淺談水泥穩定碎石基層施工及質量控制

袁如英

【摘 要】水泥穩定碎石基層是根據水泥、碎石、水按一定比例進行配制的路面結構層承重結構，也是底基層與路面之間的中間結構，初期強度高，且強度隨著齡期增長，水穩性和抗凍性好。因而在高等級公路路面基層得到廣泛應用。但由于其結合料為水泥，施工工藝要求高，而且需要良好的施工管理環境，否則易產生諸如強度不足，局部松散破碎、干縮裂縫等質量問題。本文從混合料組成設計、施工工藝質量控制及養護管理等方面提出了綜合防治措施。

【關鍵詞】水穩碎石；路面基層；施工工藝；質量控制

0 引言

由于水泥穩定碎石基層具有良好的力學性能和整體性、穩定性（水穩定性和溫度穩定性）、耐久性和抗凍性及與面層結合好的技術特點，且料源廣泛，可就地取材，便于原材料和混合料的加工，易于機械攤鋪操作，因此被廣泛應用于修建高等級公路路面基層（底基層）。為了保證水泥穩定碎石基層滿足設計規定和使用要求，除結構設計合理，路基強度滿足要求外，重點是抓好水穩碎石基層的原材料選擇、混合料組成設計、施工質量控制及養護管理等環節。

1 混合料組成設計

1.1 原材料

1）水泥：普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥都可用于拌制水泥穩定碎石混合料，宜采用強度等級不低于42.5級的早強、緩凝水泥，3d膠砂強度應不小于18MPa。受外界影響而變質的水泥不得采用。水泥各齡期強度、安定性等應符合規定；水泥初凝時間應不小于3h，終凝時間不小于6h。

采用散裝水泥，在水泥進場入罐時，要停放7d，安定性合格后才能使用；夏季高溫作業時，水泥溫度不能高于50oC，否則，應采用降溫措施。

2）碎石：碎石的最大粒徑為31.5mm，宜按粒徑19-31.5mm、9.5-19mm、4.75-9.5mm和0-4.75mm四種規格備料。

碎石壓碎值應不大于28%，粗集料針片狀含應不大于18%（宜不大于15%）。碎石中小于0.6mm的顆粒必須做液限和塑性指數試驗，要求液限小于28%，塑性指數小于9。

規范規定級配為懸浮密實型，實踐證明該級配易產生早期裂縫，規范級配如表1所示。

后經多年實踐總結，現在工程中常用的是骨架密實型級配，水泥穩定碎石的粒料越粗，強度越高，穩定性越好，預防溫縮、干縮裂縫的能力越強。合成碎石的顆粒組成應符合表2規定。

3）水：凡飲用水皆可使用，遇到可疑水源，應委托有關部門化驗鑒定。

1.2 混合料組成設計

1）取工地實際使用的碎石，分別進行水洗篩分，按顆粒組成進行計算，確定各種碎石的組成比例。要求組成混合料的級配應符合上表的規定，且4.75mm、2.36mm、0.075mm的通過量應按近級配范圍的下限。

2）取工地使用的水泥，按不同水泥劑量分組試驗。一般水泥劑量按3.5%-5.5%范圍，分別取4-5種比例（以碎石質量為100）制備混合料（每組試件個數為：偏差系數10%-15%時9個，偏差系數15%-20%時13個），用重型擊實法確定各組混合料的最佳含水量和最大干密度。

3）為減少基層裂縫，應做到三個限制：在滿足設計強度的基礎上限制水泥用量；在減少含泥量的同時，限制細料、粉料用量；根據施工時氣候條件限制含水量。施工中要求水泥劑量應不大于5.5%，碎石合成級配中小于0.075mm顆粒含量宜不大于3.5%，含水量宜不超過最佳含水量的1%。水泥劑量宜控制在4.5左右，因為水泥劑量太低，強度難以滿足要求；而劑量過高時，混合料的收縮系數增大，裂縫增加。故水泥劑量一定要經過試配并結合現場調試合適之后確定。石料：石料的粗細直接影響水泥穩定碎石基層的強度、平整度和裂縫的產生。水泥穩定碎石的粒料越粗，強度越高，穩定性越好，預防溫縮、干縮裂縫的能力越強。但粒料過于粗糙，則粒料間的粘接力不足，一旦車輛上路，表面層極易跑散，使得基層的平整度難以達到驗收標準要求。如果粒料偏細，基層強度難以合格，而且石粉含量偏多時，水泥穩定碎石的收縮性增大，裂縫也就增多。

4）根據確定的最佳含水量，拌制水泥穩定碎石混合料，按要求壓實度（重型擊實標準98%）制備混合料試件，在標準條件下養護6d，浸水1d后取出，做無側限抗壓強度試驗。

5）水泥穩定碎石試件的標準養護條件是：將制好的試件脫模稱重后，應立即用塑料薄膜包覆，放入養護室內養生，養護溫度為（20±2）oC。養生期的最后1d（第7d）將去掉薄膜試件浸泡水中，在浸泡水之前，應再次稱試件的質量，水的深度應使水面在試件頂上約2.5cm，浸水的水溫應與養護溫度相同。前6d養生期間試件水份損失應不超過10g，超過此規定的試件，應予作廢。

6）水泥穩定碎石7d浸水無側限抗壓強度代表值R代應不小于設計值（在3.0-5.0MPa范圍內）。設計值由施工圖設計確定。

7）試件室內試驗結果抗壓強度的值按下式計算：

R代=R（1-ZaCv）。

式中：R代為抗壓強度代表值（MPa）；R為該組試件抗壓強度的平均值（MPa）；Za為保證率系數，高速公路保證率95%，此時Za=1.645；Cv為試驗結果的偏差系數（以小數計）。

8）取符合強度要求的最佳配合比作為水泥穩定碎石的生產配合比，用重型擊實法求得最佳含水量和最大干密度，經審批后，以指導施工。

2 現場試驗段的施工

根據公路路面基層施工技術規范及國內外實踐經驗，高等級公路路面基層（底基層）施工前采用計劃使用的機械設備和初步確定的混和料配合比鋪筑試驗是不可缺少的步驟。通過試驗段的鋪筑，獲得最優化的生產配合比、合適的拌和時間、攤鋪速度、壓實機具的組合及碾壓工藝、攤鋪系數的確定及合適的作業長度等一系列控制參數，提出標準施工方法。除試驗段強度及幾何尺寸滿足要求外，現場鉆芯取樣的完整性及強度也是控制的關鍵環節。試驗段長度宜為100～150m，宜選用兩種或多種不同的碾壓組合，必要時可根據試驗調整水泥用量及含水量。

3 施工工藝流程

準備下承層→施工放樣→拌和→運輸、攤鋪→平整、測量標高→碾壓→檢測→養生。

3.1 準備下承層

石灰土用振動壓路機靜壓1遍。如發現表面松散時及時清理干凈。務必保證下承層有足夠的密實度及強度。否則，因下承層強度不足，底基層極易產生裂縫。最終反映到面層，影響面層的使用壽命。底基層石灰土高程采用拉線法來檢查，確保水穩碎石攤鋪厚度。攤鋪前半小時進行灑水濕潤。

3.2 施工放樣

開始攤鋪的前一天要進行測量放樣，按攤鋪機寬度與傳感器間距，一般在直線上間隔為10m，在平曲線上為5m，做出標記，并打好厚度控制線支架，根據松鋪系數算出松鋪厚度，決定控制線高度，掛好控制線。用于攤鋪機攤鋪厚度控制線鋼絲的拉力不小于800N。

3.3 拌和

水泥碎石混和料采用集中拌和連續生產。

開拌前，試驗人員應實地取各種原材料，測定含水量（酒精灼燒法）。

算出混和料的含水量，再換算成施工配合比。

拌和樓操作人員每天在開拌前根據試驗室提供的施工配合比進行機械預熱，產量設定，施工配合比輸入以及料倉、傳送帶等各項檢查準備工作。

拌和樓設有6個料倉，分別裝粒徑19-31.5mm、9.5-19mm、4.75-9.5mm和0-4.75mm四種規格，投料采用裝載機連續投料方式，拌和時間約為10-20s，拌和樓的產量為300-400t/h。

拌和過程中注意事項：

1）每天開始攪拌前，檢查場內各處集料的含水量，計算當天的施工配合比，外加水與天然含水量的總和要比最佳含水量略高2個百分點。同時，在充分估計施工富余強度時要從縮小施工偏差入手，不得以提高水泥用量的方式提高路面基層強度。

2）每天開始攪拌之后，按規定取混合料試樣檢查級配和水泥劑量；隨時在線檢查配比、含水量是否變化。高溫作業時，早晚與中午的含水量要有區別，要按溫度變化及時調整，由于水泥穩定碎石在干燥空氣中硬化時，隨著水分的減少，體積將收縮變形，每隔一段距離產生均勻的干縮裂縫。水泥穩定碎石產生干縮裂縫的原因與其水泥、水和碎石集料都有很大的關系。一方面混合料在凝結硬化過程中，水泥與水起水化反應，消耗大量的水分。水泥含量越高，則消耗的水分越多。再者，水穩碎石在運輸、施工過程中，蒸發散失的水分很多。

3）拌和機出料不允許采取自由跌落式的落地成堆、裝載機裝料運輸的辦法。一定要配備帶活門漏斗的料倉，成品混合料先裝入料倉內，由漏斗出料裝車運輸，裝車時車輛應前后移動，分三次裝料，避免混合料離析。

3.4 運輸、攤鋪

1）攤鋪前應將底基層灑水濕潤。

2）施工時應根據以往施工經驗確定壓實厚度，厚度在20cm以內按一層攤鋪，厚度超過20cm分二層攤鋪。

3）根據攤鋪機與拌和樓的配套情況和拌和樓的生產能力，以及拌和場至工地的施工距離配足運輸車輛。

4）攤鋪前應檢查攤鋪機各部分運轉情況，而且每天堅持重復此項工作。

5）調整好傳感器臂與控制線的關系；嚴格控制基層厚度和高程，保證路拱橫坡滿足設計要求。

6）攤鋪機宜連續攤鋪。如拌和機生產能力較小，應采用最低速度攤鋪，禁止攤鋪機停機待料。攤鋪機的攤鋪速度一般宜在1m/min左右。

7）在路幅較寬的基層混合料攤鋪應采用兩臺攤鋪機梯隊作業，應保證其速度一致、攤鋪厚度一致、松鋪系數一致、路拱坡度一致、攤鋪平整度一致、振動頻率一致等，兩機攤鋪接縫平整。

8）攤鋪機的螺旋布料器應有三分之二埋入混合料中。

9）在攤鋪機后面應設專人消除離析現象，鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補。

攤鋪過程中的注意事項：①攤鋪前如果石灰土表面干燥應灑水。②運輸車在卸料時，派專人指揮倒車，運料車在攤鋪機前10-30cm左右掛空擋停車，由攤鋪機迎上去推動前進。③攤鋪時，操作人員控制好自動找平儀滑桿，并及時處理好前方遇到影響自動找平儀正常工作的因素（如遇到構造物時）。④與橋頭搭板連接處應特別注意該處標高和平整度，攤鋪機無法攤鋪時，用人工攤鋪，但須有經驗人員指揮。⑤搭板上基層壓實厚度不得小于15cm，施工時可以做成斜接頭，在攤鋪上基層和下面層前必須將松散的水穩碎石鏟除。

3.5 碾壓

1）每臺攤鋪機后面，應緊跟三輪壓路機，振動壓路機和輪胎壓路機進行碾壓，一次碾壓長度一般為50-80m。碾壓段落必須層次分明，設置明顯的分界標志。

2）碾壓遵循試鋪路段確定的程序與工藝。注意穩壓要充分，振壓不起浪、不推移。壓實時，遵循穩壓（遍數適中，壓實度達到90%）→輕振動碾壓→重振動碾壓→膠輪穩壓的程序，壓至無輪跡為止。碾壓過程中，及時罐砂法檢查壓實度，不合格時，重復再壓（注意檢測壓實時間）。

3）壓路機碾壓時應重疊1/2輪寬。

4）壓路機倒車應自然停車，不許剎車；換擋要輕且平順，不要拉動基層。在第一遍初步穩壓時，倒車后應原路返回，換擋位置應在已壓好的段落上，在未碾壓的一頭換擋倒車位置錯開，要成齒狀，出現個別擁包時，應進行鏟平處理。

5）壓路機碾壓時的行駛速度，第1-2遍為1.5-1.7km/h，以后各遍應為1.8～2.2km/h。

6）壓路機停車要錯開，相隔間距不小于3m，應停在已碾壓好的路段上。

7）嚴禁壓路機在已完成的或正在碾壓的路段上調頭或急剎車。

8）碾壓宜在水泥初凝前及試驗確定的延遲時間內完成，達到要求的壓實度，同時沒有明顯的輪跡。

9）為保證水泥穩定碎石基層邊緣壓實度，應有一定的超寬；對用方木或型鋼模板支撐時，也應有一定超寬。

4 養護及交通管制

1）每一段碾壓完成并經壓實度檢測合格后，應立即開始養生，養生宜采用不透水薄膜、濕砂、草袋、棉毯覆蓋并灑水保濕養生，基層完成后也可采用瀝青浮液養生，用量按0.8-1.0km/m2（指瀝青用量）選用，分兩次噴灑，避免基層長期暴曬。

2）養生期不宜少于7d，并應封閉交通，除灑水車輛外，嚴禁其他車輛通行，保濕養生至下一層施工前。

3）養生方法：應將麻布或透水無紡土工布濕潤，然后人工覆蓋在碾壓完成的基層頂面，覆蓋2h后，再用灑水車灑水，或用土工布覆蓋養生。7d內應保持基層處于濕潤狀態。28d內正常養護。養生結束后，應將覆蓋物清除干凈。

4）用灑水車灑水養生時，灑水車的噴頭要用噴霧式，不得用高壓式噴管，以免破壞基層結構，每天灑水次數應視氣候而定，整個養生期間應始終保持水泥穩定碎石層表面濕潤。

5 橫向接縫處理

1）水泥穩定碎石混合料攤鋪時，應連續作業，如因故中斷時間超過2h，則應設橫縫；每天收工之后，第二天開工的接頭斷面也要設置橫縫；要特別注意橋頭搭板前水穩碎石的碾壓，如施工組織設計許可，建議先施工基層，后施工搭板。

2）橫縫應與路面車道中心線垂直設置，接縫斷面應是豎向平面。其設置方法：①壓路機碾壓完畢，沿端頭斜面開到下承層上停機過夜；②第二天將壓路機沿斜面開到前一天施工的基層上，用3m直尺縱向放在接縫處，定出基層面離開3m直尺的點作為接縫位置，沿橫向斷面挖除坡下部分混合料，清理干凈后，攤鋪機從接縫處起步攤鋪；③壓路機沿接縫橫向碾壓，由前一天壓實層上逐漸推向新鋪層，碾壓完畢再縱向正常碾壓；④碾壓完畢，接縫處縱向平整度應符合規定要求。

6 結束語

本文通過施工實踐總結了水泥穩定碎石基層的施工工藝和質量控制要點。實踐證明，要取得合格的工程質量，必須做到嚴格執行《施工技術規范》的要求，細化技術方案，組織管理到位，精心控制好混合料的組成設計、施工過程各道工序、養生及交通管制等諸多環節，才能保證基層強度，減少裂縫的產生，提高水泥穩定碎石基層及各結構層的使用壽命。

【參考文獻】

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[責任編輯：謝慶云]