高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量通病及防治

陶長河，姚 鵬，趙海均，陳 瀟

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司機(jī)械化施工分公司，四川成都 610200）

0 引言

交通建設(shè)行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支撐，在提升國民生活質(zhì)量，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著重要的角色。近年來，我國交通基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域正在快速發(fā)展，道路路面結(jié)構(gòu)逐步經(jīng)歷重大變革，早已從適用于輕交通的級配碎石，朝向適用于中等交通的石灰土基層路面方向發(fā)展[1]。其中，水泥穩(wěn)定碎石材料被視為當(dāng)下路面結(jié)構(gòu)的重要材料，自身具備良好的力學(xué)性能，穩(wěn)定性高，在整個(gè)道路工程基層中占據(jù)重要地位。但高速公路工程的規(guī)模大，建設(shè)周期長，極易受到外力因素影響，水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量問題頻頻發(fā)生，裂縫現(xiàn)象更是屢見不鮮，需要采取有效手段進(jìn)行改進(jìn)。

1 工程概括

本工程為國道級高速公路，途經(jīng)上海與武漢兩座城市，路面六標(biāo)施工段為安慶支線，公路路線全長為18.553km，涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，對于施工質(zhì)量、進(jìn)度等具有嚴(yán)格要求。在該段落路基工程填方中，以石灰改良膨脹土為主要原料，具有干縮裂隙、失水收縮、吸水膨脹、反復(fù)漲縮變形等特點(diǎn)，整體性質(zhì)呈不穩(wěn)定趨勢。為考慮到整條高速公路的安全與穩(wěn)定性，避免滲透水而導(dǎo)致路基膨脹開裂，進(jìn)而反射至路面結(jié)構(gòu)層，做好水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量通病防治，增強(qiáng)整體抗裂性能十分必要，是本工程建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)之一。

2 水泥穩(wěn)定碎石基層常見質(zhì)量通病及形成原因

2.1 裂縫現(xiàn)象

裂縫問題是水泥穩(wěn)定碎石基層中的常見現(xiàn)象，具體形成原因歸納至以下3 個(gè)方面。

（1）施工期間對路面平整度的要求高，為便于施工作用，采用大量的細(xì)集料，導(dǎo)致干縮裂縫的形成。

（2）配合比設(shè)計(jì)中水泥應(yīng)用量較大，無法保證配合比例的科學(xué)性，加之設(shè)計(jì)強(qiáng)度在實(shí)踐中要求較高，這會增加基層整體剛度，造成溫度裂縫、干縮裂縫的出現(xiàn)。

（3）混合料攪拌中拌和水量管控不嚴(yán)，水泵工作參數(shù)調(diào)整不及時(shí)，導(dǎo)致混合料內(nèi)含水量增加，干濕度無法保持均勻，干縮裂縫現(xiàn)象隨之而來。

2.2 平整度偏差

平整度關(guān)系到工程整體穩(wěn)定性，導(dǎo)致平整度偏差問題的主要原因如下。

（1）下承層平整度（原底層、土基層）較差，逐步增加攤鋪厚度，在進(jìn)行碾壓作業(yè)時(shí)，平整度下降現(xiàn)象出現(xiàn)，平整度偏差隨之而來。

（2）攪和處理時(shí)配合比控制不當(dāng)，一旦出現(xiàn)水泥量過多、含水量過大、細(xì)料使用量大、攪拌不均勻等情況，都將對施工質(zhì)量帶來影響，降低水泥穩(wěn)定碎石基層平整度，出現(xiàn)不同程度的偏差問題。

（3）攤鋪施工作業(yè)期間，由于攤鋪機(jī)發(fā)生碰撞，或者運(yùn)輸車輛倒車處理不當(dāng)，對路面造成嚴(yán)重?fù)p壞，增加負(fù)荷，嚴(yán)重者將出現(xiàn)停工問題，逐步降低路面平整度，為后期行車安全埋下巨大隱患。

（4）攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中收斗失誤，形成不良收斗現(xiàn)象，產(chǎn)生粗骨量的集中，造成窩料情況，整體強(qiáng)度與平整度快速降低[2]。

2.3 強(qiáng)度偏差

強(qiáng)度偏差在高速公路工程的影響力頗大，關(guān)系到整體質(zhì)量與穩(wěn)定性。針對強(qiáng)度偏差問題的形成原因，集中體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①水泥穩(wěn)定集料借配不夠規(guī)范。②水泥分散度及礦物成分不適當(dāng)。③含水量不適當(dāng)。④攪拌管控不嚴(yán)，不夠均勻，碾壓時(shí)間管控不當(dāng)。⑤后期養(yǎng)護(hù)作業(yè)不及時(shí)，水分流失過快，極大程度削弱強(qiáng)度。

2.4 混合料碾壓密實(shí)

在公路工程項(xiàng)目中，混合料碾壓十分關(guān)鍵，若碾壓密實(shí)度不足，將會誘發(fā)質(zhì)量通病的出現(xiàn)。常見質(zhì)量通病原因有：①原料分篩不夠規(guī)范，尚未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，石料堆放不合理，存在混料現(xiàn)象，又或者出現(xiàn)其他粒料相互合理，無法實(shí)現(xiàn)融合。②裝料操作不當(dāng)，亂堆亂放現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，導(dǎo)致出現(xiàn)不同程度的混摻、過剩等情況。③碾壓時(shí)間、碾壓頻率等管控不嚴(yán)，整體流程比較松散，缺乏有效的管控手段，無法保證混合料拌料的均勻性。④碾壓設(shè)備裝配存在一定弊端，又或者碾壓施工之間的配合欠妥，這些都會導(dǎo)致碾壓不密實(shí)情況的出現(xiàn)[3]。

3 高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量通病的防治策略

3.1 裂縫現(xiàn)象防治

結(jié)合工程實(shí)際情況，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求，在其規(guī)定范圍內(nèi)適當(dāng)減低水泥用量，加強(qiáng)合理強(qiáng)度設(shè)計(jì)，為后期施工作業(yè)提供保障。一般情況下，5MPa 最為適宜，配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)在4.0MPa～4.5MPa。針對集料級配，應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，盡可能減少細(xì)集料投入量，其中密實(shí)型骨架最為適宜；當(dāng)過篩在4.75mm 時(shí)，應(yīng)著重加強(qiáng)通過率控制，優(yōu)先選擇35%的細(xì)集料。同時(shí)要適當(dāng)減少離析，加大粗集料比重，控制過篩率（19.0mm），通常以80%為宜。此外，施工前期應(yīng)做好原材料檢驗(yàn)實(shí)測，準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)，具體的原材料要求及實(shí)測如表1 所示。

表1 原材料要求及實(shí)測結(jié)果

3.2 平整度偏差防治

①在施工作業(yè)前期，安排專人做好下承層驗(yàn)收工作，認(rèn)真勘查現(xiàn)場，細(xì)致測量其高程、平整度等，確認(rèn)指標(biāo)是否在合格范圍內(nèi)。②針對超過標(biāo)準(zhǔn)要求、不合格的情況，應(yīng)要求施工班組及時(shí)進(jìn)行填平處理，為施工質(zhì)量提供保障。③施工前期的技術(shù)交底必不可少，在承建雙方、監(jiān)理單位三方在場的情況下，就工程建設(shè)問題展開細(xì)致探討，甲乙雙方商討施工要點(diǎn)，重點(diǎn)加強(qiáng)對材料購置與運(yùn)輸、用料拌和、攤鋪施工、碾壓作業(yè)、施工養(yǎng)護(hù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)探討，合理編制技術(shù)準(zhǔn)則，簽署有效的施工合同。④施工過程中應(yīng)積極采用先進(jìn)的管理方法，嚴(yán)格按照施工技術(shù)要求，組織施工班組采集數(shù)據(jù)信息，安排專人做好現(xiàn)場監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)施工全過程的追蹤管控，保證問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理。⑤針對拌和作業(yè)的施工安排、現(xiàn)場檢查、質(zhì)量試驗(yàn)等，嚴(yán)格規(guī)范操作流程，審核質(zhì)檢人員專業(yè)資格，做好施工過程的監(jiān)管工作，按照相關(guān)規(guī)范有序開展拌和操作。以施工報(bào)驗(yàn)程序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)，對下承層高程和平整度進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，若檢測不合格，及時(shí)進(jìn)行糾正處理；集料攤鋪要避免離析現(xiàn)象的出現(xiàn)；集料拌制要按照相關(guān)流程有序進(jìn)行；現(xiàn)場碾壓要根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求，壓路機(jī)倒車換擋要從輕并平順進(jìn)行；松鋪高度檢測要采用拉線進(jìn)行，及時(shí)調(diào)整低洼處，在完成壓實(shí)后及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收，確保滿足平整度要求[4]。

3.3 強(qiáng)度偏差防治

對于高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層強(qiáng)度偏差控制，需要從以下幾個(gè)方面入手：①強(qiáng)調(diào)選料細(xì)致性，保證穩(wěn)定級配，優(yōu)先選擇碎石、砂礫、砂性土等原材料。②以硅酸鹽水泥為宜，嚴(yán)厲禁止鋁酸鹽水泥投入生產(chǎn)作業(yè)中。③定期開展現(xiàn)場試驗(yàn)工作，查看水泥含量、級配范圍是否符合相關(guān)規(guī)定。④針對配料中的各要素，要認(rèn)真進(jìn)行權(quán)衡處理，定期對水泥用量、砂石量、含水量等展開抽查試驗(yàn)，保證合理配置，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作。⑤加強(qiáng)混合料強(qiáng)度等級驗(yàn)證，確認(rèn)是否與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求相符。⑥在開展碾壓施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)保證混合料中含水量條件保持最佳，保證干濕分布均勻，滿足實(shí)際施工需求，逐步提升其強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

3.4 混合料碾壓密實(shí)防治

首先，加強(qiáng)材料過篩質(zhì)量監(jiān)管，強(qiáng)調(diào)分類管理，保證材料合理有序堆放，最好設(shè)置區(qū)域劃分，對不同材料進(jìn)行分類堆放，原料與曬料要做好標(biāo)識。其次，優(yōu)先選擇隔墻堆放，針對細(xì)骨料要采取全面覆蓋，優(yōu)化改善排水設(shè)施，避免含水量增加影響均衡性。再次，原料拌和要適當(dāng)引入科學(xué)技術(shù)，例如，自動計(jì)量設(shè)備、語音控制系統(tǒng)等，為整個(gè)拌和作業(yè)提供技術(shù)保障，規(guī)范施工流程，并認(rèn)真做好料斗清理與檢查工作，避免發(fā)生堵塞現(xiàn)象[5]。最后，在裝卸作業(yè)時(shí)，要保證料倉供料的均衡性，做好速度控制，可支持隨用隨加，堅(jiān)持按需分配，防止串倉情況的出現(xiàn)。

3.5 原材料控制

3.5.1 水泥

水泥屬于穩(wěn)定劑，其質(zhì)量十分關(guān)鍵，本工程施工建設(shè)使用標(biāo)號較低、終凝時(shí)間較長（6h 以上）的水泥。為保證穩(wěn)定土拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等施工的有序進(jìn)行，要著重強(qiáng)化強(qiáng)度控制，預(yù)留出足夠的操作時(shí)間。在入場操作前期，要做好樣品檢測抽查，每批次或每500t 抽查樣品一次，對水泥標(biāo)號、細(xì)度指標(biāo)、安定性、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間等進(jìn)行現(xiàn)場檢驗(yàn)。

3.5.2 級配碎石

按照相關(guān)規(guī)定，級配碎石粒徑應(yīng)控制在37.5mm 以內(nèi)，壓碎值應(yīng)在28%%最為適宜，且針片狀含量不得超出15%。若集料內(nèi)顆粒小于0.6mm 時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行液限、塑性指數(shù)等檢驗(yàn)工作，其中液限應(yīng)低于28%，塑性指數(shù)不得超出90%，在此期間，要著重注意碎石級配控制，級配曲線應(yīng)以圓滑曲線為主。

3.5.3 集料拌和

保證水泥、集料、水的均勻拌和，在最佳含水量下充分壓實(shí)，使其干密度達(dá)到最大，逐步提升強(qiáng)度與穩(wěn)定性。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，要優(yōu)先確定最佳含水量，在含水量達(dá)到最佳狀態(tài)的同時(shí)，滿足水泥完全水化、水解的作用需求。

3.6 施工縫處理

為避免縫隙存在對施工質(zhì)量造成不利影響，按照相關(guān)規(guī)范要求，選擇橫向施工縫處理方式進(jìn)行。針對施工期間因故導(dǎo)致的施工中斷2h 以上情況，同樣采取橫峰方式進(jìn)行搭接處理。在此期間，橫縫、路中線應(yīng)保持垂直狀態(tài)，具體操作步驟為：利用人工進(jìn)行混合料末端處理，整理整齊擺放，選取兩根木方緊靠混合料放置，高度與混合料壓實(shí)厚度一致，緊靠木方混合料應(yīng)保持整平狀態(tài)。木方另一側(cè)采用碎石、砂礫回填，長度為3m適宜，其高度應(yīng)較高于混合料，操作完成后對混合料進(jìn)行碾壓密實(shí)[6]。若混合料需要重新攤鋪，需要及時(shí)除去砂石、木方等，清理作業(yè)面，使施工現(xiàn)場保持干凈整潔。

3.7 攤鋪施工

在確定水穩(wěn)基層中下承層、路基達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)平整度要求后，方可開展水穩(wěn)基層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，若下承層表面平整度差，且呈現(xiàn)波浪狀時(shí)，那么將會反射至基層表面，需要及時(shí)采取有效手段進(jìn)行改進(jìn)。對于水穩(wěn)基層攤鋪施工，應(yīng)利用攤鋪機(jī)，通過半幅路施工方式，在非接觸式平衡梁等自動找平控制裝置配合下，在攤鋪機(jī)兩側(cè)掛設(shè)基準(zhǔn)標(biāo)高線，以此控制標(biāo)高。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，適當(dāng)調(diào)整攤鋪機(jī)內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)，保證供料、攤鋪速度始終保持均勻。當(dāng)連續(xù)作業(yè)中攤鋪速度在2～4m/min 時(shí)，攤鋪機(jī)前應(yīng)至少有3 輛車待卸料，操作大噸位自卸車進(jìn)行加覆蓋運(yùn)料，當(dāng)自卸車后退進(jìn)行卸料時(shí)，應(yīng)在與攤鋪機(jī)距離在10～30cm 時(shí)，停止掛空，根據(jù)自卸車前進(jìn)速度完成卸料，防止運(yùn)料卡車體育攤鋪機(jī)發(fā)生碰撞而出現(xiàn)不平順現(xiàn)象。

4 結(jié)語

綜上所述，水泥穩(wěn)定碎石基層是公路工程中的重要環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量的高低，將直接影響整個(gè)工程項(xiàng)目的建設(shè)成果，關(guān)系到高速公路后期行車安全。在新時(shí)期背景下，施工單位在工程建設(shè)期間，要著重加強(qiáng)對水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量通病的控制，深入分析質(zhì)量通病的常見類型與具體形成原因，進(jìn)而結(jié)合工程規(guī)模與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取有效的防治手段，切實(shí)改善施工質(zhì)量隱患，優(yōu)化施工模式，提高施工質(zhì)量，促進(jìn)整個(gè)工程保質(zhì)保量地建成。