試析公路路面工程水泥穩定碎石基層施工

摘要 針對公路路面工程水泥穩定碎石基層施工技術及其質控措施，文章結合鎮廣高速王通段高速公路工程實例，分析了水泥穩定碎石基層的材料組成、作用與特點，闡明了該基層類型對于提升路面結構穩定性和耐久性的重要性，詳細闡述了水泥穩定碎石基層的施工工藝和質量控制措施。結果顯示，案例工程通過上述施工技術取得了理想的施工效果，對類似工程項目具有一定參考價值。

關鍵詞 公路路面；水泥穩定碎石；基層施工；質量控制

中圖分類號 U416.2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0154-03

0 引言

在當代交通基礎設施建設中，公路路面工程的質量直接關系交通運輸的效率和安全。水泥穩定碎石基層作為一種廣泛應用于公路建設的材料，其性能的優劣對路面結構的穩定性和耐久性具有決定性影響。該文旨在深入探討水泥穩定碎石基層的材料特性、施工工藝及其質量控制方法，以期為公路工程設計與施工提供理論依據和實踐指導。通過對水泥穩定碎石基層的綜合分析，該研究不僅有助于提升路面工程的施工質量，而且對于延長公路使用壽命、降低維護成本具有重要意義。

1 水泥穩定碎石基層概述

1.1 水泥穩定碎石的定義與組成

1.1.1 水泥穩定碎石的定義

水泥穩定碎石基層是一種由骨料（碎石）、水泥和水按一定比例混合而成的復合材料，其主要功能是作為路面結構的承載層，提供必要的支撐和穩定性。水泥穩定碎石基層是指通過添加適量的水泥作為穩定劑，對骨料進行黏結和固化處理，從而形成具有一定強度和穩定性的基層材料。

1.1.2 水泥穩定碎石的組成

水泥穩定碎石基層的組成主要包括以下幾個部分[1]：

（1）骨料（碎石）。骨料是水泥穩定碎石基層的主體材料，通常采用質地堅硬、耐磨損、清潔且粒徑分布良好的碎石。

（2）水泥。水泥在水泥穩定碎石基層中起到黏結骨料、提高整體強度的作用。

（3）水。水是水泥水化反應的必要介質，其用量需嚴格控制，以保證混合物的工作性和硬化后的強度。

（4）外加劑（可選）。在某些情況下，為了改善混合物的工作性或提高最終產品的特定性能，可能會加入減水劑、緩凝劑等外加劑。

1.2 水泥穩定碎石基層的作用與特點

水泥穩定碎石基層在公路路面結構中扮演著至關重要的角色，作用與特點可從以下幾個方面進行分析：

（1）水泥穩定碎石基層的主要作用是為路面提供一個堅固、穩定的支撐平臺。通過使用水泥作為穩定劑，骨料（碎石）之間的黏結力得到顯著增強，從而形成了一個具有較高承載能力和抗變形能力的復合結構層。

（2）水泥穩定碎石基層具有良好的耐久性。由于水泥的存在，該基層能夠在各種環境條件下保持其物理和力學性質，以抵抗水損害和凍融循環的影響。

（3）水泥穩定碎石基層的施工相對簡便，且對環境的適應性強。它可以直接在路基上鋪設，也可以作為舊路面改造的一部分。

（4）水泥穩定碎石基層還具有良好的工作性和可調性。通過改變水泥用量、骨料級配和混合水量，可以根據設計要求調整混合物的性能，以適應不同的工程條件和交通荷載要求。

1.3 水泥穩定碎石的耐久性分析

水泥穩定碎石的耐久性分析主要體現在以下幾個方面[2]：

（1）水泥穩定碎石基層的抗水損害能力是其耐久性分析中的關鍵因素。水泥與骨料的黏結作用能夠顯著降低水分對基層材料的侵入，減少因水損害導致的材料松散和強度下降。

（2）抗凍融性能是評估水泥穩定碎石基層在溫差變化較大環境下穩定性的重要指標。水泥穩定碎石基層中的水泥基質能夠吸收并緩解由于水分凍結膨脹引起的內部應力，減少凍融循環對基層結構造成的破壞。

（3）抗疲勞破壞能力反映了水泥穩定碎石基層在重復荷載作用下的耐久性。水泥穩定碎石基層具有較高的抗壓強度和抗彎拉強度，能夠承受車輛重復行駛產生的動態荷載，從而延緩疲勞裂紋的產生和發展。

（4）水泥穩定碎石基層的抗化學侵蝕能力也是其耐久性的重要組成部分。水泥穩定碎石基層中的水泥基質具有一定的堿性，能夠中和酸性物質的侵蝕，保護骨料免受化學損害。

2 水泥穩定碎石基層施工技術分析

2.1 項目概況

該項目為鎮廣高速公路王通段A標路面工程，起訖樁號為K0+000～K36+925，全長36.925 km，項目按照雙向四車道的高速公路標準建設，路基寬度為25.50 m，瀝青混凝土路面，主線結構層組成為4 cm改性瀝青瑪蹄脂碎石SMA-13上面層+6 cm中粒式改性瀝青混凝土AC-20C中面層+6 cm中粒式瀝青混凝土AC-20C下面層+改性瀝青同步碎石封層+20 cm水泥穩定碎石基層+36 cm水泥穩定碎石底基層+15 cm級配碎石墊層，總厚度為87 cm。

2.2 施工工藝流程及技術要點

2.2.1 水泥穩定碎石基層施工工藝流程

水泥穩定碎石基層施工工藝流程如圖1所示。

2.2.2 水泥穩定碎石基層施工技術要點

水泥穩定碎石基層施工技術要點主要包括以下內容[3-4]：

（1）施工準備。施工攤鋪前，首先使用人工清掃底基層，然后適量灑水。

1）中線、邊線控制。在底基層頂上進行了中線放樣，計算設計寬度，然后用石灰標出鋪筑層邊緣的位置。

2）標高控制。采用3D智能攤鋪工藝進行控制，施工時架設好的全站儀將捕獲的MT900坐標通過數據電臺實時傳送至攤鋪機控制系統的CB460控制箱，顯示控制箱（CB460）接收到的數據，并同設計數據進行對比后再將高層修正信息傳遞至自動控制箱。這時，由控制箱發出指令，通過液壓閥驅動液壓油缸使牽引大臂產生一定量的位移，通過左右牽引點位置改變引起熨平板在相應方向的垂直運動，從而使填筑產生坡度和高程變化，以彌補路面波動，實現所要求的路面平整度，滿足攤鋪設計要求。

3）試驗準備。試驗室對進場原材料進行檢驗，嚴格執行生產配合比確認制度，當天的生產配合比在報監理試驗室簽字確認后方可開盤。開展配合比設計，基層：1#料（20～30 mm）∶2#（15～20 mm）∶3#料（10～15 mm）∶4#料（5～10 mm）∶5#料（0～5 mm）=22∶26∶10∶10∶32，最佳含水量為5.4%，最大干密度為2.377 g/cm3，水泥劑量為3.5%，7 d無側限抗壓強度≥4 MPa。

4）機械、輔助工具準備。攤鋪機拼裝寬度為12 m，最大攤鋪寬度為12.8 m，均能滿足鋪筑寬度的要求；攤鋪機已安裝防離析橡膠擋板且保證有足夠的長度；壓路

機已配備防黏輪的鋼絲繩。

（2）混合料拌和：

1）裝載機裝料不得低于清倉線以下，避免底部材料可能存在粉塵含量超標而影響混合料的質量。

2）拌和機的生產能力為500 t/h。采用3臺裝載機同時上料，以確保拌和機各倉集料充足且相互間的數量協調。

3）每天開拌前，應確認拌和機的工作系統是否處于完好狀態，所設定的拌和參數與當天生產混合料的類型和施工配合比相匹配。

4）每天開拌后，應在水穩拌和機輸送皮帶處安排一名有經驗的試驗人員全程觀測混合料情況，并按規定取混合料試樣進行級配、含水量及水泥劑量的檢查，發現異常情況，應及時預警、解決處理。

5）拌和機控制含水量的方式：在第一個拌缸內采用電子計量的方式控制含水量。

（3）混合料運輸：

1）混合料運輸配置的自卸運輸汽車輛數量，應根據現場實際情況確定。

2）每天開工前，應檢驗運輸車輛的完好情況，裝料之前車廂清洗干凈。

3）裝料時，指揮車輛分前、后、中、前、后五次裝料，避免混合料離析。

4）所有車輛均配備自動覆蓋篷布，在裝料結束后立即進行覆蓋，以減少水分損失。

5）發料時地磅房出具發料單，內容包括混合料類型、車號、出料時間、重量等。運至現場后由現場收料人員核對查收。

6）運輸至試驗段鋪筑現場，在掉頭區進行倒車至攤鋪區，在前車卸料至3/4后，在現場人員指揮下方可揭開篷布，然后緩慢倒車至攤鋪機料斗，以避免自卸車撞擊攤鋪機，造成不必要的損傷。

（4）混合料攤鋪：

1）采用3D智能攤鋪技術，在攤鋪機起步前應使用表面檢查對中桿，測量攤鋪機起步墊方木的高程，保證方木頂高程滿足設計的高程規范；攤鋪機放下熨平板后，激活UTS引導，攤鋪機起步1 m后，及時測量基準點位置的高程，并在CB460內進行基準校正；若發現橫坡不對，應及時在CB440內進行橫坡校準；使用表面檢查對中桿，對虛鋪表面進行檢查，若發現高程誤差過大，攤鋪機應立即停機，及時在CB440、CB460內進行數據調整，調整后攤鋪機方可繼續行走，對表面再次進行跟測，查看調節后的表面高程情況。

2）準備開始攤鋪時，在施工現場等候卸料的運料車至少有4輛，螺旋布料器中軸距地面30 cm，葉片半徑20 cm，螺旋布料器中混合料厚度為30 cm，保證至少有2/3埋置于混合料中。

3）攤鋪機夯錘的擋位設定為4.6 Hz，仰角為21 °，調好螺旋布料器兩端的自動料位器，并使料門開度、鏈板送料器的速度與螺旋布料器的轉速相配。

4）攤鋪機推動汽車前進，進行逐車攤鋪。卸料時運輸車駕駛員應聽從現場指揮人員的指揮，不得隨意移動車輛，不得擅自離開駕駛室。攤鋪機行走速度為2.5 m/min，以避免攤鋪機出現停機待料的情況發生。

5）正常攤鋪時，攤鋪機夯板的振搗頻率與攤鋪機熨平板仰角無須調整。每攤鋪完一車混合料，應由人工先將攤鋪機料斗及兩側的混合料提前鏟倒刮料板內，以避免因混合料掉落到履帶下而影響攤鋪層的平整度。

（5）混合料碾壓：

1）開始碾壓前，壓路機用水車將前后輪清洗干凈，避免開始碾壓時壓路機輪帶入泥土而污染施工層。

2）底基層攤鋪后應在全寬范圍內碾壓，一次碾壓長度控制在50 m。壓路機前進及后退碾壓為一遍，每遍靜壓時壓路機應重疊1/2輪寬，而每遍振壓時壓路機應重疊1/3輪寬。施工現場應分別設置攤鋪區、初壓區、復壓區、終壓區相應的標識。

3）壓路機碾壓至倒數第二遍時，現場試驗人員應立即對壓實度進行檢測。

4）壓路機碾壓時，遵循先輕后重、先慢后快、由低到高的原則進行碾壓，每個碾壓長度控制在50 m；碾壓停機位置呈45 °階梯狀，最后由壓路機沿45 °階梯狀斜向碾壓收掉輪跡；出現個別擁包時，應專配工人進行鏟平處理。

5）碾壓過程中，應表面保持濕潤，未發現“彈簧”、松散、擁包等現象。壓路機停車應錯開，相隔間距約3 m，并停在已碾壓好的路段上，且靠近路肩位置。

6）為保證基層平整度，應設置專人在壓路機靜壓后用三米直尺檢測平整度，對不合格的地方及時進行處理，特別是碾壓接頭位置，直至壓路機處理合格后才進行下一碾壓段的碾壓。

（6）接縫處理：

1）碾壓完成后，應用三米直尺檢查平整度，并將已碾壓密實且高程和平整度符合要求的末端用白灰進行標記，以切成與路中心線垂直向下的斷面，切縫距離碾壓末端不小于30 cm。

2）水泥穩定碎石混合料攤鋪時不宜中斷，如因故中斷時間超過5 h，則應設置橫向接縫。

（7）灑水養生。底基層施工完畢后，應及時用灑水車灑水潤濕并覆蓋高分子節水保濕養生膜進行養生，養生時間不少于7 d，以保持表面潮濕。

3 結語

水泥穩定碎石基層作為公路路面結構的重要組成部分，其性能的優化和質量控制是確保公路工程質量的關鍵。該文通過對水泥穩定碎石基層的詳細分析，揭示了其在公路建設中的應用優勢和潛在挑戰。同時，針對施工過程中可能出現的質量問題，該文提出了一系列切實可行的對策和建議。未來的研究應進一步探索新型材料和先進技術的應用，不斷提升水泥穩定碎石基層的性能，以適應更加復雜多變的交通環境和更高層次的工程需求。通過持續的技術創新和嚴格的質量管理，有望實現公路工程的長期穩定和可持續發展。

參考文獻

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收稿日期：2024-02-02

作者簡介：冉鵬成（1988—），男，本科，工程師，從事項目建設管理工作。