浅谈水泥稳定碎石基层施工及质量控制

袁如英

(江苏金堰交通工程有限公司，江苏 泰州225500)

0 引言

由于水泥稳定碎石基层具有良好的力学性能和整体性、稳定性（水稳定性和温度稳定性）、耐久性和抗冻性及与面层结合好的技术特点，且料源广泛，可就地取材，便于原材料和混合料的加工，易于机械摊铺操作，因此被广泛应用于修建高等级公路路面基层（底基层）。为了保证水泥稳定碎石基层满足设计规定和使用要求，除结构设计合理，路基强度满足要求外，重点是抓好水稳碎石基层的原材料选择、混合料组成设计、施工质量控制及养护管理等环节。

1 混合料组成设计

1.1 原材料

1）水泥：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可用于拌制水泥稳定碎石混合料，宜采用强度等级不低于42.5 级的早强、缓凝水泥，3d 胶砂强度应不小于18MPa。受外界影响而变质的水泥不得采用。水泥各龄期强度、安定性等应符合规定；水泥初凝时间应不小于3h，终凝时间不小于6h。

采用散装水泥，在水泥进场入罐时，要停放7d，安定性合格后才能使用；夏季高温作业时，水泥温度不能高于50oC，否则，应采用降温措施。

2）碎石：碎石的最大粒径为31.5mm，宜按粒径19－31.5mm、9.5－19mm、4.75－9.5mm 和0－4.75mm 四种规格备料。

碎石压碎值应不大于28%，粗集料针片状含应不大于18%（宜不大于15%）。碎石中小于0.6mm 的颗粒必须做液限和塑性指数试验，要求液限小于28%，塑性指数小于9。

规范规定级配为悬浮密实型，实践证明该级配易产生早期裂缝，规范级配如表1 所示。

表1 水泥稳定碎石混合料中合成碎石的颗粒组成（规范范围）

后经多年实践总结，现在工程中常用的是骨架密实型级配，水泥稳定碎石的粒料越粗，强度越高，稳定性越好，预防温缩、干缩裂缝的能力越强。合成碎石的颗粒组成应符合表2 规定。

表2 水泥稳定碎石混合料中合成碎石的颗粒组成

3）水：凡饮用水皆可使用，遇到可疑水源，应委托有关部门化验鉴定。

1.2 混合料组成设计

1）取工地实际使用的碎石，分别进行水洗筛分，按颗粒组成进行计算，确定各种碎石的组成比例。要求组成混合料的级配应符合上表的规定，且4.75mm、2.36mm、0.075mm 的通过量应按近级配范围的下限。

2）取工地使用的水泥，按不同水泥剂量分组试验。一般水泥剂量按3.5%－5.5%范围，分别取4-5 种比例（以碎石质量为100）制备混合料（每组试件个数为：偏差系数10%－15%时9 个，偏差系数15%－20%时13 个），用重型击实法确定各组混合料的最佳含水量和最大干密度。

3）为减少基层裂缝，应做到三个限制：在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在减少含泥量的同时，限制细料、粉料用量；根据施工时气候条件限制含水量。施工中要求水泥剂量应不大于5.5%，碎石合成级配中小于0.075mm 颗粒含量宜不大于3.5%，含水量宜不超过最佳含水量的1%。水泥剂量宜控制在4.5 左右，因为水泥剂量太低，强度难以满足要求；而剂量过高时，混合料的收缩系数增大，裂缝增加。故水泥剂量一定要经过试配并结合现场调试合适之后确定。石料：石料的粗细直接影响水泥稳定碎石基层的强度、平整度和裂缝的产生。水泥稳定碎石的粒料越粗，强度越高，稳定性越好，预防温缩、干缩裂缝的能力越强。但粒料过于粗糙，则粒料间的粘接力不足，一旦车辆上路，表面层极易跑散，使得基层的平整度难以达到验收标准要求。如果粒料偏细，基层强度难以合格，而且石粉含量偏多时，水泥稳定碎石的收缩性增大，裂缝也就增多。

4）根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定碎石混合料，按要求压实度（重型击实标准98%）制备混合料试件，在标准条件下养护6d，浸水1d 后取出，做无侧限抗压强度试验。

5）水泥稳定碎石试件的标准养护条件是：将制好的试件脱模称重后，应立即用塑料薄膜包覆，放入养护室内养生，养护温度为（20±2）oC。养生期的最后1d（第7d）将去掉薄膜试件浸泡水中，在浸泡水之前，应再次称试件的质量，水的深度应使水面在试件顶上约2.5cm，浸水的水温应与养护温度相同。前6d 养生期间试件水份损失应不超过10g，超过此规定的试件，应予作废。

6）水泥稳定碎石7d 浸水无侧限抗压强度代表值R 代应不小于设计值（在3.0-5.0MPa 范围内）。设计值由施工图设计确定。

7）试件室内试验结果抗压强度的值按下式计算：

式中：R代为抗压强度代表值（MPa）；R 为该组试件抗压强度的平均值（MPa）；Za 为保证率系数，高速公路保证率95%，此时Za=1.645；Cv 为试验结果的偏差系数（以小数计）。

8）取符合强度要求的最佳配合比作为水泥稳定碎石的生产配合比，用重型击实法求得最佳含水量和最大干密度，经审批后，以指导施工。

2 现场试验段的施工

根据公路路面基层施工技术规范及国内外实践经验，高等级公路路面基层（底基层）施工前采用计划使用的机械设备和初步确定的混和料配合比铺筑试验是不可缺少的步骤。通过试验段的铺筑，获得最优化的生产配合比、合适的拌和时间、摊铺速度、压实机具的组合及碾压工艺、摊铺系数的确定及合适的作业长度等一系列控制参数，提出标准施工方法。除试验段强度及几何尺寸满足要求外，现场钻芯取样的完整性及强度也是控制的关键环节。试验段长度宜为100～150m，宜选用两种或多种不同的碾压组合，必要时可根据试验调整水泥用量及含水量。

3 施工工艺流程

准备下承层→施工放样→拌和→运输、摊铺→平整、测量标高→碾压→检测→养生。

3.1 准备下承层

石灰土用振动压路机静压1 遍。如发现表面松散时及时清理干净。务必保证下承层有足够的密实度及强度。否则，因下承层强度不足，底基层极易产生裂缝。最终反映到面层，影响面层的使用寿命。底基层石灰土高程采用拉线法来检查，确保水稳碎石摊铺厚度。摊铺前半小时进行洒水湿润。

3.2 施工放样

开始摊铺的前一天要进行测量放样，按摊铺机宽度与传感器间距，一般在直线上间隔为10m，在平曲线上为5m，做出标记，并打好厚度控制线支架，根据松铺系数算出松铺厚度，决定控制线高度，挂好控制线。用于摊铺机摊铺厚度控制线钢丝的拉力不小于800N。

3.3 拌和

水泥碎石混和料采用集中拌和连续生产。

开拌前，试验人员应实地取各种原材料，测定含水量（酒精灼烧法）。

算出混和料的含水量，再换算成施工配合比。

拌和楼操作人员每天在开拌前根据试验室提供的施工配合比进行机械预热，产量设定，施工配合比输入以及料仓、传送带等各项检查准备工作。

拌和楼设有6 个料仓，分别装粒径19－31.5mm、9.5－19mm、4.75－9.5mm 和0－4.75mm 四种规格，投料采用装载机连续投料方式，拌和时间约为10－20s，拌和楼的产量为300－400t/h。

拌和过程中注意事项：

1）每天开始搅拌前，检查场内各处集料的含水量，计算当天的施工配合比，外加水与天然含水量的总和要比最佳含水量略高2 个百分点。同时，在充分估计施工富余强度时要从缩小施工偏差入手，不得以提高水泥用量的方式提高路面基层强度。

2）每天开始搅拌之后，按规定取混合料试样检查级配和水泥剂量；随时在线检查配比、含水量是否变化。高温作业时，早晚与中午的含水量要有区别，要按温度变化及时调整，由于水泥稳定碎石在干燥空气中硬化时，随着水分的减少，体积将收缩变形，每隔一段距离产生均匀的干缩裂缝。水泥稳定碎石产生干缩裂缝的原因与其水泥、水和碎石集料都有很大的关系。一方面混合料在凝结硬化过程中，水泥与水起水化反应，消耗大量的水分。水泥含量越高，则消耗的水分越多。再者，水稳碎石在运输、施工过程中，蒸发散失的水分很多。

3）拌和机出料不允许采取自由跌落式的落地成堆、装载机装料运输的办法。一定要配备带活门漏斗的料仓，成品混合料先装入料仓内，由漏斗出料装车运输，装车时车辆应前后移动，分三次装料，避免混合料离析。

3.4 运输、摊铺

1）摊铺前应将底基层洒水湿润。

2）施工时应根据以往施工经验确定压实厚度，厚度在20cm 以内按一层摊铺，厚度超过20cm 分二层摊铺。

3）根据摊铺机与拌和楼的配套情况和拌和楼的生产能力，以及拌和场至工地的施工距离配足运输车辆。

4）摊铺前应检查摊铺机各部分运转情况，而且每天坚持重复此项工作。

5）调整好传感器臂与控制线的关系；严格控制基层厚度和高程，保证路拱横坡满足设计要求。

6）摊铺机宜连续摊铺。如拌和机生产能力较小，应采用最低速度摊铺，禁止摊铺机停机待料。摊铺机的摊铺速度一般宜在1m/min 左右。

7）在路幅较宽的基层混合料摊铺应采用两台摊铺机梯队作业，应保证其速度一致、摊铺厚度一致、松铺系数一致、路拱坡度一致、摊铺平整度一致、振动频率一致等，两机摊铺接缝平整。

8）摊铺机的螺旋布料器应有三分之二埋入混合料中。

9）在摊铺机后面应设专人消除离析现象，铲除局部粗集料“窝”，并用新拌混合料填补。

摊铺过程中的注意事项：①摊铺前如果石灰土表面干燥应洒水。②运输车在卸料时，派专人指挥倒车，运料车在摊铺机前10-30cm 左右挂空挡停车，由摊铺机迎上去推动前进。③摊铺时，操作人员控制好自动找平仪滑杆，并及时处理好前方遇到影响自动找平仪正常工作的因素（如遇到构造物时）。④与桥头搭板连接处应特别注意该处标高和平整度，摊铺机无法摊铺时，用人工摊铺，但须有经验人员指挥。⑤搭板上基层压实厚度不得小于15cm，施工时可以做成斜接头，在摊铺上基层和下面层前必须将松散的水稳碎石铲除。

3.5 碾压

1）每台摊铺机后面，应紧跟三轮压路机，振动压路机和轮胎压路机进行碾压，一次碾压长度一般为50-80m。碾压段落必须层次分明，设置明显的分界标志。

2）碾压遵循试铺路段确定的程序与工艺。注意稳压要充分，振压不起浪、不推移。压实时，遵循稳压（遍数适中，压实度达到90%）→轻振动碾压→重振动碾压→胶轮稳压的程序，压至无轮迹为止。碾压过程中，及时罐砂法检查压实度，不合格时，重复再压（注意检测压实时间）。

3）压路机碾压时应重叠1/2 轮宽。

4）压路机倒车应自然停车，不许刹车；换挡要轻且平顺，不要拉动基层。在第一遍初步稳压时，倒车后应原路返回，换挡位置应在已压好的段落上，在未碾压的一头换挡倒车位置错开，要成齿状，出现个别拥包时，应进行铲平处理。

5）压路机碾压时的行驶速度，第1-2 遍为1.5-1.7km/h，以后各遍应为1.8～2.2km/h。

6）压路机停车要错开，相隔间距不小于3m，应停在已碾压好的路段上。

7）严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车。8）碾压宜在水泥初凝前及试验确定的延迟时间内完成，达到要求的压实度，同时没有明显的轮迹。

9）为保证水泥稳定碎石基层边缘压实度，应有一定的超宽；对用方木或型钢模板支撑时，也应有一定超宽。

4 养护及交通管制

1）每一段碾压完成并经压实度检测合格后，应立即开始养生，养生宜采用不透水薄膜、湿砂、草袋、棉毯覆盖并洒水保湿养生，基层完成后也可采用沥青浮液养生，用量按0.8-1.0km/m2（指沥青用量）选用，分两次喷洒，避免基层长期暴晒。

2）养生期不宜少于7d，并应封闭交通，除洒水车辆外，严禁其他车辆通行，保湿养生至下一层施工前。

3）养生方法：应将麻布或透水无纺土工布湿润，然后人工覆盖在碾压完成的基层顶面，覆盖2h 后，再用洒水车洒水，或用土工布覆盖养生。7d 内应保持基层处于湿润状态。28d 内正常养护。养生结束后，应将覆盖物清除干净。

4）用洒水车洒水养生时，洒水车的喷头要用喷雾式，不得用高压式喷管，以免破坏基层结构，每天洒水次数应视气候而定，整个养生期间应始终保持水泥稳定碎石层表面湿润。

5 横向接缝处理

1）水泥稳定碎石混合料摊铺时，应连续作业，如因故中断时间超过2h，则应设横缝；每天收工之后，第二天开工的接头断面也要设置横缝；要特别注意桥头搭板前水稳碎石的碾压，如施工组织设计许可，建议先施工基层，后施工搭板。

2）横缝应与路面车道中心线垂直设置，接缝断面应是竖向平面。其设置方法：①压路机碾压完毕，沿端头斜面开到下承层上停机过夜；②第二天将压路机沿斜面开到前一天施工的基层上，用3m 直尺纵向放在接缝处，定出基层面离开3m 直尺的点作为接缝位置，沿横向断面挖除坡下部分混合料，清理干净后，摊铺机从接缝处起步摊铺；③压路机沿接缝横向碾压，由前一天压实层上逐渐推向新铺层，碾压完毕再纵向正常碾压；④碾压完毕，接缝处纵向平整度应符合规定要求。

6 结束语

本文通过施工实践总结了水泥稳定碎石基层的施工工艺和质量控制要点。实践证明，要取得合格的工程质量，必须做到严格执行《施工技术规范》的要求，细化技术方案，组织管理到位，精心控制好混合料的组成设计、施工过程各道工序、养生及交通管制等诸多环节，才能保证基层强度，减少裂缝的产生，提高水泥稳定碎石基层及各结构层的使用寿命。

［1］JTJ034-2000 公路路面基层施工技术规范[S].北京：人民交通出版社,2000.

［2］JTGE51-2009 公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].北京：人民交通出版社,2009.

［3］JTGE42-2005 公路集料试验规程[S].北京：人民交通出版社,2005.