路面水穩(wěn)基層大寬度大厚度施工技術試驗研究

李廣才

（中鐵二十三局集團第一工程有限公司，山東 日照 276800）

0 引言

新疆國道G216線喀木斯特庫都克至五彩灣城段公路是新疆公路網(wǎng)的重要組成部分，沿線礦產(chǎn)資源豐富、重載車輛較多，并且隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通量增長較快。該線路路面結構層設計為底基層20cm+水泥穩(wěn)定基層37cm。綜合考慮當?shù)貧夂?、后期車輛荷載、施工工期等因素，為保證基層施工質量，項目建設指揮部要求統(tǒng)一全線基層采用單幅一次攤鋪成形施工工藝。

該線路規(guī)劃主要技術標準：道路等級為一級；雙向4車道，路基寬度26m；設計行車速度100km/h。線路路面結構形式：20cm級配砂礫底基層+37cm水泥穩(wěn)定砂礫基層+12cm瀝青面層；設計使用年限15年；路面設計荷載為公路I級。本文以該線路水泥穩(wěn)定砂礫基層試驗段K396+060~K396+360施工為例，介紹水穩(wěn)基層大寬度大厚度施工技術，以供相關人員參考。

1 施工機械設備選擇

1.1 攤鋪機

陜西中大機械集團新產(chǎn)的POWRE DT2000攤鋪機攤鋪最大寬度為20m，攤鋪厚度達60cm（壓實后為42~45cm），能滿足幅寬16~20m的基層一次攤鋪成形要求。

（1）攤鋪機額定輸出功率為306kW，最大攤鋪寬度20m，最大行駛速度為1.8km/h，運行板夯錘頻率可調范圍為0~26。

（2）螺旋分料系統(tǒng)：螺旋絞龍直徑有三種：D360、D420和D480成塔基循環(huán)布列，螺距為280mm，轉速為120r/min，有效避免了縱、橫、豎向布料離析現(xiàn)象，且攤鋪厚度可達400~600mm。

1.2 大功率壓實設備

陜西中大機械集團的POWRE YZ36多功能單鋼輪壓路機，發(fā)動機馬力強勁，整體液壓驅動系統(tǒng)性能可靠，其運行激振力能夠解決大厚度攤鋪基層壓實需要。

（1）設備自重36t、振幅2.5mm、振頻20~28Hz、發(fā)動機大功率為260kW、最大激振力81噸，總作用力1040kN，作用深度42cm。

（2）震動輪寬度2.3m，直徑1.7m，轉向角度±34°，設備振動、行走、起停振、行走速度等程序全部自動化控制，平整度控制較好。整機運行平穩(wěn)、動靜結合，有效減少超厚水穩(wěn)層壓實通病的擁包、推移、下部不實等問題。

1.3 膠輪壓路機

YL27/37液壓傳動變質量輪胎壓路機，最大工作質量37t，壓實寬度2.75m，輪胎重疊寬度50cm，輪胎數(shù)量前5后6，發(fā)動機功率160kW，外形尺寸長5.2m×寬2.8m×高3.3m。該機型比常規(guī)膠輪壓路機工作質量大、壓實面寬、工作效率高。

主要施工機械設備及相應的參數(shù)如表1所示。

表1 攤鋪碾壓機械設備配置表

2 路面水穩(wěn)基層主要施工流程及施工效果分析

2.1 施工放樣及培土模

測量人員在試驗段內每20m設一個中樁，兩側邊緣設置邊樁。測量底基層中、邊面高程，用擬定的松鋪系數(shù)計算出各測點基層松鋪高程。在邊樁外0.2~0.3m處設置高程控制鋼線。結構物范圍內基層高程要根據(jù)橋面實測標高進行適當調整。松鋪系數(shù)通過鋪筑試驗段實測確定。在松鋪系數(shù)試驗確定前采用1.25。單幅基層兩側采用打鋼釬、掛鋼絲來控制標高。基層施工前外側用事先已燜好的料做包邊土，在每半幅兩側緊貼邊線外預先培土路肩，土路肩頂高應為路面基層設計高程，人工配合機械掛線施工，采用小型打夯機夯實，人工修整成型[1]。

2.2 混和料攤鋪與碾壓

2.2.1 攤鋪機調試

攤鋪前，對底基層進行灑水濕潤，增強底基層與基層的粘結性，防止底基層因干燥過分吸食基層的水分。攤鋪機操作人員檢查設備運行情況，調好熨平板的開始運行仰角，調整好兩側傳感器觸桿與控制高程鋼絲位置，在熨平板下墊厚約47cm（水穩(wěn)碎石基層松鋪厚度）的枕木，并調整好熨平板的初始橫坡度。

水穩(wěn)基層拌合料自出站后計算路途運輸、等待、攤鋪、終壓成形時間試驗確定的終凝時間，不得超過3h。

2.2.2 混合料攤鋪

攤鋪機運行速度控制在1.2～1.5m/min，調整好夯錘頻率為15并保持穩(wěn)定，卸料后保持螺旋布料器物料飽滿后開始啟動前行，運行時設專人盯守高度傳感器，防止人為和設備擾動鋼絲繩，影響攤鋪質量。

開始攤鋪后，測量人員開始測量對應底基層上的測點的松鋪厚度、松鋪頂高程，檢查是否有偏差，如有誤差立即緩慢調整。同時記錄設備運行當時的速度、松鋪厚度、平整度、夯錘振動頻率等。正常施工時，應每20m做一次松鋪厚度檢驗并記錄，每50m檢測一次橫坡。并對比設備電腦顯示與實測參數(shù)有無誤差，及時讓設備操作員調整。攤鋪過程中應安排專人清理履帶前堆料[2]。

2.2.3 混合料碾壓

碾壓頭遍采用小噸位YCZ13/17雙鋼輪壓路機前進靜壓，后退弱振；第2遍YZ22JA單鋼輪振動壓路機弱振1遍；第3、4遍YZ36單鋼輪振動壓路機往返強振2遍（高頻低幅）；第5遍YZ22JA單鋼輪弱振1遍；最后YL27/37膠輪壓路機碾壓2遍。然后檢測壓實度；若不達標繼續(xù)碾壓直至達到標準壓實度。

碾壓時設備根據(jù)配置先輕后重、由外向內、輪跡交錯、呈階梯向前推進。輪跡重疊保持重疊至少1/3輪寬，且后輪必須超過與前段的接縫；兩側多壓1~2遍；復壓完成后膠輪壓路機開始全幅碾壓直至無輪跡為止。碾壓過程中嚴禁壓路機嚴禁“調頭”和急剎車；碾壓過程中，表面應始終保持濕潤，因當?shù)貧夂蛟蚋稍锒囡L表層水分蒸發(fā)過快，視情況灑水補充適量的水分。

本段基層試驗段在直線段上壓路機應由兩側向路中心碾壓，碾壓時按照錯輪要求輪跡重疊1/3~1/2輪寬，然后壓實大面全寬為一遍。碾壓過程中，發(fā)現(xiàn)彈簧、松散、起皮等現(xiàn)象，應及時換料處理。

2.3 施工效果分析

2.3.1 壓實效果分析

根據(jù)以上檢測結果分析采用本次機械組合能夠滿足基層壓實要求，碾壓效果與平均壓實度如表2所示。碾壓速度平均控制在振動壓2.5～3km/h，靜壓3～5km/h。小噸位壓路機靜壓不少于1遍、小噸位壓路機弱振、強振不少于1遍、重型壓路機不少于2遍。

表2 碾壓機械組合壓實度統(tǒng)計表

2.3.2 松鋪系數(shù)計算

根據(jù)試驗路段檢測結果計算出水穩(wěn)基層平均松鋪系數(shù)為1.24，虛鋪厚度在45cm時，壓實厚度不小于37cm，具體計算結果如表3所示。

表3 松鋪系數(shù)計算結果統(tǒng)計表

2.3.3 試驗檢測分析

鉆芯取樣檢測10個，經(jīng)測量厚度平均值為37.4cm，符合設計規(guī)范要求；經(jīng)實驗室檢測無側限抗壓強度平均值為5.6MPa，設計強度為4.0~6.0MPa，滿足設計要求；現(xiàn)場壓實度測量平均值為98.4%，大于達到設計要求值98%，滿足設計要求。根據(jù)試驗段數(shù)據(jù)結果顯示，試驗室采用的配合比符合設計規(guī)范要求，可以指導后期大面積施工。

3 大寬度大厚度施工技術探討

3.1 施工技術的優(yōu)點

水穩(wěn)層作為高等級路面基層其厚度一般都大于20cm，按現(xiàn)行施工技術規(guī)范及該工程設計要求都是分兩次攤鋪壓實，雖有兩層聯(lián)鋪的施工工藝但仍存在質量通病多、周期長的弊端，該工程采用的單機單幅全厚一次攤鋪碾壓完成，與傳統(tǒng)工藝相比較有以下優(yōu)點[3]。

（1）基層整體性強。分層施工方法存攤鋪面積翻倍，兩機聯(lián)鋪混合料離析現(xiàn)象，受機械設備性能制約出現(xiàn)幾率隨施工面積增加而加大，造成上下基層間局部出現(xiàn)分離現(xiàn)象，導致整體強度差。因此全厚一次攤鋪碾壓不易出現(xiàn)以上問題，提高基層的整體性及使用壽命。

（2）生產(chǎn)效率高。兩機聯(lián)鋪和兩層聯(lián)鋪顯然沒有一次全寬全厚的機械利用效率高，周期短，以本項目為例同樣的施工面積，工期比傳統(tǒng)施工方法縮短了將近1/3，避免了機械人工的重復投入，收到的經(jīng)濟效益顯著。

（3）平整度控制好。兩機聯(lián)鋪兩臺攤鋪機的松鋪系數(shù)不可能完全一致，容易產(chǎn)生兩機結合部不同步造成路面平整度差，而根據(jù)實踐證明單機單幅全寬攤鋪完全不會出現(xiàn)這個問題。

（4）有效減少了基層病害出現(xiàn)的幾率。該工藝是一次成形，不想分層和兩層聯(lián)鋪出現(xiàn)的上基層施工機械設備擾動對下基層造成的早期傷害現(xiàn)象，造成下部結構層局部質量薄弱層微觀裂隙發(fā)育，且問題不易發(fā)現(xiàn)。而該工藝有效解決了此項問題。

3.2 施工中存在的問題

大寬度大厚度施工在G216路的應用總體說來是成功的，試驗施工取得了良好的效果，但施工中仍存在以下問題需改進和注意防范。

3.2.1 松鋪系數(shù)控制難度大

水穩(wěn)基層全厚攤鋪時，為保證每次攤鋪料的初始壓實度一致，有效控制松鋪厚度，設備夯錘幅度和頻率要保持不變。松鋪系數(shù)不能通過一次試驗段就確定，它只是個指導參數(shù)。還需根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集及時微調，才能確保攤鋪質量的穩(wěn)定。

3.2.2 路面邊緣碾壓質量較差

受水穩(wěn)料總厚度、設備激振力過大（81t）影響路面邊緣標高和平整度、壓實度較差，需提高邊部土路肩的壓實度、寬度和厚度。

3.2.3 壓實效果不好

壓實度是水穩(wěn)基層施工質量控制主要指標，常規(guī)的檢測方法還是采用灌砂法，其結果是平均值，數(shù)據(jù)均為合格。施工時壓實工藝執(zhí)行不到位，極易出現(xiàn)壓實度檢測合格，造成芯樣下部空隙偏大且底部松散現(xiàn)象。要避免這類現(xiàn)象的發(fā)生，還需提高現(xiàn)場施工人員質量控制意識，加強碾壓遍數(shù)控制。

3.2.4 水穩(wěn)料質量難控制

水穩(wěn)料的原材料供應質量不穩(wěn)定，混合料拌合時間未按規(guī)范要求，因氣候原因混合料運輸過程中水分過分蒸發(fā)，導致水穩(wěn)料的質量難控制。施工時，應加大對水穩(wěn)料質量的控制。

4 結束語

綜上所述，針對新疆國道G216線喀木斯特庫都克至五彩灣城段公路要求統(tǒng)一全線基層采用單幅一次攤鋪成形施工工藝的情況，選擇采用水穩(wěn)基層大寬度大厚度施工技術。結合工程實際情況，選擇了施工機械設備，闡述了水穩(wěn)基層大寬度大厚度施工流程，分析了施工效果，并就該施工技術的優(yōu)點和施工中存在的問題進行了探討?？傮w上來說，試驗施工取得了良好的效果，但施工中存在的問題需要改進和注意防范。隨著新疆經(jīng)濟發(fā)展對地區(qū)高等級路網(wǎng)建設投入的加大，應利用先進的路面施工設備、成熟的施工技術，加快邊疆公路工程建設速度，提升邊疆公路工程的建設質量。