公路路面工程中的水穩(wěn)土施工裂紋控制技術(shù)

1 引言

近年來，在海外道路工程施工項目中，水穩(wěn)土的使用頻率越來越高， 其施工質(zhì)量對路面的承載性能以及使用壽命造成直接的影響。 在高速公路基層施工過程中，基層的平整度、強度以及壓實度必須符合設(shè)計要求， 這是保證道路施工質(zhì)量的前提，同時，嚴格地把控水穩(wěn)土的各項技術(shù)指標對于保證施工質(zhì)量具有一定的促進作用。 因此，施工單位應(yīng)該編制科學合理的施工方案，通過試驗確定最佳水穩(wěn)層配合比，并加大對施工過程中的監(jiān)管力度。

2 工程概況

以贊比亞盧薩卡城市交通系統(tǒng)升級改造項目作為研究案例，該項目施工所在地為盧薩卡，盧薩卡的海拔高達1 300 m，區(qū)域內(nèi)全年分為兩種季節(jié)：1～3 月為雨季，4～12 月為旱季，全年的平均溫度保持在18～25 ℃。 該項目屬于盧薩卡的市政建設(shè)工程項目，道路的總建設(shè)長度為208 km，共分為3 種類型：C1 道路、C2 道路、C3 道路。經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工裂縫較多，為了提高水穩(wěn)土的質(zhì)量， 嘗試在水穩(wěn)土中摻0%～25%碎石進行試驗。

3 水穩(wěn)土配合比設(shè)計

3.1 材料的選用

（1）水泥:選擇使用普通硅酸鹽水泥，水泥的性能指標可以參照表1 中信息。 （2）碎石:碎石的壓碎值設(shè)置為15.2%。

表1 水泥試驗結(jié)果匯總

3.2 確定水泥劑量的摻配范圍

嚴格地按照道路設(shè)計標準進行設(shè)計，水穩(wěn)層的7 d 無側(cè)限抗壓強度不得小于4.5 MPa， 水泥的摻加量提供4 組試驗：設(shè)置對照組， 對已選用料場土料分別摻入0%、10%、15%、20%、25%大粒徑碎石進行摻配，對各個實驗組進行擊實試驗，得出最大干密度（MDD）及最佳含水率，再分別依次對各個實驗組進行承載比（CBR）試驗，如表2 所示。

根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求及現(xiàn)場施工經(jīng)驗，考慮到成本核算，選定15%左右為最佳碎石摻量。

在確定15%為碎石最佳摻量后，小組成員再次對土料進行試驗。 設(shè)置對照組，在15%碎石摻量下，分別摻入1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%水泥，然后進行擊實試驗得出最大干密度及最佳含水率，并以此分別進行土的無側(cè)限抗壓強度試驗，試件成型標準養(yǎng)護7 d 后檢測其強度，得出數(shù)據(jù)如表3 和圖1 所示。

圖1 15%碎石摻量下水泥摻量無側(cè)限抗壓強度圖

表3 無側(cè)限抗壓強度試驗信息統(tǒng)計表

最終選定：在15%碎石摻量下，選定2.0%水泥摻量為最佳水泥摻量。

3.3 確定最佳含水量和最大干密度

對以上4 種不同的配比方案進行試驗， 確定水穩(wěn)土的最大干密度與最佳含水量，具體情況可以參照表4 中信息。

表4 水穩(wěn)土標準擊實試驗結(jié)果

3.4 確定生產(chǎn)配合比

結(jié)合施工現(xiàn)場的具體情況對水穩(wěn)土的配合比進行合理的調(diào)整，在實際攪拌時，可以適當?shù)靥岣?.5%的水泥摻加量，拌和過程中，含水量應(yīng)該適當?shù)卮笥谧罴押?.5%～1%，且需要進行標準擊實試驗。 經(jīng)過試驗后，確定出水穩(wěn)土的性能要求為：水穩(wěn)土含水率為6.5%，最大干密度為2.39 g/cm3，壓實度為98%。 結(jié)論得出：（1）水穩(wěn)土在摻入大粒徑碎石后CBR 有明顯提高，并達到設(shè)計規(guī)范要求；（2）根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求及現(xiàn)場施工經(jīng)驗，考慮到成本核算，選定最佳碎石為15%左右。

4 水穩(wěn)土施工控制技術(shù)

4.1 施工準備

正式施工之前，需要對試作業(yè)路段的彎沉值、高程、寬度、平整度、壓實度進行檢驗，保證各項性能指標符合設(shè)計及規(guī)范要求，同時必須要經(jīng)過監(jiān)理單位的質(zhì)量驗收通過。

4.2 施工測量放樣

試驗段施工之前， 施工人員應(yīng)該結(jié)合設(shè)計圖紙測量放線出高程、寬度邊線、導(dǎo)線點、道路中樁、邊樁，而后使用白灰標記出基層的寬度邊線；路基兩側(cè)使用槽鋼進行支護，保證不會出現(xiàn)位移[1]。測量放線以后，在每一個斷面使用50 m 的鋼尺測量出間距線：在2 m、4 m、6 m 部位使用鋼尺進行測量，并詳細地測量出高程，做好完整的記錄，將其作為計算檢測點。

4.3 水穩(wěn)土拌和

水穩(wěn)土可以使用WDB-600 型號的拌和設(shè)備進行攪拌，在正式拌和水穩(wěn)土之前， 施工人員應(yīng)該提前對拌和設(shè)備進行調(diào)試，保證拌和設(shè)備能夠穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。 水穩(wěn)土的摻加量采用自動計量系統(tǒng)進行標定。

4.4 水穩(wěn)土運輸

水穩(wěn)土攪拌站距離施工現(xiàn)場的距離大概為0.5 km， 拌制完成的水穩(wěn)土全部使用自卸汽車運輸至施工現(xiàn)場， 根據(jù)施工需求以及自卸汽車的運輸效率， 施工單位準備6 臺自卸汽車即可。 水穩(wěn)土裝車時，嚴格按照“前、后、中”的順序進行裝料，這樣可以保證水穩(wěn)土運輸至施工現(xiàn)場后不會出現(xiàn)離析現(xiàn)象。自卸汽車運輸水穩(wěn)土過程中，應(yīng)保持勻速行駛[2]。

4.5 水穩(wěn)土攤鋪

以該項目的實際情況而言，試驗段為K1+920～K2+200 右幅，總長度設(shè)計為280 m。

水穩(wěn)土攤鋪過程中，布料器應(yīng)該始終保持勻速運轉(zhuǎn)，兩側(cè)料槽中的水穩(wěn)土的高度不得高于料斗高度的2/3，避免因水穩(wěn)土的堆積量過多而導(dǎo)致出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

4.6 碾壓

4.6.1 碾壓水穩(wěn)底基層

當水穩(wěn)土攤鋪、修整后，現(xiàn)場施工人員應(yīng)該對水穩(wěn)土攤鋪面的高程進行測量， 并對水穩(wěn)土攤鋪以后的平整度及坡度進行檢測，在檢查合格后進行碾壓處理，單段碾壓的長度控制為30 m。 首次碾壓作業(yè)應(yīng)該由道路的外側(cè)向中間部位進行碾壓，當壓路機碾壓至道路寬度1/3 時， 第二臺壓路機則可以進行碾壓作業(yè)。 碾壓的順序為：先對低處進行碾壓，然后對高處進行碾壓； 先使用輕型壓路機進行碾壓， 然后使用重型壓路機進行碾壓；先使用靜壓方式進行碾壓，然后使用振動碾壓；先以慢速進行碾壓，然后采用快速方式進行碾壓。每次碾壓的重疊寬度為車輪寬度的1/2。 壓路機碾壓過程中，避免出現(xiàn)緊急制動現(xiàn)象[3]。

4.6.2 接縫的處理

（1）縱向接縫處理：墊層施工完成以后，每次碾壓作業(yè)完成時需要設(shè)置縱向施工縫。 若因特殊原因無法設(shè)置縱向施工縫時，可以采用垂直縱縫，但是不能采用斜向連接方式。 （2）橫向接縫處理：水穩(wěn)層攤鋪作業(yè)需具備連續(xù)性，中途不得隨意中斷作業(yè)，且攤鋪過程中不得設(shè)置橫向接縫。 若因特殊原因需要中斷作業(yè)，且中斷時間超過2 h 時，則需要設(shè)置橫向施工縫。第二天施工時，接縫的施工方法為：當試驗段作業(yè)完成以后，施工人員應(yīng)該將攤鋪層的端部做抹平處理，并對其進行碾壓，待終壓作業(yè)完成以后，使用專業(yè)設(shè)備進行檢查，確定平整面與斜面的結(jié)合位置， 必須保證斜面灑水后與攤鋪面形成良好的結(jié)合狀態(tài)。

4.6.3 碾壓遍數(shù)確定

水穩(wěn)層試驗段施工的機械設(shè)備配備：1 臺22 t 的振動型壓路機、1 臺301 膠輪壓路機、1 臺14 t 的雙鋼輪壓路機。 具體的碾壓方法為： 第一遍使用雙鋼輪壓路機采用靜壓的方式進行作業(yè)，壓路機碾壓過程中的速度保持在1.5～1.7 km/h；第二遍碾壓作業(yè)使用單鋼輪壓路機進行， 按照低頻小振幅的方式進行作業(yè)，碾壓速度控制在1.8～2.2 km/h；第三、四遍碾壓作業(yè)使用單鋼輪壓路機，采用高頻大振幅方式進行作業(yè)，碾壓速度控制在1.8～2.2 km/h；第五遍碾壓作業(yè)使用單鋼輪壓路機，采用高頻大振幅方式進行作業(yè)。 當水穩(wěn)層碾壓作業(yè)完成以后，及時檢測路基的壓實度，第五、六、七遍的壓實度分別為96.4%、96.9%、97.3%；最后使用雙鋼輪壓路進行收面處理。 通過試驗段施工確定出水穩(wěn)層需要碾壓8 遍， 水穩(wěn)層的壓實度可以滿足設(shè)計圖紙要求。

4.7 成品保護

當水穩(wěn)層碾壓作業(yè)完成后， 施工人員應(yīng)該盡快在水穩(wěn)層表面覆蓋土工布進行養(yǎng)生處理，養(yǎng)生的時間不得少于7 d。 每日的灑水次數(shù)可以根據(jù)當日的天氣狀況進行確定。

水穩(wěn)層養(yǎng)生過程中，需暫時封閉交通，嚴禁任何機動車在尚未養(yǎng)護成型的水穩(wěn)層表面行駛。 水穩(wěn)層的端頭和路口需要設(shè)置施工警示牌與圍擋，嚴禁車輛通行，保證水穩(wěn)層的施工質(zhì)量不會受到破壞。

5 實施效果分析

質(zhì)量控制（QC）過程中，采用QC 配比以及施工方法，可以有效地降低施工單位的成本。 就本項目QC 活動而言，水穩(wěn)層的施工質(zhì)量大幅度提高，可以有效解決水穩(wěn)土施工難的問題，施工效率大大提高，有效地縮短了施工工期。

6 結(jié)語