寬幅大厚度水泥穩定碎石基層施工技術

馬天武，馬天勇，司愛國

（濱州市公路事業發展中心，山東 濱州 256600）

引言

水泥穩定碎石基層瀝青路面結構因其造價低廉、路面結構整體強度高、養護維修相對便捷等優點一直作為我國高等級公路的主要形式。從近年來山東省水泥穩定碎石基層路面結構使用經驗來看，采用傳統三層分鋪水泥穩定碎石基層結構的瀝青路面經常出現反射裂縫、層間結合不良、局部坑槽等早期病害，嚴重影響了半剛性基層瀝青路面的使用壽命。與傳統水穩碎石基層施工工藝相比，水泥穩定碎石基層寬幅大厚度雙層連鋪整體成型，避免了分層施工、層間結合不良，使攤鋪碾壓一次成型，節省了工、料、機費用，減少了環境污染。

1 工程概況

在G205 山深線無棣繞城段改建工程施工過程中，采用了寬幅大厚度水泥穩定碎石基層施工技術，取得了較好的效果。G205 山深線無棣繞城段改建工程全線采用雙向四車道一級公路標準，設計速度80 km/h，路基寬25.5 m，全線全長21.264 km。

2 大厚度水泥穩定碎石基層混合料設計

2.1 半剛性基層的分類及結構類型的選擇

根據山東省瀝青路面結構施工經驗選取水泥穩定碎石半剛性基層作為路面結構形式，選用骨架密實結構來進行級配設計。

2.2 室內配合比設計

為了減少裂縫的產生，穩定碎石基層（底基層）采用骨架密實型結構［1］，級配采用《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F20—2015）［2］水泥穩定級配碎石C-B-3 級配范圍。水泥穩定碎石強度設計時綜合考慮骨料鉗擠、抗裂性能及施工和易性，基層設計強度≮4.5 MPa 進行控制，底基層設計強度≮3.0 MPa 進行控制；基層水泥劑量≤5%；底基層水泥劑量≤4.5%。當采用大厚度水泥穩定碎石施工時，上下兩層宜同樣按基層設計標準控制。

2.2.1 原材料

（1）水泥。選用P.S.A.32.5 礦渣硅酸鹽水泥，檢測指標見表1。（2）集料。各項技術指標均符合規范及設計要求，檢測指標見表2。（3）水。采用場地地下水，水質檢驗符合要求；養護用水采用沿線河流灌溉用水，檢測符合要求，且水源充足，滿足養護用水需求。

表2 集料檢測指標

2.2.2 配合比設計

水泥穩定碎石所用級配嚴格控制2.36 mm、4.75 mm 和19 mm 等關鍵篩孔通過率，其中4.75 mm篩孔的通過率接近級配范圍中值，級配見表3。經試驗室進行配合比設計確定集料配比為10 ～30 mm ∶10～20 mm∶5～10 mm∶0～5 mm∶河砂=18∶34∶27 ∶10 ∶11。基層水泥劑量控制為4.5%。

表3 寬幅大厚度水泥穩定碎石級配控制范圍

2.2.3 生產配合比設計

經拌合設備試拌修正、水泥穩定碎石容許延遲時間確定、原材等指標，最終確定生產配合比，并根據原材的變化適時調整。

3 大厚度水泥穩定碎石基層施工方案

3.1 施工方案的比選

采用五種施工方案做試驗段。經對試驗數據、工藝參數進行整理比選優化，最終確定方案五作為現場施工方案，見表4。

表4 方案類型

3.2 主要機械設備的選擇

根據大厚度水泥穩定碎石基層施工指導意見，主要機械設備見表5，并確定方案五設備組合見表6。

表5 現場主要機械設備

3.3 攤鋪壓實過程控制要點

3.3.1 模板支立要點

由于大厚度攤鋪時使用的大噸位振動壓力機，激振力最大可達70 t 以上。在進行邊部碾壓時，會產生較大的側向力，易導致模具變形甚至上下跳動。因此，建議采用剛度大變形小的剛模，并進行充分固定［3］。模板支立見圖1。

圖1 模板支立

為確保碾壓邊部時，模板不受損壞，模板高度比設計高程降低2 cm。首先直接在下承層上按設計寬度撒出邊線，根據邊線擺設加工好的模板，模板加固采用1 m 長的鋼管和螺桿頂托，一邊通過鋼管前面直接頂在鋼模上的支撐點上，另一邊固定在中線位置的固定樁上，然后根據距離進行調試螺桿，保證模板即固定牢靠又保證順直，為保證模板下端的側壓力，在鋼模外側下承層上打入鋼釬進行支撐。

3.3.2 高程控制要點

寬幅大厚度水泥穩定碎石施工宜采用掛設鋼絲繩控制高程和平整度方法：（1）在下承層上每隔10 m 放出中樁和邊樁。（2）打基準鋼釬。在單幅路段兩側（中線及邊線側）攤鋪邊緣外50 cm 處打入鋼釬，鋼釬上有可以上下調整的橫向支撐桿（雙層連續施工時需設置雙層支撐桿），在鋼釬橫向支撐桿上綁扎直徑 0.3 mm 鋼絲，鋼絲高度通過設計標高和松鋪系數等數據確定，通過水準儀按計算好的數據測完并固定好［4］。（3）架設的基準鋼絲通過兩端的拉力鎖將鋼絲拉緊，一般情況下按大于1 kN 的拉力將鋼絲拉緊。

3.3.3 寬幅大厚度水泥穩定碎石基層攤鋪過程控制要點

（1）需到場一定數量運料車時方能進行攤鋪作業，料車數量≮4 輛，且運料車后退時不可頂撞攤鋪機，運料車在攤鋪機前一定距離即停車并掛空擋，由攤鋪機推動運料車向前行進。（2）根據壓實厚度及松鋪厚度合理選擇墊木厚度，保證攤鋪機起步平順且初始攤鋪段具有較好的平整度。（3）攤鋪機刮料板和螺旋布料器運轉需平順，嚴禁急停急起或速度過快造成大料拋揚；攤鋪過程中碎石檢測實際攤鋪厚度，并實時調整自動調平儀。（4）在攤鋪現場配3 ～4 人，隨時處理攤鋪后料的局部問題，同時現場和后場需要配備足夠的試驗人員，隨時檢查現場含水量的變化情況，以及攤鋪后取料進行篩分和配合比級配對比，并時刻與拌合站和試驗室聯系。（5）攤鋪機需采取增設反向葉片半葉片及橡膠擋板等抗離析措施［5］。大厚度水泥穩定碎石施工時，松鋪厚度較大，大粒徑石料極易滑落至底部，造成底部爛根［6］。（6）攤鋪結構厚度為24 cm 類型采用長城SP120-2 攤鋪機并機攤鋪，兩臺攤鋪機搭接寬度為20 ～30 cm， 攤鋪結構厚度為30 cm 類型采用大功率攤鋪機全寬攤鋪。進行上層連鋪時，下層施工段落不宜過長，控制在40 ～60 m，確保攤鋪碾壓控制水泥在初凝時間內完成［7］。

3.3.4 碾壓控制要點

（1）單鋼輪壓路機在攤鋪機后按照緊跟慢壓的原則開展碾壓作業，單鋼輪壓路機采用全斷面形式進行碾壓施工，而不是一臺攤鋪機后跟一臺壓路機。（2）碾壓施工時應按照初壓、復壓、終壓三段落進行設置，各段落長度設置應合理。初壓時采用單鋼輪壓路機按照前靜后振的形式碾壓1 遍，復壓采用單鋼輪強振3 ～4 遍，輪胎壓路機交錯碾壓，終壓采用雙鋼輪壓路機收光1 ～2 遍。（3）壓路機碾壓施工時應先起步再開振、先停振再停機。（4）當環境溫度過高或風力過大等原因造成水泥穩定碎石基層表面失水過快時，可采用輪胎壓路機揉搓噴灑補水［8］。（5）水泥穩定碎石基層側部支撐模板應具有足夠強度，碾壓施工時不變形、不跑模。（6）邊部碾壓時可采用小型壓路機進行補強。

4 不同路面結構組合施工效果評價

4.1 壓實度分布規律

由圖2 可以看出：（1）四種厚度方案下均能保證單層壓實度達到規定要求，采用剝離灌砂法測量下半層壓實度可以較好確保壓實質量。（2）路面橫向范圍內壓實度差值在0.2%～0.8%之間，碾壓過程中應加強質量控制，不得過壓或漏壓。（3）隨著單層厚度的不斷增加，單層上下半層壓實度差值不斷增大。

圖2 壓實度分布規律

4.2 芯樣強度分布規律

由圖3 可以看出：（1）四種厚度方案下芯樣強度均能達到規定要求。（2）單層基層上下半層芯樣強度存在一定差異，上半層因碾壓效果較好，最終形成的芯樣強度大于下半層。

圖3 芯樣強度分布規律

5 結語

當路面設計進行結構計算時，水泥穩定基層層間假設完全連續，即3 層18 cm 水泥穩定碎石可看作一層，寬幅大厚度水泥穩定碎石基層的施工可減少層數，解決了以往出現的層間結合、養生等問題。寬幅大厚度水泥穩定碎石基層與普通水泥碎石基層相比，經測算，采用寬幅大厚度水泥穩定碎石雙層連鋪施工寬12.75 m、厚54 cm 的水泥穩定碎石基層相較傳統三層分鋪施工在道路全壽命周期內每公里可節約資金約41 萬元。