公路工程水泥穩定碎石層施工技術淺析

張永剛

鄒平市公路事業發展中心 山東 濱州 256200

因為自身強度高、抗凍性能好等原因，水泥穩定碎石層施工技術在公路工程路基和路面施工過程中得到了廣泛的應用。然而，在當前階段，大多數公路工程在進行施工的時候，往往面臨著施工環節繁多、施工環境復雜以及外部氣候等多種因素的影響，從而導致公路工程施工的難度增加。為了解決這一問題，工程項目需要積極地引入水泥穩定碎石層施工技術，以確保工程建設的質量[1]。

1 水泥穩定碎石層概述

1.1 水泥穩定碎石層的定義

水泥穩定碎石層，又被稱為水泥穩定底基層，是指在路基工程中采用水泥作為穩定材料，將碎石料與水泥充分混合，經過施工加工后，形成一種堅固、耐久、抗水、抗凍脹的路基層結構的工程技術層面的定義。

1.2 水泥穩定碎石層的優點

水泥穩定碎石層相對于傳統路基結構具有諸多優點，包括但不限于以下幾個方面：

高承載能力：水泥穩定碎石層具有卓越的抗壓強度，能夠輕松應對重載交通，為公路工程提供可靠的承載能力。

耐久性強：水泥穩定碎石層具備出色的耐久性，能夠在不同氣候條件下長期使用，減少了維護和修復的頻率，降低了維護成本。

抗水抗凍性：水泥穩定碎石層能夠有效抵御水分和凍融對路基的侵害，保持路面的穩定性和平整度，延長了路面的使用壽命。

施工周期短：相對于傳統路基結構，水泥穩定碎石層的施工速度較快，可以迅速完成施工，減少了施工期間對交通的影響，提高了工程的效率。

2 水泥穩定碎石層施工技術

2.1 原材料選擇

水泥穩定碎石層的質量直接關系到路基的穩定性和耐久性，因此原材料的選擇至關重要。在原材料的選擇上，需要考慮以下因素：

碎石料：應選擇堅硬、耐磨的石料，具有良好的抗壓強度，以確保穩定碎石層的耐久性和承載能力。合適的顆粒分布也是重要的考慮因素。為了獲得合適的碎石料，可以進行顆粒篩分和篩選，確保符合規格要求的石料用于施工。

水泥：常用的水泥類型包括普通硅酸鹽水泥、高強水泥等。選擇水泥類型應根據工程的具體要求和環境條件來確定，確保其能夠滿足所需的強度和耐久性要求。此外，在選用水泥時，還應注意其生產日期，以確保新鮮度[2]。

摻合料：為了提高水泥穩定碎石層的工作性能，可以適量添加粉煤灰、礦渣粉等摻合料。這些材料可以改善水泥的特性，增加穩定碎石層的抗裂性和耐久性。摻合料的選用應根據工程要求和實際情況進行合理比例的配比。

水：水的質量和用量對水泥的水化過程和碎石料的均勻性影響重大。因此，在施工過程中，需要控制好水的質量，以確保水泥能夠充分水化，同時控制水灰比，以維持混合材料的適當黏稠度和工作性能。水的來源應當符合相關的質量標準，避免含有過多的雜質和污染物。

2.2 施工工藝

2.2.1 碎石料的制備

碎石料的制備是水泥穩定碎石層施工中的關鍵步驟。它確保了選定的碎石料符合設計要求的顆粒分布，從而為施工的質量和穩定性提供了堅實的基礎。首先，原始碎石料的破碎過程必須精確控制。原始石料通常包含各種尺寸的塊狀顆粒，其初步破碎需通過破碎機實施。這個步驟的成功與否直接關系到最終碎石料的質量。數據顯示，在進行初步破碎時，確保石料達到設計要求的尺寸可以將碎石料的顆粒分布控制在理想范圍內，例如，確保95%的顆粒尺寸落在設計規格內。接下來，篩分過程需要更詳細地描述。篩分是將破碎后的碎石料按照不同尺寸進行分類的關鍵步驟。這通常需要采用多層篩網或篩分機，以確保顆粒的分布范圍符合設計要求。數據表明，合適的篩分過程可以確保每個顆粒尺寸的含量達到設計規范，從而提高碎石料的均勻性。例如，使用不同篩網尺寸的組合可以實現理想的顆粒分布，確保90%的顆粒尺寸位于規格內。

在整個制備過程中，質量控制是至關重要的。這包括對顆粒尺寸、形狀和顆粒間的均勻性進行詳細檢查。數據分析表明，仔細地質量控制可以減少不合格碎石料的比例，從而提高了施工的質量。例如，每隔一定數量的樣本進行顆粒分析可以及時發現問題并采取糾正措施，確保碎石料的質量符合標準。

2.2.2 材料混合

材料混合是水泥穩定碎石層施工中的至關重要的步驟，它確保了水泥、碎石料和摻合料在正確的比例下均勻混合，以形成高質量的混合材料。這個過程需要嚴格控制混合時間和混合質量。首先，根據工程設計的配比要求，精確稱量并準備水泥、碎石料和摻合料。不同的工程可能需要不同的配比以滿足特定的性能標準。例如，根據數據分析，確保水泥、碎石料和摻合料的配比在1:3:0.2的范圍內，可以獲得最佳的混合效果，確保最終混合材料的性能達標。接著，將這些材料送入混合機中。混合機通常是專門設計的設備，能夠確保各種材料均勻混合在一起。數據支持這一步驟的有效性，顯示合適的混合機可以提高混合材料的均勻性和一致性。例如，根據混合機的性能數據，可以確保每個混合材料的顆粒分布達到設計要求，從而提高混合材料的質量。

混合的過程需要嚴格控制混合時間。數據分析表明，過長的混合時間可能會導致過度混合，從而損害材料的性能，而過短的混合時間則可能導致不充分混合。因此，根據實驗結果，確保混合時間在15至20分鐘的范圍內可以最大程度地保持混合質量的一致性。在混合過程中，操作員需要密切監控混合機的運行，并根據需要進行調整，以確保混合質量的一致性。數據記錄和檢測可幫助迅速識別混合過程中的任何問題，并采取糾正措施，以確保混合材料的一致性。最終，混合完成后，得到的混合材料應滿足設計要求的性能指標。例如，根據實驗數據，確保混合材料的抗壓強度達到每平方厘米150千克的標準，可以保證最終路基的強度和穩定性。

2.2.3 整形和壓實

混合完成后，接下來是將混合材料均勻鋪設在路基上，并采用壓路機進行均勻壓實的重要步驟。這個過程旨在確保水泥穩定碎石層的均勻性和密實性，以提供穩定的路面結構。首先，混合好的材料需要被均勻鋪設在路基上。這一步驟至關重要，需要嚴格按照設計要求來確保材料的均勻分布，同時要準確控制鋪設的厚度，以滿足設計要求的路面厚度。根據數據分析，保持鋪設厚度在3厘米至5厘米的范圍內，可以最大程度地保持路面的均勻性和質量。接下來，使用壓路機對鋪設的材料進行均勻壓實。壓路機是一種重型機械設備，具有振動輥和壓實輪等組件，能夠將材料壓實并增加其密實度。數據支持這一步驟的重要性，例如，合適的壓路機可以實現每平方米的壓實密度在2,000千克至2,500千克之間，從而確保路面的密實性和穩定性。

在壓實的過程中，振動輥的振動有助于確保材料的均勻分布，而壓實輪則施加了均勻的壓力，將碎石料與水泥堅固結合在一起。壓實過程通常需要分幾次進行，以確保材料得到充分壓實。根據數據分析，進行3至5次地均勻壓實可以顯著減少路面的坑洼和不均勻現象，提高整體路基的質量和穩定性。在整形和壓實的過程中，操作員需要密切監控壓路機的運行，以確保每個區域都受到適當的壓實，同時避免出現坑洼或不均勻的路面。數據記錄和監測有助于及時識別并糾正任何問題，以確保路面結構的堅固性和均勻性。

2.2.4 精確控制施工厚度

在水泥穩定碎石層的施工過程中，確保施工厚度符合設計要求是至關重要的，因為它直接關系到路面的質量、性能、使用壽命和安全性。為了實現這一目標，施工中需要采用精確的測量工具，如激光測深儀，來檢測施工厚度。

激光測深儀是一種高精度的測量工具，能夠快速而準確地確定水泥穩定碎石層的厚度。在施工過程中，施工人員可以定期使用激光測深儀對不同位置的路面寬度進行測量。這些測量數據將幫助確保施工的一致性，以及是否需要進行厚度調整。例如，根據激光測深儀的數據，可以確保施工的平均厚度在5厘米至7厘米之間，以滿足設計要求的路面厚度。如果測量中發現某些區域的施工厚度偏離了設計要求，必須立即采取糾正措施。這可能包括增加或減少材料的投放量，以確保最終的施工達到規定的厚度。數據分析支持這一步驟的有效性，顯示精確控制施工厚度可以減少路面的不均勻性和減小施工誤差，確保水泥穩定碎石層的一致性和質量。通過持續地測量和調整，可以最大程度地減少施工過程中的誤差，確保水泥穩定碎石層的施工厚度符合設計要求。這進一步確保了路基結構的穩定性和耐久性，為道路的長期使用提供了可靠的保障。

2.2.5 養護

水泥穩定碎石層施工完成后，適當地養護是確保最終路基質量和性能的關鍵環節。養護過程有助于水泥的充分水化，提高其強度和耐久性。首先，施工完成后，需要立即開始養護。在養護的初期，通常會進行噴水養護。這包括定期噴灑清水在水泥穩定碎石層的表面，以保持材料的濕潤狀態。例如，每日噴水以維持表面濕度在85%以上，對于在溫度為25℃的條件下，通常需要持續7至10天。這有助于促進水泥的水化反應，提高其強度。數據支持噴水養護的有效性，顯示良好的濕潤養護可以使水泥達到更高的28天強度。同時，在養護的過程中，可以考慮采取覆蓋保溫措施。覆蓋保溫可以有效地減緩水泥的水化速度，并提供更長的水化時間，從而產生更強的水泥膠結。這通常涉及覆蓋水泥穩定碎石層表面，以減少水分蒸發，保持溫度較穩定，并提供適宜的水化條件。例如，覆蓋材料可以降低水泥層表面的溫度，保持在15-25℃的范圍內，以促進水泥的充分水化。數據研究表明，覆蓋保溫可顯著提高水泥的早期強度和長期耐久性[3]。

3 質量控制

3.1 施工監測

3.1.1 原材料質量檢測

在水泥穩定碎石層施工中，首要任務是對原材料的質量進行實時檢測。原材料包括碎石料、水泥和摻合料。為了確保工程質量，需要定期從原材料供應商處取樣，對碎石料、水泥和摻合料的質量進行實驗室測試。這些測試可以包括顆粒分析、抗壓強度、化學成分等多個方面，以驗證原材料的合格性。還需要詳細記錄原材料的供應商、批次信息以及實驗室測試結果。這有助于建立可追溯的質量管理體系，確保材料符合設計要求。

3.1.2 混合比例控制

混合比例的準確性對于水泥穩定碎石層的性能至關重要。為了確保混合比例的合適性，需要根據實時監測的數據，及時調整混合比例，以確保水泥、碎石料和摻合料的比例達到設計要求。這有助于保持混合材料的一致性和性能。

3.1.3 工藝參數檢測

工藝參數的檢測是保證施工過程控制的關鍵因素之一。這包括混合時間、混合溫度、鋪設厚度和壓實過程中的振動頻率等參數。為了確保施工質量，需要實時記錄混合過程中的工藝參數，包括混合機的運行情況、振動輥的參數以及鋪設過程的參數。這些記錄有助于追蹤工藝的一致性。

3.2 質量檢驗

3.2.1 抗壓強度測試

取樣：從施工現場選擇代表性樣品，通常是從不同位置和深度取樣，以確保全面性。

試件制備：將取樣的碎石料和水泥混合物制備成試件，通常為立方體或圓柱體形狀。

實驗室測試：將試件送入實驗室，進行抗壓強度測試。這涉及將試件置于試驗機中，施加逐漸增加的壓力，直到試件破裂。通過測試得到的最大承載力用于評估抗壓強度。

結果評估：比較實驗室測試結果與設計要求的抗壓強度指標，以確定施工質量是否符合標準。如果結果不符合要求，可能需要采取糾正措施或重新施工。

3.2.2 均勻性檢測

表面檢查：通過視覺檢查路面的外觀，觀察是否存在明顯的裂縫、凹凸或不均勻的表面。這有助于初步評估均勻性。

測量：使用適當的測量工具，如平板測量儀，對路面高程進行測量。這有助于確定路面的平整度和均勻性。

機械檢測：使用均勻性檢測設備，如摩擦測定儀，來定量評估路面的均勻性。這些設備能夠檢測路面的摩擦系數差異，從而反映均勻性水平。

4 案例分析

4.1 案例一：某公路水泥穩定碎石層施工

案例一介紹了某公路水泥穩定碎石層的施工過程。首先，施工團隊進行了仔細的原材料選擇，選擇了堅硬、耐磨的石料和適當類型的水泥，確保了材料的質量。然后，他們精確控制了混合比例，以確保混合材料的一致性和性能。在施工過程中，施工檢測得到了充分的應用，對原材料的質量、混合比例和工藝參數進行了實時監測和調整。最后，通過抗壓強度測試和均勻性檢測，確認了水泥穩定碎石層的質量達到了設計要求。這個案例強調了嚴格地質量控制和施工檢測在水泥穩定碎石層施工中的關鍵作用。

4.2 案例二：某省某公路水泥穩定碎石層改建

案例二描述了某省某公路水泥穩定碎石層的改建工程。在這個案例中，施工團隊采取了改進原有施工技術的措施，以提高路基的承載能力和耐久性。首先，他們對原有路基進行了全面評估，發現了一些問題，如路面不平整和抗壓強度不足。為了解決這些問題，他們選擇了更優質的原材料，并優化了混合比例和施工工藝。在改建過程中，施工監測得到了強化應用，確保改建工程的每個階段都符合設計要求。最終，經過改建，路基的承載能力顯著提高，路面更加平整，抗壓強度得到了改善，延長了路面的使用壽命。這個案例突出了改進技術和施工方法在提高水泥穩定碎石層性能方面的有效性。

5 結論

水泥穩定碎石層作為公路工程的重要組成部分，在提高公路質量、延長使用壽命方面具有顯著的優勢。通過正確選擇原材料、合理施工工藝和嚴格質量控制，可以確保水泥穩定碎石層的施工質量。在今后的公路工程實踐中，需要不斷總結經驗，改進施工技術，以滿足社會對高質量道路的需求，促進國家交通基礎設施的發展。