基于瀝青路面水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)研究

李彥彪

摘要：為滿足高速公路建設(shè)需求，提升工程建設(shè)質(zhì)量，達(dá)到投資節(jié)約與經(jīng)濟(jì)效益最大化的目的，文章在分析水泥穩(wěn)定碎石作用原理的基礎(chǔ)上，與工程案例相結(jié)合，有針對(duì)性地對(duì)公路瀝青路面水泥穩(wěn)定碎石基層混合料配合比設(shè)計(jì)、技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了探討，以期為瀝青路面施工質(zhì)量的提升提供可靠的保障。

關(guān)鍵詞：水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)；公路建設(shè)；瀝青路面；配合比設(shè)計(jì)；交通運(yùn)輸 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U416 文章編號(hào)：1009-2374（2016）08-0091-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.047

柔性基層材料、半剛性基層材料與剛性基層材料為高速公路路面常用基層材料，其中半剛性基層材料具有良好整體性、水穩(wěn)性及較高承載力等特點(diǎn)，不僅有利于機(jī)械化施工，更能與重交通發(fā)展需求相適應(yīng)，因此，在我國(guó)公路工程建設(shè)中得到了大量推廣與運(yùn)用。在半剛性基層材料中最主要的兩種材料為水泥穩(wěn)定碎石與二灰碎石。因早期強(qiáng)度高、施工時(shí)間短、耐久性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，水利穩(wěn)定碎石基層已經(jīng)成為高等級(jí)公路路面基層的主要類型。目前，京津塘高速、機(jī)場(chǎng)高速等都選用水泥穩(wěn)定碎石基層作為瀝青路面的主要構(gòu)成部分。為滿足高速公路施工的要求，保證高速公路工程的整體質(zhì)量，達(dá)到投資節(jié)約與經(jīng)濟(jì)效益提升的目的，施工企業(yè)必須對(duì)各地高速公路路面基層結(jié)構(gòu)內(nèi)的水泥穩(wěn)定碎石基層應(yīng)用理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以借鑒，并與本工程實(shí)際情況充分結(jié)合，對(duì)該路段瀝青路面水泥穩(wěn)定碎石基層等開(kāi)展有針對(duì)性的研究工作。

1 水泥穩(wěn)定碎石的作用原理

將級(jí)配碎石作為水泥穩(wěn)定碎石的骨料，選取相應(yīng)數(shù)量的膠凝材料與充足的灰漿體積對(duì)骨料空隙加以填充，根據(jù)嵌擠原理進(jìn)行攤鋪壓實(shí)。粒料與灰漿體為水泥穩(wěn)定碎石材料，其壓實(shí)度應(yīng)與密實(shí)度相近，依據(jù)碎石嵌擠鎖結(jié)原理提升其強(qiáng)度。當(dāng)其水泥穩(wěn)定碎石具有較高的初期強(qiáng)度，隨著齡期的增加，其強(qiáng)度也會(huì)增加，并具有良好的抗?jié)B能力與抗凍能力。在水泥用量方面，相比混合料，水泥穩(wěn)定碎石水泥用量為3%～6%。5MPa為其7天無(wú)側(cè)限抗壓最大強(qiáng)度值，與其他路基材料相比，水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度要高出一些，是路面基層施工的最佳材料。按照《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，水泥穩(wěn)定碎石為中粒土，因水泥等膠凝材料為水泥穩(wěn)定碎石的主要組成部分，要求在水泥終凝前必須完成整個(gè)施工過(guò)程，如無(wú)法一次達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，則修整難度大。

2 工程概況

某工程建設(shè)總長(zhǎng)度為5.4km，寬度為15m，厚度為20cm，選取廠拌法作為水泥穩(wěn)定碎石基層的施工方式，共有4層為其路面結(jié)構(gòu)。

3 混合料配合比設(shè)計(jì)

材料組成設(shè)計(jì)也被稱為混合料配合比設(shè)計(jì)，其為路面設(shè)計(jì)的主要構(gòu)成部分。利用配合比設(shè)計(jì)可使混合料符合技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)定進(jìn)行混合料配合比設(shè)計(jì)。

3.1 水泥劑量選擇

水泥劑量為水泥穩(wěn)定碎石內(nèi)強(qiáng)度指標(biāo)的重要決定因素，隨著水泥劑量的加大，水泥穩(wěn)定碎石物理-力學(xué)性能也會(huì)隨之產(chǎn)生變化。一般情況下，3%～6%為水泥劑量。根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究成果與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本工程可遵循三種水泥劑量進(jìn)行混合料配制，依次為4%、5%、6%。

3.2 集料級(jí)配選擇

作為路面基層設(shè)計(jì)的主要組成部分，粒料級(jí)配配制是否合理，對(duì)路面基層材料的填充性、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等起到關(guān)鍵性的作用。《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，水泥穩(wěn)定集料顆粒組成范圍如表1所示：

3.2.1 粗集料。選取反擊式、沖擊式等破碎機(jī)進(jìn)行碎石生產(chǎn)，不能選用鱷式破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎生產(chǎn)，為滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，必須將除塵設(shè)備安裝在生產(chǎn)線上，以此進(jìn)行除塵施工。6mm、11mm、22mm、41mm為碎石加工廠振動(dòng)篩網(wǎng)規(guī)格。一般情況下，碎石技術(shù)指標(biāo)規(guī)定，其密度必須控制在2.6t/m以上，壓碎值在25%以下。

3.2.2 細(xì)集料。選取清潔、干燥、無(wú)風(fēng)化與雜質(zhì)的材料作為細(xì)集料。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)

根據(jù)含水量最佳值對(duì)最大干密度進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度（98%）的規(guī)定進(jìn)行試件制備，一般選取9個(gè)為平行試驗(yàn)的試件數(shù)量，根據(jù)相關(guān)施工規(guī)定，選取圓柱體試件（150mm×150mm）進(jìn)行試驗(yàn)。在一定溫度下，試件進(jìn)行養(yǎng)生保濕，時(shí)間通常為6天，根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ057-94），在浸水一天后對(duì)其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。同時(shí)按照強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水泥劑量進(jìn)行確定。該劑量試件室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)平均抗壓強(qiáng)度必須與以下公式相符：

R≥Rd/（1-Za.Cv）

如95%為高速公路保證率時(shí)，則Za=1.645，其中偏差系數(shù)為Cv，如9為試件量時(shí)，則Cv在15%以下。

按照施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，調(diào)整實(shí)驗(yàn)室配合比，選取廠拌法進(jìn)行高速公路施工，要求水泥劑量增加0.5%。

4 公路瀝青路面水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)的施工

4.1 施工放樣

中線樁相隔10m進(jìn)行一次測(cè)設(shè)，隨后將標(biāo)線樁測(cè)設(shè)到距離兩側(cè)基層路緣38cm的位置，做好帶套筒作業(yè)后，應(yīng)對(duì)鋼筋樁進(jìn)行上下調(diào)整，并按照松鋪厚度對(duì)高程進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)控，通常情況下，選取1.23～1.26范圍作為松鋪系數(shù)，隨后將基層槽鋼邊線與攤鋪機(jī)導(dǎo)向線放出。

4.2 混合料拌和

根據(jù)設(shè)計(jì)配合比在施工前對(duì)各種集料、水泥劑量進(jìn)行調(diào)試，并進(jìn)行混合料拌制。在準(zhǔn)確配料與均勻拌和后，如無(wú)離析現(xiàn)象，方可用于施工。混合料拌制過(guò)程中，應(yīng)對(duì)其配合比進(jìn)行準(zhǔn)確掌握，通過(guò)計(jì)量工具對(duì)投入拌和機(jī)的材料，如粗細(xì)集料及水泥等進(jìn)行稱量，要求對(duì)用水量進(jìn)行有效控制，拌和前可遵循天氣狀況，對(duì)施工材料含水量進(jìn)行有效測(cè)量，并對(duì)具體用水量進(jìn)行調(diào)整拌制。根據(jù)材料投放順序，進(jìn)行減水劑的添加，可同時(shí)進(jìn)行投料與攪拌施工。遵循攪拌機(jī)特性與拌合物的和易性進(jìn)行拌和時(shí)間的確定。

4.3 運(yùn)輸

選取大噸位自卸車(chē)輛對(duì)拌和完成的水泥穩(wěn)定碎石混合料進(jìn)行運(yùn)輸，每天開(kāi)工前應(yīng)檢查運(yùn)輸車(chē)輛的具體情況，裝料前需清洗干凈車(chē)廂。由拌和機(jī)放料到運(yùn)料車(chē)時(shí)，需對(duì)汽車(chē)位置進(jìn)行3～5次移動(dòng)，以便卸料，為避免污染與達(dá)到保濕效果，需將篷布覆蓋到運(yùn)料車(chē)上。為確保攤鋪施工的連續(xù)性，施工中攤鋪機(jī)前方必須有1～2輛運(yùn)料車(chē)等候卸料。

4.4 攤鋪施工

在鋼筋樁支架上掛好鋼絞線（2mm），拉緊需選取緊線器，要求鋼絲拉力在800N以下，并將其作為攤鋪機(jī)攤鋪基準(zhǔn)線。選取2臺(tái)相同規(guī)格的攤鋪機(jī)以梯隊(duì)形式進(jìn)行共同作業(yè)，確保兩者具有相同的速度、攤鋪厚度、攤鋪系數(shù)等。6.5m為2臺(tái)攤鋪機(jī)拼裝寬度，需向3檔為止調(diào)節(jié)螺旋輸送器，其仰角位置應(yīng)與施工規(guī)定相符。根據(jù)工程施工現(xiàn)狀，32cm為水泥穩(wěn)定碎石底基層厚度，20cm為水泥穩(wěn)定碎石基層厚度，如無(wú)法連續(xù)攤鋪上、下基層，需將一袋水泥粉灑布到單幅20m位置。5～8m為雙機(jī)聯(lián)鋪過(guò)程中2臺(tái)攤鋪機(jī)的距離，縱向施工縫一般不設(shè)置于中間位置，廠拌拌和能力需符合攤鋪機(jī)械生產(chǎn)能力，10～20cm為攤鋪相近2幅時(shí)的搭接寬度。其攤鋪速度為每分鐘1～1.5m。

不間斷、穩(wěn)定及均勻?yàn)閿備伿┕さ囊螅谑┕ぶ袘?yīng)對(duì)攤鋪層厚度、平整度、路拱進(jìn)行隨時(shí)檢查，確保離析、卡料現(xiàn)象不會(huì)出現(xiàn)。選取鋼釬、鋁合金條作為2臺(tái)攤鋪機(jī)中間高程的有效控制，在鋼絲與鋁合金上分別放置前一臺(tái)攤鋪機(jī)的2個(gè)傳感器，其高程、平整度由雙縱坡進(jìn)行控制；在攤鋪混合料與鋼絲上分別放置一臺(tái)攤鋪機(jī)傳感器。完成水泥穩(wěn)定碎石下層施工一周后，方可進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石上層施工，其間隔時(shí)間必須控制在10天以內(nèi)。

4.5 混合料碾壓

推土機(jī)、平地機(jī)、壓路機(jī)等都是公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工的主要機(jī)械。初壓、復(fù)壓、終壓為水泥穩(wěn)定碎石基層混合料碾壓施工的主要方式，碾壓施工中，必須對(duì)各個(gè)階段不同壓路機(jī)的碾壓速度進(jìn)行有效控制。穩(wěn)壓平整時(shí)，可選用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行施工，按照施工具體情況，進(jìn)行灑水量的確定，一般每小時(shí)初壓速度控制在1.5～3km之間，完成碾壓施工后，應(yīng)對(duì)路面平整度等進(jìn)行及時(shí)檢查。復(fù)壓施工，碾壓順序應(yīng)與初壓具有一致性，通過(guò)單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行施工，錯(cuò)輪寬度為30%，并將灑水功能開(kāi)啟，每小時(shí)碾壓速度控制在3.5km以下，復(fù)壓次數(shù)則需要控制在6～8次之間。終壓施工中當(dāng)碾壓路段不存在輪痕后，方可停止施工。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)公路工程事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)作為公路工程瀝青路面施工的重要技術(shù)之一，其施工技術(shù)水平的高低將直接影響工程建設(shè)的整體質(zhì)量。為此，施工企業(yè)必須結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，在充分了解水泥穩(wěn)定碎石作用原理的前提下，做好配合比設(shè)計(jì)工作，只有這樣才能確保施工應(yīng)用的規(guī)范性、合理性，才能推動(dòng)工程建設(shè)的快速發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：王 波）