公路改造工程乳化瀝青水泥穩定碎石施工技術研究

李剛

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建福州 350001）

0 引言

水泥穩定碎石是目前普遍使用的半硬性基層，但其容易出現反射裂紋，進而引起路面裂縫，這也是目前高速公路建設中亟待解決的一個主要問題。乳化瀝青水泥穩定碎石以水泥、乳化瀝青、水等為黏結劑，加入達到基本級配的碎石中攪拌而成。在混凝土中添加乳化瀝青，一方面由于水化作用，引起乳化瀝青的破乳作用，會促使瀝青顆粒相互靠攏，凝聚成膜，提升集料的黏結力。另一方面，水化后形成的水泥纖維可對集料間隙進行填充，能夠有效緩解半剛性基層容易脆裂的問題。因此，可以提高路面基層的穩定性、耐久性、低溫敏感性，從而減輕瀝青路面的早期損傷，延長道路使用壽命。基于此，有必要結合實際案例，對乳化瀝青水泥穩定碎石的配合比設計以及質量控制進行分析研究。

1 工程概況

格魯吉亞第比利斯—紅橋（阿塞拜疆邊境）公路TBILISI-RUSTAVI 段 第1 段KM0+000—KM4+000 與第3 段KM10+500—KM17+100 改造工程總長10.6km，起點位于首都TBILISI（第比利斯）市GULIA橋頭處，終點位于第比利斯東南部的工業城市RUSTAVI（魯斯塔維）城區。該項目主要是在原有道路基礎上進行改造和拓寬，公路等級為Ⅰ級，設計車速120km/h，屬于城際高等級市政公路。該合同總里程10.6km，全線雙向四車道。包括兩個路段，中間相隔6.5km，第1 路段KM0+000—KM4+000，為4km 瀝青混凝土路面，雙向四車道，路面總寬28.5～34.5m，是第比利斯通往阿塞拜疆、亞美尼亞的國際公路；第3路段KM10+500—KM17+100，長6.6km，為水泥混凝土路面，混凝土等級為B35，雙向四車道，路面總寬28.5～40.5m，是連接阿塞拜疆的交通要道，也是歐亞經濟走廊的重要組成部分。

2 乳化瀝青水泥穩定碎石配合比設計

2.1 最佳含水量的確定

嚴格按照當地現行的相關規范和標準，通過振動壓實的方法，對乳化瀝青水泥穩定碎石混合料進行振動壓實試驗，以確定出最佳含水量。該工程在配合比試驗中擬定乳化瀝青的摻量為2.5%，含水量變化包括2%、4%、5%、6%、7%，分別進行振動壓實度試驗，試驗結果如表1 所示。

表1 最佳含水量試驗結果表

從表1 中能夠看出，乳化瀝青水泥穩定碎石最大干密度所對應的最佳含水量為4.4%。

2.2 水泥、乳化瀝青最佳用量

在最佳含水量的基礎上，按照2%、2.5%、3%、3.5%、4%的乳化瀝青進行試驗，并結合最佳的劈裂試驗強度確定乳化瀝青和水泥的用量。乳化瀝青水泥穩定碎石密實度試驗結果和劈裂強度試驗結果如表2和表3 所示。

表2 乳化瀝青水泥穩定碎石密實度試驗結果

表3 劈裂強度試驗結果

按照試驗結果，結合空隙率、15℃劈裂強度，該工程在施工中采用的乳化瀝青水泥穩定碎石材料中的乳化瀝青用量為2.5%；在最佳含水量4.4%和最佳乳化瀝青2.5% 的狀態下，通過7 天無側限抗壓強度檢測，滿足基層設計強度要求，同時兼顧經濟性的要求，最終確定水泥用量為4%。

2.3 性能驗證

按照4.4% 的含水量、2.5% 的乳化瀝青量、4% 的水泥用量配制乳化瀝青水泥穩定碎石，對配制混合料進行性能驗證，7 天無側限抗壓強度為2.54MPa，28 天的無側限抗壓強度為3.96MPa，滿足高等級路面基層施工規范和設計規定的強度要求。

3 乳化瀝青水泥穩定碎石施工要點

3.1 乳化瀝青水泥穩定碎石施工工藝

在該工程施工中，乳化瀝青水泥穩定碎石施工工藝如圖1 所示：

圖1 乳化瀝青水泥穩定碎石施工工藝圖

從圖1 中能夠看出，相比于常規的水泥穩定碎石基層施工技術，乳化瀝青水泥穩定碎石施工工藝涉及的工藝更加復雜，各道工序之間有非常緊密的聯系，任何一個環節把控不當，都會影響乳化瀝青水泥穩定碎石基層的最終施工質量。因此，在具體施工過程中必須嚴格控制各道工序的施工質量，以保證整體施工質量。

3.2 做好施工前的準備工作

相比于常規的水泥穩定碎石基層施工技術，乳化瀝青水泥穩定碎石對施工的連續性、各道工序之間的銜接性有更高的要求。因此，在實際施工前，必須切實做好施工前的準備工作[1]。利用先進的GPS 測量儀按照設計要求，測放出乳化瀝青水泥穩定碎石施工的寬度及范圍，每隔10m 為一個斷面進行測量放樣?，F場施工人員在邊樁上掛距離底基層15cm 高的水泥穩定碎石基層，以及25cm 高冷再生瀝青混合料高程控制線，嚴格按照控制線的高程進行級配碎石鋪筑，并按照試驗確定的配合比配制混合料。

3.3 嚴控基層鋪筑質量

該工程底基層采用0～40mm 級配碎石進行鋪筑，控制壓實厚度為15cm，級配碎石的含水率要略高于最佳含水量4.4%，控制在8%～10%之間，以彌補級配碎石在運輸、攤鋪時導致的水分損失。若級配碎石的含水量超過10%，需進行翻拌晾曬處理，待含水量降低到10%以下再進行鋪筑。若含水量低于8%，可通過灑水悶料來提升含水量，級配碎石攤鋪后及時進行整平碾壓。在0～40mm 級配碎石備料到一定數量，用裝載機進行簡單的粗平之后，再用平地機進行精平，精平之后及時進行壓實操作。

水泥用量按照配合比試驗確定的數據進行控制，在冷再生機拌和施工前，需要用水泥撒布車，將水泥均勻地撒布在鋪筑完成的級配碎石之上?；旌狭喜捎美湓偕鷻C進行現場拌和，將拌和速度控制在1～1.5m/s 之間，混合料拌和結束的標志為穩定碎石均勻，不存在灰條[2]。在整個攤鋪過程中，需要指派專人跟在攤鋪機后方，實時檢查拌和深度，并及時將現場檢查數據反饋給操作人員，合理調整拌和深度（最佳的拌和深度為下承層上2～3cm 之間）。為保證乳化瀝青水泥穩定碎石施工質量，若遇到下雨天，或者外界氣溫低于5℃的天氣，不能進行基層拌和施工。

拌和水泥穩定碎石基層施工完成后，選擇平地機進行整平，從兩邊向中間進行精平處理，整平之后及時進行振動碾壓，碾壓順序為先靜壓，再弱振動碾壓，最后進行強振動碾壓，碾壓次數需要結合現場壓實度檢測結果來合理調整和控制。

3.4 嚴控上層冷再生瀝青混合料層鋪筑質量

由于該工程為改建工程，為縮短施工工期，降低施工成本，選擇了冷再生瀝青混合料作為路基上層鋪筑層。先進行銑刨瀝青顆粒鋪筑，待底基層水泥穩定碎石基層壓實后，及時開展上層10cm 銑刨瀝青顆粒鋪筑[3]。待銑刨瀝青顆粒備料到一定數量后用裝載機進行粗平，粗平后及時用平地機進行精平操作，并用振動碾壓設備進行碾壓。碾壓完成后，及時做好機械設備退場工作，嚴禁任何施工設備在路面停留和行走。然后進行冷再生瀝青混合料拌和，通過冷再生機對銑刨瀝青顆粒進行拌和，在整個拌和操作中應由乳化瀝青車均勻注入乳化瀝青，按照配合比試驗確定的用量嚴格控制乳化瀝青用量，保證拌和深度不超過11cm。最后進行整平壓實，先由平地機從兩邊向中間進行精平，全面整平完成，待乳化瀝青完成破乳后再開始壓實操作，先靜壓，之后從弱振變為強振，碾壓次數也是按照壓實度檢測標準進行調整，雨天和氣溫低于5℃的天氣不進行上層冷再生瀝青混合料層鋪筑施工。

3.5 及時開展養護及壓實檢測

完成乳化瀝青水泥穩定碎石基層攤鋪和壓實操作后，除必需的施工機械設備外，嚴禁任何行人、車輛在乳化瀝青水泥穩定碎石基層頂面通過[4]。平整壓實后及時開展壓實度檢測，保證壓實度達到設計要求的標準后，才能進行面層施工，以提升基層的穩定性和承載力。

3.6 乳化瀝青水泥穩定碎石施工質控措施

第一，在檢驗過程中，如果出現問題要立即進行整改。在施工期間，不論是否進行返修和調整，都應真實地進行數據錄入。

第二，在乳化瀝青、集料等原料的檢驗方面，要求每次進料檢驗都要達到相應的要求。

第三，在粉磨中，對乳化瀝青水泥穩定碎石的表面檢驗，確定其有無破裂；鋪裝、碾壓表面必須光滑、不疏松、粒度均勻、不離析、無拔出、無花生料等情況。

第四，使用3m 長的直尺檢查乳化瀝青水泥穩定碎石混合料的接縫和停機處是否緊密、平滑[5]。

第五，用150mm 以上的灌砂筒進行壓實度測定；檢查基層寬度、平整度、標高等指標，在養護期后進行鉆芯法檢測基層的完整性。

第六，碾壓時，混合物容易黏附于壓路機的碾壓車輪，可參考瀝青碾壓法，噴涂隔離液，但禁止使用柴油。

第七，施工完成后要將機器設備清洗干凈，設備清洗可使用清水[6]。

第八，乳化瀝青水泥穩定碎石的強度形成緩慢，初期強度低，在3 天內可以通車，但必須對重型車輛進行嚴格限制，且在車速＜40km/h 的情況下，禁止緊急制動和調頭。一般來說，兩個月后其強度會達到一般水泥穩定碎石的強度。

4 施工效果分析

乳化瀝青水泥穩定碎石施工后，為驗證施工質量，對施工質量進行了全面檢測，檢測結果顯示：7 天無側限抗壓強度的平均值為2.9MPa，彎沉值的代表值為28（102mm），平均值為17（102mm），標準差為7.05（102mm），沒有出現早期裂縫、沉陷等質量病害，施工效果顯著，值得類似工程參考。

5 結語

結合實際案例分析了公路改造工程乳化瀝青水泥穩定碎石施工技術，結果表明，在水泥穩定碎石基層中加入2.5%的乳化瀝青，并采取合適的攤鋪和碾壓工藝，可滿足公路改造工程對基層強度、彎沉的要求，既能延長公路使用壽命，還能節約施工材料，降低后期養護維護工作的強度?？梢姡鳛楣犯脑旃こ痰闹饕夹g，乳化瀝青水泥穩定碎石施工從技術上、經濟上均是可行的，可在類似工程中加以推廣。