公路加寬中水穩基層拼接施工工藝分析

陳 磊

（江蘇捷達交通工程集團有限公司，江蘇 淮安 223001）

隨著我國人均汽車保有量逐年增加，道路通行能力下降；由于新修道路成本太高，提升現有道路的通行能力成為一種兼顧經濟和技術的選擇，道路改擴建成為當下交通工程領域新趨勢。如何保證新舊路的拼接質量，提升擴建道路的整體性，減少不均勻沉降和裂縫發生是道路擴建工程中非常值得關注的一個問題。劉志堅[1]從材料把控、全幅攤鋪和提高基層平整度等環節入手提升公路交通改建工程基層結構整體性和拼接施工質量。張志強[2]從原材料控制、水穩基層混合料配合比設計以及具體施工控制3個方面提出了水穩基層施工質量控制技術，確保水穩基層施工質量，有效預防了基層反射裂縫的出現。章清濤等[3]利用PDCA 工作原理改進拼接縫處施工工藝，水穩基層拼接質量得到有效控制。寇春河等[4]將反開挖施工、超厚水泥穩定碎石攤鋪施工工藝有機結合，解決了施工路面硬拼接問題。本文在以上研究成果的基礎上，根據京滬高速公路沂淮淮江段擴建工程特點、

1 工程概況

京滬高速公路沂淮淮江段現狀為雙向4 車道，設計速度120 km/h，路基寬度28 m；主線為瀝青混凝土路面結構，基層為37 cm 二灰碎石，底基層為20 cm 二灰土，沉降趨于穩定。擴建工程路面基層為38 cm 水泥穩定碎石，底基層為20 cm 廠拌冷再生水泥穩定碎石。舊路基層分二層臺階銑刨，第一層銑刨至基層中部，厚19 cm、臺階寬25 cm；第二層銑刨至底基層底，厚39 cm，基層拼接位置為內邊緣向第二車道25 cm。

依據目標配合比設計及進場材料試驗結果，確定生產配合比：1#粗集料∶2#粗集料∶3#細集料∶4#細集料=39∶30∶7∶24，水泥劑量為4.0%。重型擊實成型最大干密度為2.346 g/cm3，最佳含水量5.3%，強度代表值4.3 MPa。振動成型最大干密度為2.398 g/cm3，最佳含水量4.9%。

基層攤鋪養護7 d 后進行跨縫取芯，應能保證取出完整的芯樣，另外，應對取出的芯樣進行直剪試驗，確保新舊基層黏結強度≮0.4 MPa。

2 水泥穩定碎石基層搭接工藝

新鋪基層需要與舊路二灰土底基層拼接一段長度，舊路基層與新鋪基層之間存在材料、施工工藝、施工設備等方面的差異，導致基層拼接縫位置黏結困難，采用傳統的搭接施工方法，在跨縫處未能取出完整的芯樣。芯樣不完整大致有以下原因：

1）舊路基層厚度較薄，19 cm 的銑刨臺階下面存在5～8 cm的二灰土；

2）灌縫水泥漿濃度偏低且未能完全滲透拼接面，導致新舊基層不能有效黏結成整體；

3）新鋪基層集料滾落到臺階表面未及時清理導致基層壓實不足。

針對以上原因，在遵守現行路面基層施工規范[5]的基礎上，從3 個方面加強新舊基層拼接縫位置黏結強度：

1）攤鋪前在舊路銑刨臺階側立面涂抹增稠水泥漿；

2）攤鋪后加強拼接縫灌漿控制；

3）調整碾壓方式，增加拼接縫處碾壓遍數。

2.1 涂抹增稠水泥漿

攤鋪作業前，清理干凈舊路基層臺階表面和側面的松散顆粒、浮灰，用灑布車在下承層表面噴灑一層水泥漿（水灰比為0.4～0.6）并潤濕臺階，在攤鋪機前方3～5 m 用灰板與鐵抹子將增稠水泥漿涂抹至舊路臺階側立面，涂抹厚度約3～5 mm。增稠水泥漿水灰比為0.3～0.4 并加入適當的緩凝劑，水泥為P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，現場拌制并采用水泥漿比重計檢測密度，見表1。

表1 涂抹用水泥漿技術要求

對于存在啃邊、缺角和粒料松脫等不平整、不順直段落，將臺階側立面涂抹的水泥漿延伸至覆蓋啃邊和缺角頂部，使得啃邊和缺角部位完全被增稠水泥漿包裹。

2.2 攤鋪作業

新鋪水穩基層分2 層施工，每層壓實厚度均為19 cm，按1.3 的松鋪系數采用走線法攤鋪施工。為了減少混合料骨料離析，采用2 臺徐工RP953 水穩攤鋪機梯隊作業攤鋪，攤鋪機布料器前口下沿掛鐵鏈、邊部加裝橡膠擋板防止混合料滾落造成離析，行駛速度控制在1.5 m/min左右；啟動前，根據鋼絲繩高度、攤鋪寬度，調整熨平板高程和螺旋布料器兩端的自動料位器，保證攤鋪厚度和側面不發生大骨料滾落。攤鋪機前方采用人工鏟新料，篩除粗骨料后，沿拼接面底部三角區進行人工補細料，增強底部密實性；后方安排人員清理拼接縫處粒徑過大的骨料并采用細料進行補料，清除散落在臺階上的粒料，防止拼接縫位置孔隙率過大、碾壓不密實。

2.3 滴灌水泥漿

攤鋪機靠近拼接位置一側安裝注漿桶，隨著攤鋪機向前行走攤鋪，同步在拼接縫上方滴灌水泥漿，初壓完成后沿新鋪水穩層一側20 cm范圍用改進的扁嘴水壺灌注同等濃度水泥漿，滴灌水泥漿水灰比為0.4～0.6，便于下滲增大黏結范圍。

2.4 碾壓控制

1）先將縱向拼接縫50 cm范圍外的水穩料碾壓密實，壓路機分兩次對拼接縫50 cm范圍內進行碾壓，將新鋪料不斷向接縫處推擠，從而使接縫處嵌擠密實，最終進行跨縫碾壓。

2）攤鋪及碾壓過程中擠壓外溢至舊路臺階處的混合料應安排專人及時清理，確保碾壓效果。

3）復壓后再次對拼接處灌注水泥漿。

4）用膠輪壓路機貼縫碾壓2 遍，碾壓完成后應略高于臺階表面。

2.5 養生

每一段基層施工完成并檢測合格后，立即覆蓋透水無紡土工布并灑少量霧狀水濕潤。土工布應完全覆蓋拼接縫位置并向外延伸至舊路水穩基層上方不少于10 cm，邊緣每隔2 m 左右用小沙袋壓實。覆蓋2 h 后開水灑水養生，7 d 內始終保持基層處于濕潤狀態。養護期間，嚴禁灑水車在拼接縫附近行駛。

3 搭接效果

3.1 跨縫取芯

在基層施工養護滿7 d 后，對拼接縫位置進行跨縫取芯，芯樣直徑15 cm，確保一半是舊路基層，一半是新鋪基層，取芯頻率為每200 m 一點，一點一個芯樣，芯樣剪切強度≥0.4 MPa，公里合格率≥80%。根據現場取芯結果，拼接縫處均能取出完整的芯樣，芯樣試件表面完整、無松散、斷裂現象。見圖1。

圖1 跨縫取芯芯樣

3.2 直剪試驗

直剪試驗又稱地推式直剪試驗[7]，是檢測抗剪強度的一種手段。芯樣取出后兩端切割平整，放入保溫箱中保溫4～6 h，溫度設定為50～60 ℃，芯樣高度控制在6～20 cm。取出芯樣，放入試槽中，調節壓頭高度，使得壓頭下邊緣與芯樣端部拼接面高度一致。打開加載系統，調節加載速率在1 mm/min，當壓頭與試件接觸后，記錄位移和力值，直至試件發生剪切破壞，記錄最大力值F 和芯樣的破壞面積S，F/S 即為芯樣拼接縫處剪切強度。

試鋪段選擇在主線K932+280～K932+781.9 段左幅，長度501.9 m，為了最大程度檢驗試鋪段新舊水穩層黏結效果，現場共取8個芯樣，經過檢測芯樣抗剪強度均滿足設計要求。見表2。

表2 試鋪段直剪試驗結果

續表2

4 結論及建議

1）針對高速公路擴建工程新舊路面水穩基層拼接位置黏結強度不高、完整性差、容易出現裂縫的難題，以增強基層拼接位置完整性、提高拼接縫抗剪強度為研究目標，利用不同濃度水泥漿的黏結性能差異，從舊路基層銑刨臺階清理、涂抹增稠水泥漿、滴灌水泥稀漿和碾壓控制等工序提升拼接處施工質量，形成了“涂、抹、滴、灌”的新舊水穩基層拼接施工工藝，有效解決了傳統施工方法基層拼接處施工質量不穩定、黏結性不強的硬拼接難題。

2）將該施工工藝在京滬高速公路沂淮淮江段擴建工程中進行應用，現場跨縫取芯芯樣完整，抗剪強度滿足設計要求，證明了方法的可行性。

3）由于舊路基層厚度偏薄，新鋪水穩基層底部還存在部分離析、不密實現象，下一階段將繼續優化拼接縫處黏結處理工藝。