道路改造工程中多孔隙水泥穩定碎石層施工技術研究

陳麗娜

本文結合海綿城市建設理念，以廈門市海景東五路工程為例，深入研究了多孔隙水泥穩定碎石層施工難點，并從穩定層厚度、配合比設計、下承層準備、拌和與運輸、攤鋪、壓實施工和養護管理等方面分析了施工技術要點，以期為同類工程施工提供有益的參考。

2012 年，我國政府首次提出了“海綿城市”的概念，在2013 年《中央城鎮化工作會議》上，習近平總書記強調“提升城市排水系統時，要優先考慮將有限的雨水留下來，建設自然存積、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。同年，國務院辦公廳出臺了《推進海綿城市建設的指導意見》。指出通過“滲、滯、蓄、凈、用、排等措施，將70%的降雨就地消納和利用”。同時，在市政道路工程中，大部分自然降水可通過路面橫坡、縱坡排出路基，但雨水充足的地區因未能及時排出，導致部分水滲透至路基，使基層材料受到侵蝕，在道路荷載的作用下，形成孔隙水壓力，造成路面水損害，路基結構下沉，加速市政道路路面結構破壞。多孔隙水泥穩定碎石層是一種道路結構滲水施工技術，使基層自然降雨或地下水可通過多孔隙水泥穩定碎石橫向滲漏至道路邊緣，并通過邊緣排水系統排出、收集和利用，提高自然降水收集、利用效能，達到 “海綿城市”建設目的。其次，多孔隙水泥穩定碎石層作為路面的結構層還具有一定的力學性能和耐久性，為路面提供了支撐，不但能保證路面的使用性能，還延長道路的使用壽命，是較好的內部排水方式，也是高級路面的理想基層材料。

一、工程概況

本工程為海景東五路工程，位于福建省廈門市海滄區。起點位于南海三路交叉口，終點位于角嵩路交叉口，道路全長為1390.955m。紅線寬度為24.8m，設計時速為30km/h，設計基準年限為15 年。路面結構從上往下分別為22cm 透水混凝土路面、20cm 多孔隙水泥穩定碎石、15cm 級配碎石、土工布200g/m2。

二、施工技術難點及對策

本工程的多孔隙水泥穩定碎石層施工技術難點主要體現在材料配合比和壓實兩個方面。

1.配合比設計難點及對策

多孔隙水泥穩定碎石層是由細集料、粗集料和水泥組成的基層結構，具有良好的透水性能。作為面層支撐結構層，需具備良好的滲透性能、強度性能和抗變形能力，以滿足車輛通行荷載要求。根據《公路路面基層施工技術細則》（JTGT F20—2015）要求，多孔隙水泥穩定碎石層7 天的無側限抗壓強度可達4.0Mpa，孔隙率控制在15%～25%，滲透系數不小于0.35cm/s，以滿足穩定層滲透能力要求，水泥含量一般在9%～11%左右，水灰比0.38～0.42，干密度2.046g/cm3。為滿足該要求，施工企業應嚴格控制配合比，并加強質量控制，以滿足施工技術規范和工程設計要求。

2.壓實難點及對策

由于多孔隙水泥穩定碎石層是一種骨架孔隙結構，孔隙率較高、粗集料較多，如直接采用大噸位碾壓施工機械易造成集料壓碎，進而影響道路基層孔隙結構和承載性能，為滿足基層壓實和孔隙結構要求，通過試驗段碾壓壓實效果后，選用8T 和14T 的壓路機進行碾壓。

三、施工技術要點分析

1.排水基層參數確定

多孔隙水泥穩定碎石層的主要目的是進一步排除路面滲水。由于自由水滯留時間直接影響路基結構浸水時間長度。根據《公路路面基層施工技術細則》（JTGT F20—2015）要求，路面最大滲漏時間不能超過2h，滲流路徑長度小于45m。根據《公路排水設計手冊》相關公式計算滲水量、滲入率、滲透時間，計算多孔隙水泥穩定碎石層厚度為12cm。考慮到本工程為城市交通主干線，車輛通行量較大，本工程多孔隙水泥穩定碎石層厚度按20cm進行控制，滲流時間為1.9h。含水量應根據不同氣溫來調整，最佳含水量應控制在±2%，如氣溫較高時，蒸發較快，應縮短碾壓長度，應及時補灑少量的水，以保證最佳含水率，通過擊實法來測得最佳含水率及最大干密度。

2.原材料質量控制和配合比設計

為確保多孔隙水泥穩定碎石層施工質量，本工程加強原材料質量控制，一般采用PO42.5 普通硅酸鹽水泥和粗集料進行試配，水泥密度為2.99g/cm3，氯離子含量小于水泥用量0.15%，其他質量指標符合國家標準要求，并對水泥的強度及安定性進行實驗檢測。細集料選用2.5mm 以上的級配碎石，粗集料應選擇質地堅硬粒徑為19mm～26.5mm 的級配碎石，壓碎值控制在30%以內，針片狀碎石含量小于20%，含泥量控制在0.5%以內，拌和的水采用自來水。

根據多次試配，多孔隙水泥穩定碎石層的粗集料與水泥質量比為9：1，水泥含量調整至5%，試塊孔隙率、強度可滿足施工技術規范和工程設計要求。

配合比按水泥劑量12%、10%、8%進行配合比試驗，每次級配成型試件6 件，按標準養護管理標準進行養護，7d 后測試無側向滲水系數和抗壓強度。根據測試結果，在水泥劑量12%、10%、8% 條件下均能滿足孔隙率要求，滲透系數為0.35 ～0.40cm/s。

3.下承層準備

正式施工前，為合理確定大面積施工參數，本工程開展試驗段施工，試驗段長度為50m。施工前，應對下承層進行清理、整平，排除積水，并在排水基層底面和下基層表面攤鋪3mm 厚乳化瀝青透層，防止滲水向路基滲透，引起路基不均勻沉降。同時，考慮到本工程穩定層道路施工邊界控制要求。在道路紅線位置設置立模，采用18mm 厚鋼模板支模，厚度與穩定層厚度一致。

4.拌和與運輸

攪拌站拌和加工后由攪拌車輛運送至施工現場攤鋪。運輸過程中應加以覆蓋，以防止水分散失。拌和中發現碎石空隙率較大時，水分散失較快，導致混凝土過早凝結，應視實際情況合理調整用水量，并注意集料投料前濕潤，降低混合料拌和、運輸過程中水分散失。

施工過程中，施工單位安排專人進行現場監督，嚴格按配合比投料，拌和時間不少于2min，確保無離析、泌水。為滿足混合料連續攤鋪要求，本工程加強運輸車輛數量控制和優化調度，采用4 臺運輸車輛運送混合料，1 臺為備用，運輸距離為5km，運輸時間控制在20min 以內。

5.攤鋪

攤鋪前應整平地面，清除垃圾雜物，表面加以灑水濕潤，本工程混合料攤鋪時，按1.2 松鋪系數進行攤鋪，攤鋪速度為1.5m/min。車輛卸料時，錯開距離為4m，保持攤鋪機混合料連續供應。卸料車后退進入試驗段，卸料后向前駛出試驗段，防止運輸車輛反復碾壓碎石，影響穩定層結構。卸料前，嚴格檢查混合料質量，如發現離析、過早初凝等問題做廢料處理。由于混合料中主要為粗集料，卸料時易發生卡料堵塞出料口的問題，由人工進行疏通，避免影響施工效率。

6.碾壓成型

為防止混合料攤鋪前初凝，施工單位在混合料攤鋪后及時進行碾壓施工處理。本工程中，為保障穩定層壓實度和孔隙率要求，本工程采用8t 雙鋼輪壓路機靜壓1 遍后，靜壓速度為2 ～3km/h，復壓使用14t 單鋼輪壓路機振動碾壓2 遍，振動碾壓速度為3 ～5km/h，終壓使用8t 雙鋼輪壓路機靜壓收光，碾壓速度為3 ～6km/h。施工過程堅持“先慢后快，先輕厚重”的原則先從兩側向中間碾壓，壓路機相鄰軌跡重疊1/3，確保碾壓施工無死角、漏角。初壓和復壓過程中，遇不平整區域由人工補平。復壓和終壓應覆蓋路緣，軌跡與鋼支模齊平。嚴禁壓路機在碾壓剛完成或正在碾壓的路段上調頭或急剎車。由于本工程混合料含水率較低，水分散失問題較為突出，要求施工單位嚴格控制混合料拌和、攤鋪、碾壓時間，最大時間不超過2h。

7.養護管理

排水基層施工期間，為避免人、車輛通行影響路基結構壓實度，施工單位與交通部門協調，加強現場交通管制，面層施工前不得開放交通。施工完成后，施工單位加強現場養護管理，一般采用定期灑水養護，防止路基結構因干縮應力產生貫通裂縫，養護期不少于7d，并始終保持表面濕潤。面層施工時，應注意加強基層結構保護，防止砂、細集料、雜物填充到穩定層孔隙中，影響排水效果。

四、工程質量檢測

本工程試驗段施工完成后，及時收集、驗證施工參數有效性，對試驗段進行現場取芯檢測，重點檢測試驗段穩定層抗壓強度和空隙率, 并對試驗段路段平整度、厚度和彎沉值進行檢測。芯樣經泡水1d 后檢測抗壓強度及空隙率（如表1 所示），均符合工程設計要求。

表1 芯樣抗壓強度寄孔隙率檢測表

五、結語

通過本工程施工實踐表明，在多孔隙水泥穩定碎石層施工時，應結合技術規范和工程設計要求合理計算穩定層厚度，并通過試驗方式確定混合料配合比，以滿足多孔隙水泥穩定碎石層孔隙和抗壓強度要求。在混合料攤鋪和壓實過程中，應加強碾壓技術方案的對比和選擇，在不壓縮集料和不影響孔隙結構的前提下，合理選擇初壓、復壓、終壓設備，確保穩定層施工技術要求。