大厚度水泥穩定碎石半剛性基層一次性攤鋪施工技術

劉衛東

（邯鄲市交通運輸局公路工程二處，河北邯鄲056002）

1 引言

我國公路路面設計遵循“強基薄面”的原則，多數選擇水泥穩定碎石作為路面基層材料。 但大厚度的水泥穩定碎石半剛性基層施工需多次分層鋪設， 耗時長， 影響施工進度和成本，也不利于層間連接。 而一次性攤鋪技術可以一次完成大厚度水泥穩定碎石的鋪設，簡化施工工序，縮短施工周期，實現公路基層施工的最簡化[1]，解決了以上問題。同時，一次性鋪設技術也提高了施工材料質量控制和應用控制的要求， 成為大厚度水泥穩定碎石半剛性基層施工的重要課題。 基于此，本文對大厚度水泥穩定碎石基層一次性攤鋪施工技術展開研究，對延長路面使用壽命十分有利。

2 大厚度水泥穩定碎石基層及施工特點

2.1 基層特點

大厚度是指在傳統攤鋪技術和質量保證理念下， 將路基厚度增大到各影響因素的最大值， 從而達到效益最大化的一個標準。 大厚度的半剛性基層具有以下特點。

1）具有較高的分配荷載性能，在一定的厚度范圍內，瀝青面層的厚度對其承載力的影響不大；據有關資料分析，厚度在8～15 cm 范圍內的瀝青路面（碾壓后）不會對道路的承載能力產生任何影響。 由此可見，瀝青混合料的厚度對面層的承載力影響不大。

2）在相同的強度、穩定條件下，進行了試驗，得出瀝青混合料的總造價與碾壓層厚度成反比的結論。 但是，在較厚的水泥穩定基層厚度達到某一臨界值后， 其厚度不再與其綜合造價成反比。 所以，對于高強度的半剛性基層，其層厚的容許范圍為45～50 cm；對于強度較低的半剛性基層，其層厚的容許范圍為50～55 cm。

2.2 施工要點

1）控制松鋪系數。 松鋪系數是指水穩材料在松散狀態下的厚度與壓實后的厚度之比， 它影響著水泥穩定基層的壓實度和強度。 針對松鋪系數控制，首先要加強施工過程管控，合理選擇攤鋪機設備，并控制攤鋪作業中各項施工工藝和參數，結合試驗段確定合理的松鋪系數。

2）控制碾壓組合。 碾壓組合是指壓路機的類型、數量、次數和速度等參數的組合， 它影響著水泥穩定基層的密實度和平整度。 施工過程中，應根據不同的施工技術和松鋪厚度選擇合適的碾壓組合方式， 使壓路機的凈重和高頻激振力能夠有效作用于水泥穩定基層，達到壓實的目的。

3）加強拌和站產能。 拌和站是指將基層材料的原料按一定的配比進行混合的設備， 它影響著水泥穩定基層的質量和施工效率。 施工過程中，應提高拌和站的產能，保證水穩材料的供應和質量，提高工程的進度和效益。

3 一次性攤鋪施工工藝

3.1 一次性攤鋪的優點

大厚度水泥穩定基層一次攤鋪施工工藝是一種新型的攤鋪方法，只需一次攤鋪，避免了分層攤鋪和縱向接縫的工序，可以提高施工效率，縮短總工期，降低成本，提高施工質量。 該方法要求底基層和基層的質量和平整度更高， 可以提高路面的承載力和整體性，延長路面的使用壽命[2]。

3.2 施工技術要求

大厚度水泥穩定碎石基層一次性攤鋪技術要求施工面清潔、濕潤、標高準確；要求原材料充足、配合比合理，拌和過程可及時調整，安全生產；要求車輛搭配合理，防止混合料離析、干燥等問題，保證混合料質量；要求基層濕潤，防止開裂，攤鋪機能構正常施工，攤鋪厚度控制合理，攤鋪連續，試驗指標合格，保證攤鋪效果；要求碾壓機跟隨攤鋪機，施工過程中高頻檢測壓實度， 在水泥初凝前完成碾壓、 壓路機重疊碾壓半輪寬，并設置適當超寬，保證碾壓效果。

4 工程應用

4.1 工程概況

本項目為某高速公路路面工程，全線長42 km，設計時速為80 km/h。 路基寬度為24.5 m，主線由5 層瀝青混凝土路面結構組成，其中，細粒式、中粒式和粗粒式瀝青混凝土均采用SBS改性瀝青，基層和底基層采用水泥穩定碎石。 路面鋪筑采用滿鋪式，半剛性基層采用一次性攤鋪技術，以提高結構的穩定性。

4.2 配合比設計

4.2.1 水泥

本項目采用水泥為P·O42.5 級水泥。

4.2.2 集料集料采用產自當地的石灰巖集料， 對其進行性能檢測得到壓碎值為16.9%， 表觀相對密度為2.713 g/cm3， 含水率為0.31%。

4.2.3 級配設計

結合集料篩分結果和工程實際，對混合料級配進行設計，確定合成級配如圖1 所示。

圖1 水泥穩定碎石混合料級配設計

4.2.4 確定最佳水泥劑量

為確定適宜的水泥用量，本文在配合比設計時，對5 種不同水泥用量（3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%）的水泥穩定碎石混合料進行振動壓實試驗[3]。根據試驗結果，不同條件下，試件最佳含水量和最大干密度如圖2 所示。

圖2 不同水泥劑量水泥穩定碎石最大干密度試驗結果

本文根據98%壓實度的試驗結果， 采用5 種水泥劑量（3.0%、3.5%、4.0%、4.5%和5.0%）， 依據水穩碎石混合料在無側限條件下的抗壓強度代表值確定最佳水泥劑量， 該值應在4.0～6.0 MPa，不同水泥用量下的抗壓強度試驗結果見表1 和圖3。

表1 不同水泥劑量下混合料抗壓強度試驗結果

圖3 不同水泥劑量下混合料抗壓強度試驗結果

根據基層強度要求（4～6 MPa），當水泥劑量為3.0%和3.5%時，抗壓強度不滿足要求，本項目取最佳水泥劑量為4.0%。

4.3 施工工藝

4.3.1 施工準備

在施工前，要認真檢查下層結構的質量，將松軟、疏松部位清理干凈，并通過驗收。 若下層為土基，則在攤鋪前1～3 h將攤鋪機前方30～50 m 范圍內的基層進行噴水濕潤， 防止產生積水，同時采用壓路機進行壓實，以避免水泥漿被下層土體吸附，造成芯樣下部疏松。

4.3.2 拌和、運輸

一次性攤鋪施工時，應先保證混合料的拌和質量。 本文使用WCB500 型和WCB400 型水泥穩定粒料拌和站拌和水泥級配碎石。 攪拌時，必須滿足下列條件：骨料的最大粒度及級配要符合設計要求；在攪拌缸、料斗之前，將裝置中的超顆粒石頭清理干凈；通過精確的配料改善混合的均勻性，使其含水率達到最優值，并確保施工后的含水率符合要求；細集料，砂石根據顆粒級配分類堆放。 拌好的混合料應盡快運送到攤鋪現場，采用24 m3雙橋自卸車輛裝載運輸，運輸時間不超過1 h，運輸車輛應保持清潔[3]。

4.3.3 攤鋪、碾壓

本項目使用自動找平帶振搗夯實功能的攤鋪機， 一次性攤鋪36 cm 厚的水穩層。 攤鋪前，應對設備、人員和物料進行檢查，保證質量和供應攤鋪過程中，應有技術人員跟機，注意突發情況，避免攤鋪機停機，應適當增加面層含水量，如遇質量異常，應立即挖除并補充新物料。 碾壓過程應注意：選用1 臺37 t 膠輪壓路機，1 臺36 t 單鋼輪振動壓路機，1 臺36 t雙輪壓路機；按先輕后重，先慢后快，先兩側后中間的原則，采取以單鋼輾壓機為主，輔以橡膠輪碾機輔助的合理碾壓方式；試驗段碾壓分為初壓、復壓、終壓3 個階段；具體的碾壓施工為使用22 t 單鋼輪壓路機、36 t 單鋼輪壓路機、37 t 膠輪壓路機進行不同階段的穩壓、揉壓、靜壓。

4.4 質量驗收

按照水泥穩定碎石底基層、 基層的質量要求和檢驗方法對該項目施工質量進行檢驗。 質量要求包括：（1）集料、水泥及拌合料的性能、配合比符合設計要求，配合良好，不出現離析；（2）標高和平整度滿足有關規范，表面黏結良好，取芯完整、級配一致、不出現孔洞；（3）表面光滑致密，無坑洼，無離析，無松散，無彈性，無接縫。

通過對路段進行壓實度檢測得到， 本次施工路段壓實度平均值為98.9%，均滿足98%的設計要求，平整度檢測35 點，平整度滿足不大于8 mm，符合設計技術要求。 表明按照上述配合比設計和施工工藝進行基層施工后， 滿足路面基層技術要求，具有較好的質量。

5 結語

大厚度水泥穩定碎石基層一次性攤鋪施工技術是一種新的施工技術，它可以提高施工效率，增強半剛性基層的層間連接性能，具有顯著的技術優勢。 但是，如果施工管理不到位，容易導致壓實度不達標等質量問題。 因此，本文結合實際工程對材料質量加強控制， 采用室內試驗確定合成級配和最佳水泥劑量為4.0%，嚴格遵循施工工藝作業技術規程，重點檢測壓實度和平整度，保證半剛性基層材料的整體性能。 本文研究結果表明， 采用大厚度水泥穩定碎石半剛性基層一次性攤鋪施工技術，可有效確保公路基層整體施工質量和安全，提高公路平整度和壓實效果，從而延長公路使用壽命。