探討水泥穩定碎石大厚度整體攤鋪碾壓技術

王 杰

（貴州省公路工程集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

近年來，我國高速公路發展迅速，水穩碎石基層被廣泛應用于道路工程建設中，傳統施工工藝采用兩層攤鋪、碾壓的方式進行施工，整體性較差[1-2]。該文采用水穩碎石大厚度整體攤鋪碾壓技術，提升了道路結構整體穩定性、路面結構平整度、壓實度，簡化施工流程，縮短施工周期，降低建設成本，促進我國公路工程建設的發展[3-4]。

1 工程概況

某高速公路工程設計為雙向四車道，設計車速100 km/h，路基寬26 m。道路橫斷面結構設計為：4 cm細粒式上面層+6 cm 中粒式中面層+8 cm 粗粒式下面層+0.6 cm，設計總厚度為91.8 cm。

該項目路面結構36 cm 5%水泥穩定碎石基層，傳統施工方式采用兩次攤鋪，施工效率較低。為確保施工質量，提升施工進度，決定采用一次攤鋪成型施工工藝，運用該工藝實施三次試驗路施工，先后在K78+800～K79+080右幅、K85+400～+860 右幅、K89+950～K90+100 右幅（以下簡稱第一次、第二次、第三次），試驗段長度依次為270 m、460 m、150 m。

2 施工工藝流程

水泥穩定碎石基層工藝流程見圖1。

圖1 水泥穩定碎石基層工藝流程圖

3 試驗路施工技術要點

3.1 原材料的控制

水泥穩定碎石基層的性能是由各種原材料的性能決定的，各組成材料強度應滿足要求，溫縮及干縮性能符合標準要求，并具有良好的和易性[5]。設計水泥劑量為5.0%，該工程結合材料干濕度及相關指標，設計標準配合比，經審批通過后進行批量生產施工。設計標準7 d 無側限抗壓強度為4.0 MPa。原材料性能標準如下：

（1）水泥：結合水穩碎石基層技術標準要求，水泥選用標準為：初凝≥3 h，終凝≥6 h，強度不低于32.5 級，3 d 抗壓強度超過10 MPa。

（2）碎石：按照設計及相關標準要求，按照粒徑不同，可將碎石分成四個不同級別，即：1#料（19～31.5 mm）、2#料（9.5～19 mm）、3#料（4.75～9.5 mm）、4#料（0～4.75 mm）[6]。

（3）水：該工程混合料拌和用水為潔凈、酸堿度適中的飲用水，經綜合檢測各項指標滿足要求。

3.2 水泥穩定碎石基層配合比的設計

通過試驗對水泥穩定碎石基層配合比進行確定，結合中心試驗室核查批準的配合比實施現場配比控制。具體配比參數如表1 所示。

表1 經中心試驗室核查批準的配合比表

3.3 水泥穩定碎石基層松鋪系數

水穩基層施工時，應結合設計及底基層組織施工放樣，將施工區域所有中線及邊線位置準確定位，并設置控制樁，每間隔10 m 設置一個測量斷面，各斷面分別距中線2 m、6 m、10 m 位置處設置B1、B2、B3三個標高控制點。并依次測量下承層標高H地、攤鋪后標高H松、壓實后標高H實，最后算出松鋪系數：

該工程初期施工厚20 cm 水泥穩定碎石，松鋪系數按1.30 實施控制，施工80 m 后經檢測需修正，修正后按1.36 松鋪系數實施正式施工，經換算，設計厚度36 cm，所需松鋪厚度為36 cm×1.36=48.9 cm。

4 水泥穩定碎石基層施工質量控制要點

4.1 下承層準備

水穩碎石基層施工前，應先進行清表工作，確保下承層無雜物及建筑材料，基層攤鋪前，應在表面噴灑適量的水，保持表面濕潤、無積水[7]。

4.2 拌和站質量控制

混合料拌和質量直接決定水泥穩定碎石基層的承載能力，對道路整體穩定性具有重要作用。

（1）混合料拌制方式為集中廠拌，采用特定廠家的原材料，并經試驗檢測合格，集料粒徑及級配等級應滿足標準要求，混合料配合比符合標準要求。

（2）結合原材料含水量、現場施工環境對混合料配合比實施科學調整，確保其配合比滿足實際施工需求，嚴格保證混合料拌和質量。

（3）相關試驗檢驗人員應及時檢驗成品拌和料配合比，嚴格控制配合比，確保滿足規范標準要求。

4.3 混合料的運輸。

混合料運輸應選擇載重量較大的自卸汽車，結合現場實際施工需求，合理配備運輸車數量，確保運輸車滿足拌和及攤鋪需要，保證現場施工順利。

混合料運輸時運輸車應封閉嚴密，防止中途灑落污染道路，并能控制水分蒸發。若運輸過程中運輸車發生故障，應及時在最短時間內恢復正常運輸，若時間過長，應拉回拌和站廢棄處理[8]。

4.4 攤鋪及碾壓

攤鋪及碾壓工序，施工技術要點如下：

（1）水穩層施工時，應嚴格控制各種集料配比，確保配料精確、拌和均勻、攤鋪平整，防止集料出現離散現象，當拌和料含水量滿足設計要求時，及時實施碾壓。

（2）采用流水施工模式組織現場施工，確保各工序銜接，盡可能縮短混合料拌和與碾壓間隔時間。防止時間間隔過長，影響碾壓效果。

（3）結合現場施工機具、運輸車、施工人員配置情況，并綜合考慮水泥終凝時間對混合料抗壓強度造成的影響，合理劃分施工段長度。

（4）混合料攤鋪時，應勻速、連續進行，中途不得間斷。攤鋪應一次成型，大厚度整體碾壓是施工的關鍵，最終目標是確保水穩層承載性能滿足規范要求，保證道路整體穩定性達標。

4.5 養生及交通管制

用毛氈進行覆蓋，濕潤養生7 d。采用噴淋式灑水養護，對灑水量嚴格控制，確保始終處于濕潤狀態。7 d 灑水養護后，應及時組織下封層施工，并進行交通管制，科學做好交通導行工作。

5 試驗現場檢測

5.1 集料試驗檢測

對拌和站現場的集料進行隨機抽取檢測試驗，其級配等級、針片狀、壓碎值、液限、塑性指數均符合標準要求。

5.2 水泥劑量滴定EDTA 檢測情況

水泥劑量最常規有效的檢測方式為EDTA 滴定法，該工程采用該方法對水泥劑量實施測定，其設計劑量為5.0%，連續三次現場水泥劑量滴定（EDTA）檢測數據均處于4.5%～5.1%范圍內，完全符合標準要求，具體檢測結果如表2、表3、表4 所示。

表2 第一次試驗路水泥劑量滴定（EDTA）檢測表

表3 第二次試驗路水泥劑量滴定（EDTA）檢測表

表4 第三次試驗路水泥劑量滴定（EDTA）檢測表

5.3 含水率試驗情況

設計最佳含水量為4.3%，拌和料含水量為設計最佳含水量的0.5%～1%范圍內，采用酒精燃燒法對拌和料含水量實施現場測定。測得試驗段含水量處于4.5%～4.7%范圍內，略高于最佳含水量的0.2%～0.3%，符合設計及標準要求[9]。

5.4 碾壓數遍與實測壓實度關系

為確定碾壓遍數和壓實度之間的關系，分別采用多種碾壓方式對壓實度實施綜合檢測，按上層、下層分別檢測的方式進行，上層采用一般檢測方式，下層則是先鑿除上面19～20 cm，先將下部凹陷區域體積測量出來，再進行壓實度檢測，其測量情況如下：

（1）第一次試驗路試壓階段壓實度（設計98%）：首先采用13～17 t 鋼輪壓路機靜壓一遍，測得壓實度平均值為82.1%；然后采用32 t 振動壓路機振動壓實一遍，測得壓實度平均值為92.7%；再用37 t 膠輪壓路機碾壓，測得壓實度平均值為95.6%；再改用32 t 振動壓路機振動壓實，測得壓實度平均值為98.1%；最后采用37 t 膠輪壓路機完成終壓，測得最終壓實度平均值為99.6%。

（2）第二次試驗路試壓階段壓實度（設計98%）：首先采用13～17 t 鋼輪壓路機靜壓一遍，測得壓實度平均值為92.7%；然后采用32 t 振動壓路機振動壓實一遍，測得壓實度平均值為97.8%；再用37 t 膠輪壓路機碾壓，測得壓實度平均值為101.60%；再改用32 t 振動壓路機振動壓實，測得壓實度平均值為99.4%；最后采用37 t 膠輪壓路機完成終壓，測得最終壓實度平均值為99.4%。

（3）第三次試驗路試壓階段壓實度（設計98%）：首先采用13～17 t 鋼輪壓路機靜壓一遍，測得壓實度平均值為92.4%；然后采用32 t 振動壓路機振動壓實一遍，測得壓實度平均值為97.8%；再用37 t 膠輪壓路機碾壓，測得壓實度平均值為99.3%；再改用32 t 振動壓路機振動壓實，測得壓實度平均值為101.1%；最后采用37 t 膠輪壓路機完成終壓，測得最終壓實度平均值為99.7%。

5.5 試件無側限抗壓強度

水泥穩定碎石基層7 d 無側限抗壓強度設計值為4.0 MPa，三次試驗段全部按照規范要求制作標準試件9個，經試驗檢測，完全達到標準要求。

5.6 鉆取芯樣進行無側限抗壓強度

三次試驗段施工完成后，間隔7 d 進行現場鉆芯取樣，抽檢芯樣少數存在頂端2～4 cm 松散脫落，下部密實度不足。選擇中間部位進行試驗檢測，經檢測其強度滿足標準要求。

5.7 平整度檢測

平整度檢測，第一次試驗段合計檢測40 處，其中5 處不合格，合格率為87.5%，綜合分析是因施工機械操作不規范，松鋪厚度較大，位于47～49 cm 左右，采用32 t 振動壓路機碾壓時，基層產生擠壓移動，導致平整度局部達不到標準要求，通過加強操作工藝控制；第二次試驗段合計檢測50 處，其中2 處不合格，合格率為96%；第三次試驗段合計檢測60 處，其中1 處不合格，合格率為98.3%。

6 結論

（1）部分芯樣上部2～4 cm 范圍松散脫落、下部密實度達不到要求，主要是由于壓實機械功率較大，造成基層表面碎裂。第一次試驗段碾壓時，為消除頂面輪跡、凹陷，確保頂部壓實度，特意采用32 t 壓路機振動壓實2 遍，加劇了頂部骨料碎裂，因此基于試驗數據，合理控制壓路機功率及壓實遍數十分重要，以免出現過振病害。

（2）結合壓實度檢測數據能夠看出，采用32 t 振動壓路機振壓3 遍后，其壓實度均超過設計值，論證了水泥穩定碎石大厚度整體攤鋪碾壓技術的可行性。

（3）結合試驗路段各項檢測數據，證明基層壓實度、無側限抗壓強度、芯樣完整性完全符合標準要求。經試驗路段試驗論證，水泥穩定碎石大厚度整體碾壓，有利于提高路面結構整體性能，值得進一步推廣。