公路工程水泥穩定碎石層施工技術淺析

陳建功

（中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

0 引言

道路車流量日益增加，車輛重載化趨勢明顯，對公路路面基層的綜合性能提出更高的要求。水泥穩定碎石基層屬于道路中的常見基層結構，作為半剛性路面，其在提高道路整體質量、改善道路交通服務條件及提升道路耐久性等方面均有重要作用。但受材料質量、環境、施工工藝多項因素的影響，水泥穩定碎石基層易產生裂縫，輕則破壞道路結構的完整性，重則威脅行車安全[1]。因此，需深入探討水泥穩定碎石基層施工技術，掌握技術應用要點，規避各類質量問題，提升水泥穩定碎石基層質量。本文結合案例工程，對水泥穩定碎石層施工技術在公路工程的應用進行分析。

1 工程概況

某公路工程項目全長61.2km，主線路面結構包含瀝青面層、水穩碎石基層、級配碎石基層、砂礫墊層。道路基層采用到水泥穩定碎石，厚度根據道路類型而定，其中主干道及次干道的行車道基層為36cm+18cm，主干道非機動車道為18cm+30cm，支路為32cm+18cm。

2 水泥穩定碎石層施工準備

2.1 材料的選取

2.1.1 水泥

普通P·032.5 水泥，檢驗水泥的細度、安定性、凝結時間及強度，詳細檢驗項目及檢驗結果，如表1 所示。經檢驗，水泥各項性能指標均達到要求，可用于水泥穩定碎石基層施工。結合經驗，取4.5%、5.0%、5.5%、6.0%4種水泥用量，分別拌制混合料并進行檢驗，根據混合料的性能確定最佳的水泥用量。

表1 水泥質量檢驗結果

2.1.2 集料

高速公路或一級公路中，集料最大粒徑不超過31.5mm，顆粒組成如表2所示。

表2 集料顆粒組成范圍

（1）粗集料。最大粒徑不大于31.5mm，針片狀含量≤18%，壓碎值≤28%，粒徑小于0.075mm 的部分不超過總量的2.0%，粗集料保持干燥、潔凈。任何超粒徑的粗集料均不可投入使用，否則可能誘發如下問題：①不同粒徑的粒料發生分離，材料結合效果差，混合料的均勻性不足；②超粒徑的粗集料與細集料無法板結至一體，施工后的水泥穩定碎石基層局部有強度偏低、松散等問題；③大粒徑的粗集料失水速度快，混合料的實際含水量偏低，由于水量不足，水化作用發生異常。

（2）細集料。粒徑不宜過細，最大公稱粒徑≤4.75mm的細集料砂當量≥50%。粒徑＜0.075mm的細集料含量偏高時，基層的干縮應變系數增加，受干縮影響而產生裂縫，影響基層結構的完整性和強度。結合經驗，認為粒徑＜0.075mm的部分不宜超過細集料總量的5%。

2.2 最佳含水量和最大干密度的確定

按照4.5%、5.0%、5.5%、6.0%的水泥用量分別拌制混合料，分別進行標準擊實試驗，根據試驗結果確定最佳含水量和最大干密度，具體如表3所示。

表3 混合料標準擊實試驗結果

2.3 7d無側限抗壓強度

2.3.1 確定飽水無側限抗壓強度

在20℃±2℃的溫度中對試件做6d 的養生，再浸水1d，測定7d無側限抗壓強度，結果如表4所示。

表4 抗壓強度試驗結果

2.3.2 確定目標配合比

（1）對比分析試驗測定的強度平均值和設計值（4.5MPa），發現在水泥用量為5.5%、6.0%時試件的強度平均值達到要求。

（3）在保證混合料質量的前提下，考慮經濟效益的要求，在所有合適的水泥用量中取最小值，通過減少水泥用量的方式節約材料成本，即水泥用量以5.5%為宜[2]。水泥：集料=5.5:100，混合料的最大干密度為2.4g/cm3，最佳含水率為5.9%，壓實度控制值為98%。

3 水泥穩定碎石層施工技術的應用

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 水泥穩定碎石層施工工藝流程

3.1 混合料的拌和

（1）設備的選擇。拌和設備帶有高精度的電子計量裝置，根據配合比精準稱量原材料；拌和設備的拌和能力需達到60t/h 或更高，拌和性能穩定。正式拌和前試運行拌和設備，根據運行結果進行調試，使拌和設備保持在最佳工作狀態。

（2）水泥用量的控制。不同水泥用量拌制而成的混合料在強度方面存在差異，因此混合料拌和階段必須嚴格按照配合比控制材料的用量。但由于設備計量誤差、環境因素干擾、施工因素干擾等情況的存在，可能出現水泥損失，因此按照比設計值增加0.3%~0.5%的要求控制水泥用量，但總量不大于6.0%，否則水泥過量將引起劇烈的水化熱，反而影響水泥穩定碎石基層的質量[3]。

（3）含水量的控制。含水量偏高，水泥穩定碎石基層局部有彈簧現象，車輛行駛時產生明顯的輪跡，且易誘發干縮裂縫；含水量偏低，混合料成型難度增加以及成型效果差，即便做充分的壓實也依然難以保證基層的壓實度。因此，根據適中的原則控制混合料的含水量。綜合考慮實際施工環境，底基層會吸收混合料中的水分，導致混合料的實際含水量偏低，為彌補水分損失，含水量應比設計值增加1.5%~2.5%，且將底基層灑水潤濕后才可攤鋪基層。

3.2 混合料的運輸

混合料拌制完成后安排檢驗，若無誤則用12~15t的自卸車裝車運輸。車輛裝料后加蓋蓬布，避免混合料灑落至地面以及隔絕粉塵或其它環境因素對混合料的影響。自卸車駕駛人員按照規定的運輸路線駕駛車輛，全程勻速、平穩地運行。混合料出料至攤鋪的持續時間不超過2h，否則混合料會發生凝結，無法使用。若到場的混合料有離析問題，盡快運回重拌。

3.3 混合料的攤鋪

水泥穩定碎石層的攤鋪設備采用ABC 系列攤鋪機，松鋪系數1.28~1.35，全幅攤鋪。攤鋪要點如下。

（1）攤鋪前，每隔10m 設一處斷面，各斷面均設4個測點，用于檢測底基層的標高。實測結果顯示局部標高不合理時，加以修整。底基層通過標高檢查后，灑水潤濕，減少對混合料水分的吸收量。

（2）根據攤鋪要求安排攤鋪機就位，要求設備位置合理、運行平穩。

（3）螺旋輸送器的寬度略小于攤鋪寬度50cm，過窄無法保證基層邊緣的攤鋪效果，過寬引起材料浪費。對于攤鋪機無法覆蓋到的邊緣部位，或攤鋪效果較差區域，均用人工微型夯實設備加強處理。水泥穩定碎石基層全幅攤鋪，混合料被傳送至基層邊緣部位時可能發生離析，若有此問題需隨即換填。

（4）攤鋪采取兩臺設備梯隊聯合作業時，前后距離保持在15m 以上，設備操作人員嚴格聽從指揮，控制車輛速度，避免設備前后距離忽大忽小。兩次攤鋪結合部位偏薄弱，需做好保濕、加強處理等相關工作。

（5）首層水泥穩定碎石攤鋪完成后，向其灑澆水泥稀漿，以便第二層混合料與之穩定結合。

（6）對于因機械設備故障或施工分段進行而產生的作業縫，后續攤鋪時將基層端部開挖2～3m 再進行攤鋪，使新舊混合料有效粘結。對于基層強度達標的，采取切割機直接切割的開挖方法，開挖成型的斷面需做到尺寸合理、保持順直，開挖產生的雜物應得到清理；隨后，向接縫部位灑水泥漿，使新攤鋪的混合料與既有部分有效結合。

3.4 混合料的碾壓

（1）碾壓緊跟攤鋪進行，上機碾壓長度控制在20～50m。碾壓段過短，相鄰兩段結合部位的碾壓遍數存在差異，平整性和密實性不同，局部呈波浪形；碾壓段過長，攤鋪到位的混合料在等待碾壓時水分明顯散失，影響壓實效果。

（2）根據水泥穩定碎石試驗結果確定合適的機械設備類型及碾壓作業參數（碾壓速度、碾壓遍數等）。試驗結果顯示，雙光輪壓路機和膠輪壓路機在該公路工程水泥穩定碎石層的碾壓中具有可行性。由專員操作設備，按照“光輪靜壓→穩壓→膠輪穩壓→膠輪提漿穩壓”的流程進行施工。穩壓和膠輪提漿均不少于2遍，振壓不少于4遍，重型擊實標準為98%以上。

（3）從內側開始碾壓，逐步先外側推進。相鄰兩段接頭處以45°階梯形錯輪碾壓，錯軸時重疊1/2。先穩壓后振動碾壓，靜壓速度25m/min、振壓速度30m/min，全程均遵循勻速作業的原則。禁止壓路機在正處于碾壓狀態或剛碾壓完成的路段調頭、急剎車。

3.5 基層接縫的處理

（1）對相鄰兩段的結合區域搭接拌和，暫時保留5~8m 的尾部不做碾壓，待后一段施工時與該部分聯合拌和、碾壓，使兩段的搭接部位結合成完整的整體。

（2）每日施工結束后產生的工作縫需呈直線狀，次日繼續鋪筑時用方木條對已壓實的基層邊緣進行防護，避免既有的基層結構由于后續鋪筑施工的影響而受損。需注意，碾壓前及時取出防護用的方木條，向空缺處回填混合料。

（3）接縫部位的碾壓必須充分，要求接縫平整、穩定。

3.6 養生

（1）水泥穩定碎石層碾壓結束后進行養生，向基層覆蓋土工布，灑水使基層表面始終保持濕潤。灑水頻率為每1~2h 一次，具體以現場氣溫和基層成型狀況為準動態調整。養生時間不短于7d，必要時延長，直至水泥穩定碎石層有效成型為止。

（2）養生期間由專員在現場進行管理，禁止除灑水車之外的各類機械設備駛入現場。養生完成后，以循序漸進的方式開放交通，初期允許荷載量較小的車輛通行，最終完全開放交通。

4 結束語

本文提出了水泥穩定碎石基層施工技術要點，包含前期準備、混合料拌和、運輸、攤鋪、碾壓、養生等階段的作業方法。經過科學規劃和規范施工后，順利完成水泥穩定碎石基層的施工作業，基層質量達標，保障了上方結構層的正常施工和道路建成后的穩定使用。