確保水穩層不受外來力的作用而損壞。混合料凝固后應安排專人進行灑水養護，為了做好保濕，水穩層灑水后應鋪設1層濕透的麻袋，使水穩層能夠處于濕潤狀態，養護周期為7d。

5 水穩層質量檢測

水穩層施工完成后按照設計要求進行相關質量檢測，芯樣長度為40～41cm≥40cm，芯樣完整，層間連接緊密，無松散，7d 無側限抗壓強度的檢測結果4.10～4.40MPa≥4.0MPa；下基層壓實度檢測結果為95.5%～97.6%≥94%，上基層壓實度檢測結果為98.9%～99.8%≥98%；平整度檢測結果為3～5mm≤8mm。水穩層整體平整順直，顏色均勻，未發現裂縫現象，施工效果良好。

6 結語

水穩層的施工質量好壞直接影響到瀝青路面的質量穩定性，因此，應做好水穩層的施工質量控制工作。該工程水穩層將常規的分層施工工藝改進為一次成型工藝，通過改進工藝，以期達到提高層間銜接的緊密性和縮短工期的目標，確保水穩層施工質量，從而提高公路工程的整體質量水平。