市政快速化道路水泥穩定碎石基層施工技術淺析

張已學 趙建斌

中國水利水電第十一工程局有限公司（472000）

0 前言

隨著國民經濟的迅速發展，城鎮人口不斷增多，居民對機動車的使用率也日益增長，道路交通擁堵日趨嚴重。在此背景下，各大城市開始修建城市快速路，以減輕城市內主次干路的交通壓力。合理安排交通基礎設施建設，需要找到一種既能節約成本，又能提高交通建設總體效益的材料。水泥穩定碎石是近年來市政道路及公路工程路面結構中普遍選用的基層材料。其主要特點為：施工機械化使用率高，施工進度快，初期強度高，具有一定的抗拉、抗疲勞強度，以及良好的水穩定性，其抗滲及抗凍性能較其他路基材料優勢突出。但由于水泥穩定碎石基層對施工各環節質量要求高，對荷載表現敏感，超載后損壞較快且不易修整。為減少施工過程中質量缺陷，確保工程質量滿足要求，開展對水泥穩定碎石基層施工技術研討及質量控制工作很有必要。

1 工程概況

南四環工程位于鄭州市主城區的南部，呈東西走向，從SK0+000 到SK28+182.665，設計范圍內路線全長約28.2 km，途徑鄭州市經開區、管城區、二七區，是鄭州市市政公用設施重點工程。本標段位于鄭州市二七區南四環櫻桃路至鄭少高速，起始樁號K67+344-K72+320，全長約5 km。道路等級為城市快速路，設計速度80 km/h，規劃控制總寬度180 m（其中道路紅線寬80 m，兩側各有50 m 寬綠化帶）。道路標準斷面組成為: 高速快速路（雙向八車道）+地面主干路（雙向八車道）+ 輔路。路面形式為高等級改性瀝青混凝土路面，其路面設計結構為:4 cmAC-13C+6 cmAC-20C+8 cmAC-25C+1.0 cm 瀝青封油層+19 cm 水泥穩定碎石上基層+19 cm 水泥穩定碎石下基層+18 cm 低劑量水泥穩定碎石底基層。

2 施工準備

水泥穩定碎石基層在鋪筑施工前必須對計劃施工路段的路床結構進行嚴格的驗收，其壓實度、彎沉值必須符合設計要求，且表面應堅實平整，無起皮、松散及浮土現象。本工程新建道路路床結構為80 cm 厚4%水泥土，采用重型擊實標準，壓實度≥95%。施工過程中采用環刀法進行路基壓實度檢測（3 點/1 000 m2），采用彎沉試驗進行彎沉值檢測（1 點/20 m）。

2.1 原材料控制

2.1.1 水泥的選擇

水泥可采用42.5 級普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，水泥的初凝時間應大于3 h，終凝時間不早于6 h。水泥出廠時應有出廠合格證、檢驗報告，進場后應按國家規定標準進行取樣復檢，復檢合格后方可投入使用。

2.1.2 碎石

本工程設計要求水泥穩定碎石基層采用骨架密實型結構。石料應由堅硬、耐磨的無風化礫石或巖石軋制而成，碎石中不應含有黏土快、植物等物質，不得含有軟質集料和其他雜質。最大粒徑不宜超過37.5 mm，壓碎值不應大于30%，作為底基層時不應大于35%。水泥穩定碎石集料的顆粒級配范圍應符合設計要求。

2.1.3 用水選取

一般情況下，用水可就近取用，適合于飲用的水源均可用于拌制和養護水泥穩定級配碎石。當采用其他水源或對水質有疑問時，應通過試驗確定水源中是否存在對水泥強度有重大影響的物質。

2.2 混合料配合比設計與控制

2.2.1 混合料配合比設計

通過委托具備相應資質的試驗室提供混合料配合比，確定符合圖紙設計要求的水泥穩定碎石混合料的最大干密度、最佳含水率以及7 d 無側限抗壓強度代表值。還可以通過試驗確定應控制的延遲時間。

2.2.2 水泥摻量的調控

水泥穩定級配碎石基層的強度指標在一定程度上取決于水泥的摻量。隨著水泥摻量的增加，其物理、力學性質也會隨之改變。水泥穩定級配碎石的收縮裂縫分為干縮裂縫和溫縮裂縫兩種，干縮裂縫（即材料內部水分蒸發引起的體積收縮現象）主要發生在基層攤鋪、碾壓成型后的初期階段，過多地摻加水泥，在強度增加的同時會產生較大的干縮裂縫。《城鎮道路工程施工與質量驗收規范》CJJ 1—2008 中第7.5.3 條，《公路路面基層施工技術規范》JTG-T-F20-2015 中第4.6.5 條規定，當水泥穩定級配碎石混合料用于道路基層時，水泥摻量的比例應控制在3%～5%。本工程設計要求：水泥穩定碎石基層水泥劑量為4.5%，低劑量水泥穩定碎石底基層水泥劑量為3.5%。

3 施工工藝與質量控制

3.1 測量放樣

施工前應作好道路中心線、邊線定位，原地面標高測量以及寬度放樣，施工過程中應對控制樁及控制基線進行維護，并不間斷地進行隨機復測。

控制樁宜選用Φ14～Φ16 mm 螺紋鋼筋加工成鋼釬，并在頂部焊接螺紋絲扣，用于調整控制線的高度。控制用的基線選用Φ3～Φ5 mm 的鋼絲繩，以道路控制樁為基點進行張拉。當相鄰控制樁間的道路坡度相同時，鋼絲繩的張拉長度應控制在100 m 以內，并在兩端用緊線器張拉平直，緊線器張拉力為0.8～1 kN，要避免由于長度過大而產生撓度，控制基線標高誤差應在-2～+5 mm。

3.2 松鋪系數的確定

在道路工程施工中，松鋪系數K 是一個重要的技術參數，不僅受到諸多因素的影響，且具有極強的不穩定性。當松鋪系數取值過大時，將導致鋪筑層過厚，造成浪費并影響最終的壓實效果。當松鋪系數取值過小時，將導致鋪筑層壓實后達不到設計要求的厚度，將嚴重影響基層的抗折強度及抗壓強度，并可能在該處形成薄弱點，造成早期疲勞損壞。因此，如何選取用于工程實際施工的松鋪系數，是道路施工的重要環節。本工程選取K71+200～K71+300 道路段右幅作為水泥穩定碎石基層配合比及碾壓試驗段，共設置20 處觀測點。由松鋪系數公式:K= 碾壓前厚度（h 虛）/ 壓實后厚度（h 實），結合現場對各觀測點實際測量計算，最終確定用于指導現場施工的松鋪系數K=1.28，則實際虛鋪厚度為24.3 cm。

3.3 混合料的攤鋪

水泥穩定碎石攤鋪前，應將路床層面上的松散結構及浮土清掃干凈，并進行灑水濕潤。攤鋪前一日應做好次日施工工程量的計劃，做好施工人員及材料的統計，檢查所用機械設備是否運轉正常。

混合料攤鋪過程應遵循“寧高勿低、寧刮勿補”的原則。攤鋪機就位后應調整好傳感器臂與控制線間的關聯，嚴格按照控制基線確定的虛鋪厚度和控制樁確定的高程，保證橫向坡度與縱向坡度滿足圖紙設計要求。在攤鋪過程中，攤鋪機后應安排專職人員對攤鋪面的均勻性跟蹤檢查，及時對存在的離析、缺料及拖痕部位進行人工補料，使水泥穩定碎石基層密實均勻。應設專人對局部出現的骨料集中部位進行鏟除，并用新拌混合料填補。攤鋪機在施工過程中應勻速前進，螺旋布料器應均衡地向兩側供料，攤鋪速度宜控制在1.0～1.5 m/min。拌和站應保證混合料的連續供應，盡量避免中途出現停機待料的現象。

3.4 混合料的碾壓

混合料的碾壓是關系到水泥穩定級配碎石基層內在質量的關鍵工序，應遵循生產試驗段確定的程序與工藝。注意碾壓要充分，振動不起浪、不推移。壓實時可以先靜壓穩定，開始小振動碾壓，再大振動碾壓，最后靜壓穩定收面。碾壓時振動碾應重疊1/2 輪寬，壓至無輪跡為止。碾壓順序尤為重要，施工過程須嚴格把控。

本工程在碾壓施工時嚴格按照先期碾壓試驗段確定的碾壓參數進行，即采用22T 振動碾緊跟在攤鋪機后，先穩壓2 遍，再震動4～5 遍，將松散的表面壓實，使表面平整堅實，壓至達到壓實度要求。碾壓時，直線段由兩側路肩向路中心碾壓，平曲線段由內側路肩向外側路肩碾壓。頭兩遍穩壓的碾壓速度控制在1.5～1.7 km/h，振動碾壓時的碾壓速度為2.0～2.5 km/h，路面兩側應多壓2～3 遍。

碾壓過程中，嚴禁振動碾在已完成或正在碾壓的路段上掉頭和緊急制動，以保證水泥穩定碎石層表面不受損壞。水泥穩定碎石的表面應始終保持潮濕，如表層水分蒸發過快，應及時采用人工造霧進行補水，嚴禁灑大水。碾壓結束后第一時間進行壓實度檢測，如壓實度不合格，碾壓表面有松散、起皮等現象，應及時翻開重新拌和、碾壓。碾壓宜在水泥終凝前及試驗確定的延遲時間內完成，并達到要求的壓實度，同時表面沒有明顯的輪跡。碾壓完成后，采用土工布覆蓋后及時灑水濕潤，并對周邊道路進行封閉，禁止車輛通行。

3.5 接縫處理

接縫應遵循下列要求：縱向接縫應設置在路中間處，并做成階梯型，梯級寬度不得小于1/2 層厚；橫向接縫應盡量減少。

施工中如因故中斷2 h 需要設橫縫，當日收工之后第二天開工的接頭處須設置橫縫，當通過承臺、墩柱及其他構筑物時在其邊線處設置橫縫。應特別注意構筑物邊水泥穩定混合料的碾壓，對于機械無法碾壓的死角，應采用平板振動夯進行夯實。

在施工起點及終點處，采用逐步漸變的方法，對施工起點及終點進行順接。首先清除松散部分，然后做成臺階型式分兩層進行攤鋪，搭接寬度不少于2 m。橫向接縫與路面中心垂直設置，按階梯型做法處理，其設置方法為[1]:人工將含水量合適的混合料末端整平，緊靠混合料放兩根方木或槽鋼，方木或槽鋼的高度與混合料的壓實厚度相同；方木的另一側用碎石回填2 m 左右，其高度略高出方木，將混合料碾壓密實；在重新攤鋪混合料前，將砂礫、碎石和方木撤除，并將作業面頂面清除干凈；攤鋪機返回到已壓實層的末端，重新開始攤鋪混合料；如攤鋪中斷超過2 h，又未按上述方法處理橫向接縫，則將攤鋪機附近及其下面未壓實的混合料鏟除，并將已碾壓密實且高程、平整度符合要求的末端挖成與路中心垂直并垂直向下的斷面，攤鋪機安置在已壓實的面上，下墊木板，高度為虛鋪厚度與壓實厚度之差，然后再攤鋪新的混合料，初壓時進行橫向碾壓；次日施工前，預先在橫向硬接頭上灑水濕潤，再根據松鋪系數進行新料的攤鋪，接頭處采用橫向碾壓的方式進行處理，先靜壓，后振動壓實，兩次碾壓的輪邊應錯開不少于0.5 m。

3.6 基層養生

每一段碾壓完成以后應立即進行壓實度檢測，合格后開始養護。應注意早期養護，確保水穩料強度得到正常發展。終凝2 h 后開始用透水土工布全面覆蓋，鋪設過程中應注意縫間搭接，不宜留有間隙。覆蓋完成后開始灑水，灑水次數視氣候、溫度而定，以保證施工后一周內基層面濕潤為宜，禁止忽干忽濕。

養護7 d 后進行鉆孔取芯，芯樣須完整，表面須密實。在施工透層油之前，養護工作不應中斷。養護期間必須采取封鎖交通的管制措施，嚴禁除灑水車之外車輛進入。不能封閉交通時，應當限制車速不得超過30 km/h，限定車輛載重不大于12 t。

4 結語

水泥穩定碎石基層施工在整個道路工程中屬于非常基礎的環節，該環節的施工工藝及質量水平對整條道路的質量起著決定性的因素。在水泥穩定碎石基層施工時既要選用質量過關的原材料，還要有科學的施工方法、質量控制措施以及專業素質較高的施工人員去認真把關，才能實現精品工程的目標。