浅谈水泥稳定碎石底基层施工质量控制

李小雷

【摘 要】水泥稳定碎石因具有良好的整体性、水稳定性和抗冻性，还具有早期强度高、强度增加快、成本低廉的特点，因此广泛应用于高速公路的底基层、基层，它是利用水泥的水硬性与级配碎石拌合，按嵌挤原理摊铺压实，并经进一步硬化而形成的一种半刚性路面结构。由于水稳料中含有水泥等胶凝材料，所以要求整个施工过程必须在水泥终凝前完成，并且一次达标，否则不易修整。因此要求施工中加强施工组织和计划管理，使水稳的施工工艺、施工方法不仅满足工程质量的要求，同时应符合机械化施工的需要。本文以水泥稳定碎石底基层施工为例，从材料的选用、配合比的设计、施工工艺等方面阐述了水泥稳定碎石施工的各环节对质量和进度的影响，提出了相应的控制措施。

【关键词】水稳；碎石；基层；质量；控制；措施

1水泥稳定碎石底基层混合料组成设计

底基层是道路的主要承重部位，其质量的好坏直接影响路面的强度、使用质量和使用寿命。因此，底基层结构材料必须有足够的强度和刚度，足够的水稳性和足够的抗冲刷能力。

水泥稳定碎石正式施工前要进行水泥稳定碎石混合料组成设计，就是按照设计和规范对水泥稳定碎石用原材料的技术要求，结合当地的实际情况，去选择符合要求的各种规格的集料和水泥结合料。通过试验确定各种集料的掺配比例，确定水泥结合料的种类和使用数量，以及混合料的最大干密度、最佳含水量和强度等。通过材料的组成设计，能保证所设计的混合料的各项技术指标都满足设计要求，能保证实际使用的材料符合规定的技术要求，并能通过对集料级配的优化，确定最佳的水泥用量，降低施工成本。

1.1材料

1.1.1水泥

水泥稳定碎石可用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山硅酸盐水泥，但不能选用快硬、早强和受潮变质的水泥。选用水泥初凝时间不得短于3h，终凝时间不短于6h。按照《公路工程水泥混凝土试验规程》检验所选水泥的各项指标，水泥的主要试验项目有：安定性试验；细度、稠度试验；初凝、终凝时间。

1.1.2水

水为可饮用水

1.1.3集料

水泥稳定碎石底基层中的碎石应质地坚硬、耐久、洁净、有良好的级配，碎石最大粒径31.5mm。细集料应质地坚硬、耐久、洁净、有良好的级配。

1.2配合比设计

根据规范要求，水泥稳定碎石底基层的7天浸水抗压强度应大于2.0MPa，需通过试验确定石料的掺配比例。按照集料的掺配比例，配制不同水泥剂量的混合料，并按照水泥稳定碎石底基层的设计要求进行组成设计。

若水泥稳定碎石底基层配比试验确定的水泥剂量小于设计的水泥剂量时，应采用设计要求的水泥剂量，若配比试验确定的水泥剂量等于设计的水泥剂量时，工地实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.5%。若通过配比试验，采用设计的水泥剂量不能满足设計抗压强度时，必须改善集料的级配，再采用设计水泥剂量重新进行试验，直至满足设计抗压强度为止。

水泥稳定碎石底基层混合料配比试验完成后，还应进行延迟时间对水泥稳定碎石的干密度和强度的影响试验。根据拟定水泥剂量的混合料的延迟时间与强度的关系曲线和要求达到的强度，确定施工时的容许延迟时间；或根据施工时的摊铺速度、碾压速度、运输能力和混合料的拌和能力确定施工时可以达到的延迟时间，再根据混合料的设计抗压强度，确定拟定水泥剂量的混合料的延迟时间是否满足要求。否则需要调整拟定的水泥剂量。

混合料的施工容许延迟时间与施工时间的气温有很大关系。气温越高，混合料的施工容许延迟时间就越短。因此，确定混合料的施工容许延迟时间必须考虑气温的影响。当试验确定的施工容许延迟时间大于2h时，施工中按2h作为容许延迟时间进行施工质量控制。

2施工过程控制

水泥稳定碎石底基层施工采用厂拌法集中拌制混合料，用摊铺机摊铺混合料。为保证摊铺宽度满足底基层的半幅设计宽度，避免设置纵缝；采用“双机联辅”作业。即在作业宽度内，用两台摊铺机一前一后联合施工，两台摊铺机速度一致，后台摊铺机的熨平板一端放在前面已摊铺的混合料上。

2.1施工工艺

2.1.1准备下承层

按《公路工程质量检验评定标准》要求对下承层（路床顶）进行验收，验收合格后，方可进行水泥稳定碎石底基层施工。

底基层施工前用压路机对已验收的路基进行3-4遍碾压检验。在碾压过程中，如发现过干、表层松散，应适当撒水。如土过湿，发现“弹簧”现象，应采取挖开晾晒、换填等措施进行处理。

2.1.2施工放样及侧模支立

⑴恢复中桩

采用全站仪恢复中桩，每10m设一中桩。然后根据水泥稳定碎石底基层的设计宽度，放出底基层的边线，并用水泥钉做标志。另每100米设一固定桩，标明桩位。

⑵高程测量

水泥稳定碎石底基层顶面标高，通过设于底基层两侧边线外20cm处的钢钎和摊铺机熨平板的横坡来控制，钢钎的高程采用两台水准仪联测，确保高程准确无误。

⑶安放基准线

基准线是和底基层顶面相平行的两条标高线，且与路基中线互相平行。摊铺机通过这两条标高线来控制水泥稳定碎石的摊铺厚度、纵坡和平整度。基准线采用安装在底基层两侧边线外20cm处的两条钢丝绳，钢丝绳直径为3mm。钢丝绳顶面的标高通过整10m桩号处的钢钎来控制，钢丝绳安装在钢钎的横杆上。每根钢丝绳的长度不大于200m，以减少钢丝绳自重下垂对摊铺层标高和平整度的影响。

⑷水泥稳定碎石底基层边线侧模采用20厘米宽钢模，钢模外用不小于50厘米长的φ8钢钎固定，钢钎插入路床尽可能深，以保证钢模在摊铺和碾压时不变形，以保证底基层的平整度。

2.1.3混合料拌和

⑴混合料采用厂拌法集中拌制，其生产能力应满足连续作业的需要。

⑵水泥稳定碎石拌和机安装调试正常后，请技术监督部门对电子计量系统进行标定，以保证水泥和集料的准确称量。

⑶在正式拌制混合料前，测量集料的实际含水量，并根据实际含水量，将试验室配合比换算成施工配合比。实际拌和时，混合料的含水量应较最佳含水量大2%～3%，以弥补混合料在运输和摊铺过程中的水分损失，保证碾压时混合料的含水量在最佳含水量和最佳含水量加1%之间。

⑷为避免料仓中的集料串料，料仓上口之间要用隔板隔开，上料用装载机的装料斗的宽度应小于料仓的上口宽度。

⑸拌制混合料时应严格控制水泥剂量，为保证混合料拌和均匀，拌和时间应尽量长，一般不小于1分钟。

⑹混合料出场前，安排试验人员及时进行检查，严禁不合格混合料出场。

2.1.4混合料运输

运输车辆的数量配置应综合考虑拌和机的生产能力，摊铺机的行使速度和运距等因素影响。确保水泥稳定碎石拌和楼和摊铺机的连续作业，避免拌和楼间断作业对混合料质量的影响和摊铺机无法正常连续行使对水泥稳定碎石平整度的影响。

2.1.5混合料摊铺

⑴摊铺机作业速度的选择

摊铺机的摊铺速度对施工各工序及摊铺质量影响极大，正确选择摊铺速度可加快施工进度，提高摊铺质量。如果速度加快，摊铺机振捣装置在振捣处的停留时间和振捣次数减少，从而影响摊铺层的密实度，造成摊铺层松散。同时，在拌和能力一定的情况下，摊铺速度过快，也容易造成供料困难，使摊铺机无法匀速行使，造成摊铺机熨平板的工作倾角不停的变化，使摊铺层表面时高时低。这两个方面将严重影响摊铺层的标高和平整度。

如果摊铺速度过慢，拌和设备的生产能力就无法达到最佳水平，影响施工进度造成施工施工成本增加。同时，因摊铺速度过慢，易使摊铺层表层出现台阶状，过早出现波浪、搓板等想象，不宜压实。根据拌和机的生产能力，可按下式大致算出摊铺机的行使速度，摊铺机在施工中的实际摊铺速度通过试验段来确定。

⑵摊铺厚度的确定和熨平板初始工作角的调整

要确定混合料的摊铺速度必须确定混合料的松铺系数，而松铺系数跟混合料经摊铺机振实后的密实度有关。摊铺机的强力熨平装置可使混合料摊铺层的密实度达到88%以上。混合料的预压实度越高，碾压对摊铺层平整度的影响就越小。但实践表明，预压实度密度太大，将影响摊铺机的行进速度，并容易在摊铺机顶面造成“拉裂裂纹”。所以预压实度宜为85～89%。根据摊铺层的预压实度即可推算摊铺层的松铺系数1.15～1.25，正式施工过程中采用的松铺系数由试验段确定。松铺系数乘以水泥稳定碎石的压实度即为摊铺厚度。

⑶粗细集料离析处理

在摊铺机后面应设专人清除粗细集料离析现象，此过程应一直延续到混合料碾压结束方可停止。具体方法是设一个3-5人的小组，携带一辆装有新拌混合料的小车，跟在摊铺机后面，及时消除粗细集料窝和粗细集料带（铲除粗细集料補以新拌的均匀混合料，或撒拌均匀的水泥细集料混合料，并与粗集料拌和均匀）。

2.1.6混合料的碾压

水泥稳定碎石混合料的压实主要是克服颗粒间的内摩擦力，需选用振动压路机作为主导压实机械。根据实践和研究表明，水泥稳定碎石混合料的压实要经历三个阶段：塑性阶段、弹塑性阶段、弹性阶段。对应的压实过程分别为：初压、复压、终压。

初压为塑性阶段。在此阶段，经过摊铺机摊铺的的混合料虽有较高的密实度，但混合料颗粒之间仍有较多和较大的空隙。如选用振动压实很容易引起混合料的推移，破坏摊铺层的平整度，并造成表层压实度很高而深层达不到规定的压实度。此阶段应采用静力压实使摊铺层混合料稳定，为复压创造条件。

复压为弹塑性阶段。混合料经过初压后，颗粒间已不存在较多和较大的空隙，颗粒处于暂时平衡状。此时颗粒间互相嵌挤，并达到一定的密实度，要使颗粒之间进一步挤密，需要克服颗粒间的内摩擦力，这就需要较大的压实力和压实功。为此，应选用振动压路机压实，其振动时的激振力能使被压实材料产生共振，从而使被压实材料的内摩擦力急剧减小，剪切强度及抗压阻力变小，使混合料很容易进一步压实。碾压时，压路机每次重叠1/3-1/2轮宽。碾压速度根据摊铺速度确定，但应控制在1.5-3km/h范围内。另外振动压路机的振动频率和振幅对压实度和平整度影响较大，根据实践证明，对于水泥稳定碎石混合料的压实应选用高频率低振幅。振动频率为40-50Hz，振幅应为0.4-0.8mm。

终压为弹性阶段。这一阶段混合料颗粒间已达到最大程度的挤密和挤紧，若继续振动碾压，压实层基本不再吸收压实功，并容易造成颗粒压碎。但经过初压和复压，压实层表面有浅的表面裂缝和局部留有轮迹。而胶轮压路机压实时形成的压实表面的分力，对压实材料产生搓揉作用，能有效消除表面裂缝和轮迹。并且胶轮压路机的轮胎具有弹性，加之轮胎的弹性悬挂与摆动，使各轮胎负荷相同，使被压实段密度均匀。胶轮压路机轮胎变形，与被压表面接触面积大，在压实区域的时间长，可进一步增加压实深度和密实度，有利于提高压实层的整体强度。

施工过程中，两台摊铺机的摊铺层同时碾压，碾压从路基低处向高处进行，为保证每个碾压作业段接头处的平整度，碾压接头应形成锯齿形状，不能在同一断面压齐，在碾压下一作业段时，压路机在接头处错成斜向45°压平锯齿形后再按正常碾压方法碾压。压路机在行走中开启振动，停车时先关闭振动再停车。在作业区段内压路机不得急刹车，碾压至端头时，需先关闭振动使压路机自动溜车至端部，下一碾压段时，将溜车段重新碾压。

碾压工作段长度的确定。采用厂拌法施工应严密组织好流水作业，碾压工作段可以看作是流水段，应综合考虑拌和机的生产能力、自卸车的运输能力、摊铺机的作业速度和压路机的工作效率，使运输、摊铺、碾压在工作段上形成流水。但必须顾及到从加水拌和到碾压终了的延迟时间（采用厂拌法时不应超过2-4h），还应考虑混合料从运输到摊铺后的水份散失情况，保证碾压时混合料处于略大于（0.5-1）%最佳含水量。由此确定工作段长度一般为30-50m。

2.1.7接缝处理

在水泥稳定碎石施工中，每个工作日结束或因故造成施工中断时间超过容许延迟时间时，应将摊铺机驶离摊铺层末端设置横向施工接缝。横向施工接缝处理的好坏直接影响到该处底基层的平整度、压实度和强度。施工接缝处理方法如下：

⑴人工将摊铺层末端含水量合适的混合料清理整齐，仅靠混合料末端安放方木作为模板，方木的高度与混合料的压实厚度相同，整平紧靠方木的混合料。

⑵将方木模板支撑到离混合料大约4m的摊铺机上，将混合料碾压密实。

⑶在重新开始摊铺之前，将方木除去，并将下承层表面清扫干净。

⑷摊铺机返回已压实层末端，重新开始摊铺混合料。

⑸如摊铺中断时间超过容许延迟时间后，未按上述方法及时处理横向接缝，则应将摊铺机附近及其下面未压实的混合料铲除，并将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成与路中心线垂直向下的断面，然后再摊铺新的混合料。

2.1.8养生及交通管制

水泥稳定碎石底基层在碾压完成并经压实度检查合格后，立即养生，养生采用薄膜覆盖，养生器不少于7天，养生期内，除洒水车外，应封闭交通。养生期结束后，表面及时清理干净，并尽快进行下层施工，以防干缩开裂。

2.2施工注意事项

⑴雨季施工时，应注意天气变化，做好防雨措施，防止已拌和好的混合料遭雨淋。降雨时，已摊铺的混合料应尽快压实，如果来不及压实，应及时清除。

⑵应严格控制各工序的作业时间，保证运输道路畅通，加强施工机械的检查和保养，以减少因运料不及时和机械故障造成施工时间过长带来的损失。

⑶下雨时，细集料应及时覆盖，减少因细集料过湿而不能顺利的从料仓流出对配料准确性的影响。

⑷为减少底基层裂缝的产生，避免对路面的破坏。在进行配合比设计时应注意以下两点：

a、增加混合料中粗集料的含量，在保证强度的前提下，尽可能减少水泥用量以减少干缩裂缝。

b、0.075mm以下的细集料应严格控制或不用。

⑸在底基层施工完成后，及时进行下一层的施工或采取有效的养护措施。

3结论

水泥稳定碎石施工中按照以上所述加强控制，工程质量符合《公路工程质量检验评定标准》和设计要求。但在实际施工过程中应在以下方面加强监控：

3.1原材料的控制

严格控制粒径小于0.075颗粒的用量以及碎石中的含泥量。因粒径较小或含泥量过大将延长混合料的延迟时间，使混合料强度降低。

3.2混合料的拌和

混合料拌和时其含水量应较最佳含水量大2%～3%，应考虑：

⑴水泥正常水化时所需水份。

⑵混合料含水量增加时，在振动压路机作用下，部分水泥浆被提至基层表面，从而使基层表面整体性得到提高，更加平整、密实。

⑶水份蒸发会损失部分水量。但含水量不宜过大，实际含水量较高时其压实度很难满足规范要求。

3.3混合料摊铺

充分利用摊铺机的强力熨平装置，提高预压实度，减小松铺系数，减少对平整度、厚度、高程的影响。一般预压实度85%～90%，预压实度较小则松铺系数较大，而摊铺机的最佳摊鋪厚度不超过28cm，松铺厚度超过摊铺机的最佳摊铺厚度时，容易造成水泥稳定碎石表面坑洼不平，厚度、平整度不符合要求。但预压实度不宜超过90%，预压实度太大将影响摊铺机的行进速度，并容易造成在摊铺顶面造成“拉裂裂纹”。

3.3混合料碾压

施工中应充分考虑碾压速度、碾压方式对水泥稳定碎石平整度的影响，压路机采用高频底幅方式行走。压路机在行走中开启振动，停车时必须先关闭振动，碾压至端头时不得急刹车，必须关闭振动后使压路机自动溜车至端部，下一碾压段时，将溜车段重新碾压。