水穩(wěn)碎石基層雙層連鋪施工關(guān)鍵技術(shù)

劉 衛(wèi)

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

1 概述

水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層是我國最為常用的路面基層結(jié)構(gòu)形式，具有整體強(qiáng)度高、板體性強(qiáng)和水穩(wěn)定性良好的特性。在分層鋪筑方式下，在下基層鋪筑并養(yǎng)護(hù)7 d后，方可進(jìn)行上基層鋪筑，施工周期長，且上下層連接性不好。

水穩(wěn)基層雙層連續(xù)鋪裝是一種新型的基層施工方式，其特性在于將基層雙層連續(xù)鋪裝，分層壓實(shí)，一次成型。與分層鋪筑工藝相比，水穩(wěn)碎石基層雙層連鋪后的層間粘結(jié)效果好，整體路用性能優(yōu)越，能有效提高基層整體承載力，且施工過程中無養(yǎng)生期，能有效縮短工期，降低施工成本，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

在某高速公路設(shè)計(jì)中，某段線路全長20.54 km，底基層為18 cm厚水泥穩(wěn)定砂礫，上、下水泥穩(wěn)定碎石基層均厚18 cm，水泥劑量5∶95，基層設(shè)計(jì)強(qiáng)度不小于3.5 MPa。該段路面基層工程量大、工期緊，當(dāng)采用分層攤鋪時(shí)，對下層進(jìn)行7 d養(yǎng)護(hù)后方可進(jìn)行上層攤鋪，且上下層間連接不好。采用基層兩層連續(xù)攤鋪工法能有效縮短工期，且上下基層連接緊密。本文以該段施工為例，對基層雙層連續(xù)鋪攤工法進(jìn)行總結(jié)，以期借鑒。

2 原材料及配合比控制

原材料是確?；鶎邮┕べ|(zhì)量的基礎(chǔ)。做好基層配合比控制，確保集料排列緊密，基層成型后的空隙率小，碾壓后的抗變形能力顯著，強(qiáng)度高。

2.1 原材料

水泥和集料是水穩(wěn)碎石的主要材料。在進(jìn)行原材料質(zhì)量控制中，主要是做好水泥初終凝時(shí)間、機(jī)制砂粒徑小于0.075通過率、集料壓碎值等關(guān)鍵指標(biāo)的控制。

1)水泥。在混合料中起結(jié)合料穩(wěn)定劑效果，應(yīng)盡量使用水化熱較低，穩(wěn)定性好，抗折強(qiáng)度較大水泥。在施工過程時(shí)，雙層連鋪存在時(shí)間跨度，要求在下層水泥初凝前完成上層施工，則施工工藝受水泥初凝時(shí)間長短的影響較大，應(yīng)盡量選用初凝時(shí)間和終凝時(shí)間較長水泥。

在本項(xiàng)目中，綜合考慮運(yùn)距、攤鋪、碾壓等實(shí)際情況，要求水泥初凝時(shí)間達(dá)到6 h以上。采用添加緩凝劑方式進(jìn)行水泥處理，以確保水泥初凝時(shí)間達(dá)標(biāo)。

2)碎石。在水穩(wěn)碎石基層中，碎石本身強(qiáng)度、集料嵌鎖和水泥膠結(jié)的共同作用是形成基層強(qiáng)度的最主要來源，應(yīng)準(zhǔn)確控制集料合成級(jí)配。

在本項(xiàng)目中，為考慮施工控制，集料分4檔備料，要求最大粒徑不大于31.5 mm，針片狀含量小于15%，含泥量控制在3%以內(nèi)。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目中，級(jí)配采用骨架密實(shí)型級(jí)配。為減少離析，按正“S”形進(jìn)行級(jí)配曲線調(diào)整，盡量按接近級(jí)配范圍下限進(jìn)行4.75 mm，2.36 mm，0.075 mm的通過量控制，將0.075 mm通過率控制在3%左右。確定基層所用集料比例：16 mm～31.5 mm碎石∶10 mm～20 mm碎石∶5 mm～10 mm碎石∶0 mm～5 mm石屑=26∶26∶19∶29。

在進(jìn)行混合料配比確定時(shí)，各種集料按比例進(jìn)行拌和，制作三種水泥劑量分別為3.5%，4.0%，4.5%試件。通過對試件進(jìn)行的重型擊實(shí)試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，進(jìn)行各組混合料最佳含水量和最大干密度及7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度確定。在滿足強(qiáng)度要求基礎(chǔ)上，確定水泥用量4.0%，最大干密度2.335 g/cm3和最佳含水量4.9%，見表1。

表1 水泥穩(wěn)定碎石混合料級(jí)配范圍

3 施工工序要點(diǎn)

在雙層連鋪施工中，使用兩套攤鋪和碾壓設(shè)備，一套用于水穩(wěn)層下層施工，一套用于上層施工。在本項(xiàng)目中，要求一次掛線實(shí)現(xiàn)兩層攤鋪，上下層鋪攤和碾壓同步快速進(jìn)行，在下層開始攤鋪時(shí)同步進(jìn)行碾壓，待鋪攤長度至100 m時(shí)啟動(dòng)另一套鋪攤設(shè)備開始上層攤鋪，同時(shí)進(jìn)行上層碾壓，通過密切配合形成流水作業(yè)。

3.1 攤鋪準(zhǔn)備

主要是進(jìn)行下承層質(zhì)量檢查和基層表面清掃，須注意將松動(dòng)顆粒進(jìn)行加固或清除，再使用灑水車將底基層表面灑水濕潤(見圖1)。

本項(xiàng)目中，在壓實(shí)后的水泥穩(wěn)定砂礫層表面均勻撒布一層水泥，制成稀水泥漿，以增強(qiáng)層間粘結(jié)效果，水泥量按1 kg/m2撒布。下基層按照確定的松鋪系數(shù)測量，掛線，支設(shè)鋼模板。

3.2 拌和、運(yùn)輸

本項(xiàng)目集中廠拌，采用兩臺(tái)同類型拌和機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。每臺(tái)拌和機(jī)配四個(gè)料斗，能夠自動(dòng)配料。在拌和過程中，設(shè)專人對兩臺(tái)拌和機(jī)進(jìn)行分別檢查，保證配料準(zhǔn)確。

在設(shè)計(jì)過程中需注意確?；旌狭蠈?shí)際含水量比最佳含水量略大。在進(jìn)行配合比調(diào)整時(shí)，須綜合考慮集料含水量及運(yùn)輸途中的含水量損失等因素，保證攤鋪后碾壓時(shí)的混合料含水量不小于最佳值。本項(xiàng)目中，根據(jù)天氣情況，要求混合料拌和含水量高于最佳含水量。

在本項(xiàng)目中，上下層混合料含水量不同。裝車前，運(yùn)輸車分別做不同標(biāo)記，上下層混合料分別用不同標(biāo)識(shí)車輛運(yùn)輸。

采用大型自卸車運(yùn)輸，按前后中順序呈“品”字形裝料，保持裝載高度均勻以防離析。為確?；旌狭虾?，運(yùn)料車運(yùn)輸途中須采取遮蓋措施。需注意超過水泥初凝時(shí)間運(yùn)至施工現(xiàn)場的混合料須予以廢棄。

3.3 攤鋪

本項(xiàng)目采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)成梯隊(duì)進(jìn)行整幅攤鋪(見圖2)，鋪攤機(jī)一前一后間距10 m，速度控制在1 m/min～1.5 m/min。攤鋪機(jī)連續(xù)均勻攤鋪，每個(gè)作業(yè)面長度100 m。在基層兩層連鋪中，攤鋪和壓實(shí)作業(yè)須在水泥初凝前完成，由于水泥凝結(jié)時(shí)間限制導(dǎo)致的作業(yè)段長度較短，造成橫向施工縫增多。

本施工段水穩(wěn)層設(shè)計(jì)厚度36 cm，分2層18 cm進(jìn)行攤鋪。前攤鋪機(jī)將下層鋪攤至100 m時(shí)，下層碾壓完畢且壓實(shí)度合格后立即進(jìn)行上層攤鋪。與分層施工相同，要求將兩層施工轉(zhuǎn)換時(shí)間控制在水泥初凝時(shí)間或混合料允許延遲時(shí)間的最短時(shí)間之內(nèi)。

在鋪攤過程中，要求指定專人隨時(shí)檢測攤鋪后的標(biāo)高，對異常情況馬上采取補(bǔ)救措施。將高出設(shè)計(jì)標(biāo)高部分予以刮除并掃出路外，局部低于設(shè)計(jì)標(biāo)高之處不能進(jìn)行貼補(bǔ)，須挖除重鋪。攤鋪機(jī)后面設(shè)置專人負(fù)責(zé)清除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，鏟除局部粗集料“窩”，并及時(shí)用新拌混合料人工填補(bǔ)找平。

3.4 碾壓

在本項(xiàng)目中，碾壓段長度50 m。待下層鋪攤機(jī)前進(jìn)至50 m時(shí)，采用振動(dòng)壓路機(jī)在全寬內(nèi)碾壓4遍～6遍(見圖3)，再使用膠輪壓路機(jī)碾壓，要求壓實(shí)度不小于97%。下層碾壓過程同上層，要求壓實(shí)度不小于98%。

在攤鋪上層水穩(wěn)碎石基層前，在下層表面撒布一薄層稀水泥漿，以利于兩層水穩(wěn)層間的結(jié)合。在碾壓過程中，水穩(wěn)基層表面應(yīng)始終保持潮濕，否則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)灑少量清水。碾壓完畢后，進(jìn)行現(xiàn)場壓實(shí)度檢測，檢測采用灌砂法。

3.5 養(yǎng)生

兩層連續(xù)攤鋪過程中，接縫處理好壞是穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量的關(guān)鍵。在施工中，接縫設(shè)置與分層鋪攤相同，要求接縫平整穩(wěn)定。每碾壓段壓實(shí)度達(dá)標(biāo)后，立即開始養(yǎng)生，養(yǎng)生期內(nèi)封閉交通。本項(xiàng)目養(yǎng)生方式為噴灑乳化瀝青透層油(見圖4)，將灑布量控制在1.2 kg/m2±0.2 kg/m2。該路段養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，路面壓實(shí)度經(jīng)檢測符合設(shè)計(jì)要求，表面平整密實(shí)，7 d后取出芯樣完整(見圖5)。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

在施工過程中，須對各工序施工要點(diǎn)進(jìn)行控制，以確保基層施工質(zhì)量。

1)混合料含水量控制。在拌和過程中，通過進(jìn)行集料配合比、含水量及拌和時(shí)間控制，確?；旌狭腺|(zhì)量。對于混合料含水量控制時(shí)，須綜合考慮拌和、運(yùn)輸、攤鋪中的水分散失等因素，適當(dāng)加大含水量。施工中含水量控制不合適，含水量過大容易導(dǎo)致碾壓中的細(xì)集料上浮形成光滑面，過小時(shí)則容易造成攤鋪面發(fā)干形成層皮，壓實(shí)困難。

在本項(xiàng)目中，為確?；旌狭箱仈傎|(zhì)量，要求下層混合料含水量比最佳含水量提高1%，上層含水量比最佳含水量提高0.5%。在進(jìn)行下層含水量測定時(shí)，采用液化汽爐灶+大容量炒鍋的快速測定方式(見圖6)，小鋁盒+酒精燒方式不得使用。

2)鋪攤質(zhì)量控制。本項(xiàng)目施工中，為確保上下結(jié)構(gòu)層縱向施工縫不在同一段面上，要求在攤鋪下一結(jié)構(gòu)層時(shí)須互換兩臺(tái)攤鋪機(jī)位置。

在鋪攤過程須采取消除離析措施，要求螺旋布料器2/3埋入混合料中，由專人在攤鋪機(jī)前后及兩側(cè)隨時(shí)查看混合料配合比、含水量及水泥劑量情況，用水準(zhǔn)儀測量高程，根據(jù)高差進(jìn)行攤鋪機(jī)自動(dòng)找平裝置調(diào)整。

3)碾壓質(zhì)量控制。大量工程實(shí)踐表明，碾壓控制不好時(shí)，容易在碾壓面表面形成明顯輪跡，基層平整度和密實(shí)度差，要特別加強(qiáng)路面基層碾壓過程控制，確保在水泥初凝前碾壓密實(shí)。

在本項(xiàng)目中，要求攤鋪機(jī)攤鋪出一個(gè)壓實(shí)段時(shí)，立即開始進(jìn)行碾壓作業(yè)，相鄰段面重疊1/2輪寬，壓路機(jī)后輪超過兩段接縫處。在最后一遍碾壓前，由專人進(jìn)行表面平整度檢測，不平整部位及時(shí)采取人工處治措施。

4)養(yǎng)生質(zhì)量控制。養(yǎng)生控制至關(guān)重要，否則容易導(dǎo)致基層表面產(chǎn)生裂紋。

本項(xiàng)目中，采用乳化瀝青透層油養(yǎng)生，為確保透層油滲入基層深度不小于5 mm，須進(jìn)行灑布量控制。由專人對基層面灑布量進(jìn)行目測檢查，對不均勻或不足部位及時(shí)采取人工補(bǔ)灑措施。

在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，采用雙層連鋪工藝，比分層鋪筑工藝具有明顯的優(yōu)越性，進(jìn)行廣泛推廣和應(yīng)用，對提高基層質(zhì)量和使用壽命具有重要意義。