水穩基層大厚度攤鋪與分層攤鋪的對比研究

彭小蕩，李海雁

(1.都勻公路管理局，貴州 都勻 558000；2.貴州省安順高速公路管理處，貴州 安順 561000)

0 引言

水泥穩定碎石基層作為一種半剛性結構，具有強度高、耐久性好、抗沖刷性強、造價低等諸多優點，已經成為我國公路基層的主流結構形式[1]。目前高等級公路的基層設計厚度一般為30～40 cm，為了保證壓實質量，普遍采用2層施工工藝，但是該工藝成型的水穩碎石基層上下層連接難以保證，整體性差，并且養護周期長，施工組織困難[2]。

大厚度水泥穩定碎石基層施工工藝厚度的增加，對施工過程的拌合、攤鋪、碾壓等工藝提出了新的要求[3-4]。在施工方便、減少工序的同時，其質量狀況波動將顯著高于常規施工的基層[5-6]。在設備及工藝配套的基礎上，其質量狀況與施工過程的精細化管理水平相關較大[7]。

大厚度基層在施工方便、減少工序的同時，其質量狀況波動將顯著高于常規施工的基層。因此，大厚度水穩大規模施工質量是否良好，取決于現場每一位參與人員的質量意識及精細化水平[8]。

貴州省某高速項目水泥穩定碎石基層分別采用大厚度和分層2種不同的攤鋪工藝進行了試驗段鋪筑，基層設計厚度為32 cm，分層攤鋪每層厚度16 cm。本文以此為例，對比研究了水穩基層大厚度一次攤鋪成型工藝與傳統的分層攤鋪工藝。

1 原材料與配合比

為了對比基層大厚度攤鋪和分層攤鋪的實際施工效果，采用相同的原材料和配合比生產水泥穩定碎石混合料。

1.1 水泥

基層大厚度攤鋪和分層攤鋪均采用貴州惠水西南水泥有限公司生產的P.O42.5水泥，經檢驗，各項指標均滿足設計和規范要求。

1.2 水

基層大厚度攤鋪和基層分層攤鋪采用潔凈地下水，該水質良好，且水量較大。

1.3 集料

基層大厚度攤鋪和基層分層攤鋪均采用集料:19～31.5 mm碎石、9.5～19 mm碎石、4.75～9.5 mm碎石、0～4.75 mm機制砂，由自建石料場加工生產。根據要求對原材料各項指標進行了檢測，經檢驗，各項指標均滿足設計和規范要求。

1.4 配合比

水泥穩定碎石混合料宜采用骨架密實型結構。大基層大厚度攤鋪和基層分層攤鋪采用同一生產配合比，生產配合比試驗檢測結果及集料合成級配見表1和表2。

表1 生產配合比試驗檢測結果

表2 生產配合比集料合成級配

2 機械設備和碾壓方案對比

2.1 機械設備配置

基層水泥穩定碎石采用中心站集中廠拌法拌和，攤鋪機攤鋪，且配備足夠的拌和、運輸、攤鋪、壓實機械(見表3)。

表3 機械設備配置匯總表

為保證水泥穩定碎石基層混合料的拌和均勻性，水穩拌和站須采用雙拌缸或振動攪拌技術。

應根據路面攤鋪層的寬度、厚度，選用合適的攤鋪機械。為了避免攤鋪離析現象的發生，保證基層及底基層的初始壓實度，為基層平整度提供良好的基礎，應采用大功率抗離析攤鋪機。

壓路機的數量須與拌和機及攤鋪機生產能力相匹配，且至少配備1臺大噸位壓路機(32 t以上)，保證整體壓實。

2.2 碾壓方案

基層大厚度攤鋪碾壓應遵循的原則為：先輕后重，先靜后振，由低向高。表4和表5分別列出了大厚度攤鋪和分層攤鋪的碾壓方案。

表4 大厚度攤鋪碾壓工藝

表5 分層攤鋪碾壓工藝

對比基層大厚度攤鋪和分層攤鋪的碾壓方案，可以發現主要區別在于大厚度攤鋪采用了大噸位的單鋼輪壓路機以及復壓遍數更多。其主要目的是盡量提高壓實功，增大底部密實程度。

3 關鍵檢測指標對比

按要求進行了質量檢測，采用分層攤鋪和大厚度攤鋪的檢測指標結果如表6所示。

表6 檢測指標結果

表6中的檢測結果表明：水泥穩定碎石基層采用大厚度或分層攤鋪工藝，各檢測指標均能滿足規范要求。其中，在平整度和壓實效果方面，分層攤鋪較大厚度攤鋪有一定優勢。

4 優缺點分析

根據不同施工工藝基層試驗段的施工過程和結果，分別對大厚度一次攤鋪和分層攤鋪進行了總結，采用不同施工工藝的優缺點如下。

4.1 分層攤鋪

優點：①設備配置要求一般。②平整度易于控制。③壓實度和成型效果有保證。④施工工藝成熟，施工組織難度較小。

缺點：①須在第一層養護到之后才能進行第二層攤鋪，施工工期較長。②層間粘結效果不佳，路面結構整體性差。

4.2 大厚度攤鋪

優點：①層易形成一個整體板塊結構，提高結構層的強度、剛度，延長路面的使用壽命。②一次攤鋪成型可提高施工效率，縮短工期。③減少人員的配備，降低成本，增加經濟效益。④相對于2次分層攤鋪來說，其抗沖擊強度可以顯著提高，并可有效地避免和推遲早期路面的下沉、凹陷、龜裂脫落、坑洞等病害的產生。

缺點：①對設備要求較高。須采用大產能拌和站，大功率抗離析攤鋪機，配置大功率(如32 t)壓路機。②大厚度碾壓易因碾壓不到位，造成結構層下部壓實度不能得到保證，容易造成底部松散不成型。③采用大功率振動碾壓，結構層表面易形成松散，部分石子易壓碎。④平整度控制較為困難，大功率碾壓后會形成部分擁包。

5 結語

貴州省某高速項目水泥穩定碎石基層分別采用大厚度和分層2種不同的攤鋪工藝進行了試驗段鋪筑，試驗段結果表明：采用大厚度攤鋪工藝能有效縮短施工工期，降低成本，且質量檢測各項指標均能滿足設計和規范要求，但是其平整度和壓實度控制較傳統的分層攤鋪工藝更為困難，檢測指標稍差。因此，在設備及工藝配套滿足要求的基礎上，其質量狀況與施工過程的精細化管理水平關系較大，大厚度水穩大規模施工質量是否良好，取決于現場每一位參與人員的質量意識。如離析控制，應在攤鋪機前增設前橡膠擋板，避免粗集料滾落聚集于底部，造成層厚范圍內離析；壓實度控制，配備至少1臺32 t及以上重型單鋼輪壓實設備；平整度控制，重點控制壓實設備，特別是重型壓實設備的碾壓速率和振動幅度，避免推擠擁包的產生，減少對平整度產生的不利影響。