浅议三浙高速水泥稳定碎石的施工技术亮点

王洪伟

摘要：传统水泥稳定碎石施工技术在工程实践中会出现裂缝多、水泥剂量大等问题，为此，本文从垂直振动法入手，阐述了三淅高速在低剂量水泥稳定碎石施工中的技术亮点。实践证明，三淅高速低剂量水泥稳定碎石的施工工艺，有效的降低了水泥计量、减少或杜绝了裂缝的产生。

关键词：低剂量；垂直振动击实法；型钢立模；水泥浆喷洒车；双层连铺；离析；裂缝

1.工程概况

三淅高速是国家规划的高速公路网中侯马至十堰高速公路的重要组成部分，也是河南省公路规划中的西部重要大通道和伏牛山旅游高速公路。路线呈南北走向。路基宽24.5m。采用双向四车道。高速公路标准设计行车速度为80公里/小时。三淅高速是河南省建设难度最大、桥隧比最高、路面耐久性问题最突出的建设项目。该项目追求低碳、注重节能，全面贯彻了“绿色低碳”理念，在项目建设过程中“节能降耗、资源节约、环境友好、畅通耐久”。

我单位（中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司）承建的三门峡至淅川高速公路西坪至寺湾（豫鄂省界）段XSLM-1标段，工程起讫桩号为K0+000-K20+388，路线全长20.39km，位于河南省西峡县和浙川县境内，主线采用双向4车道高速公路标准建设。本标段有互通立交一处，为柳林沟枢纽互通立交（K0+000-K2+000）；有隧道六处，为后唐沟隧道、李家坪隧道、张马垭隧道、后湾1号隧道、后湾2号隧道和前湾隧道；主线上大桥22座。

由于桥隧比较高，水稳施工极其不连续，在施工过程中难度较大。

2.传统水泥稳定碎石施工技术实践中存在的问题

水泥稳定碎石基层在面层铺筑前出现大量裂缝的现象，已司空见惯：水泥剂量应达到5～6%以上，几乎成为共识；施工后的水泥稳定碎石基层表观密实、特别是光滑，事实上已成为质量控制的重要标准：工程中为达到设计强度指标及保证路面芯样完整，提高水泥剂量几乎成为最有效的手段：现场芯样无侧限抗压强度往往远大于室内静压法成型试件强度的原因，即室内成型方式与现场不匹配很少被考虑：现有压实设备下，无需对施工工艺严格控制也能达到较高的压实度。但正是在这些情况下，基层的压实反而被忽视。

3.垂直振动法在抗裂配合比设计及施工中所起到的作用

垂直振动击实仪的原理：垂直振动击实仪的激振器由对称于垂直平面的两个具有转速相等、方向相反的偏心块构成。当电机工作时，振动轴带动两偏心块高速转动产生离心力。两偏心块产生的离心力水平分量相互抵消、垂直分量相互叠加，形成垂直方向的正弦激振力，使垂直振动击实仪在理论上产生垂直振动，并减少横向力的剪切作用，确保垂直振动击实仪的稳定性。

本项目水泥稳定碎石施工技术建立在重型击实方法和静压成型的基础之上，采用垂直振动法，通过与重型击实法相比，最大干密度提高到1.02-1.05倍，最佳含水率减少了0.5-1.5%，明显地提高了压实效果和压实质量，此试验方法试验设备采用垂直振动压实仪，以绘制这些材料在振动击实条件下的含水量一干密度曲线，从而确定其最佳含水量和最大干密度。使得与当前施工设备相适应：如何制备适用于无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度、间接抗拉强度、室内抗压回弹模量、动态模量、劈裂模量等试验的圆柱体试件，确保试件物理力学陛能与实际相符。

施工过程中，每天开盘前，应检测原材料级配及天然含水率，验证混合料配合比的准确性及稳定性。现场拌合站集料清洁度、矿料级配控制、搅拌方式及现场摊铺碾压等存在较大变异性，因此，通过试验段的验证后，结合现场施工水平，严格控制集料清洁度、混合料级配、拌合含水率、拌合均匀性及压实度等，确定施工配合比。

本项目实际施工时，水泥稳定碎石底基层配合比集料比例为：19-37.5mm碎石：9.5-19mm碎石：4.75-9.5mm碎石：石屑=37：21：13：29，外掺水泥为3%，最佳含水量为4.4%，最大干密度为2.498g/cm3；水泥稳定碎石基层配合比集料比例为：19-37.5mm碎石：9.5-19mm碎石：4.75-9.5mm碎石：石屑=40：18：10：32，外掺水泥为3.5%，最佳含水量为4.6%，最大干密度为2，501g/cm3。

通过此方法，强嵌挤骨架密实级配，可提高强度11%，有利于提高材料抗裂性能；提高密度（平均为3.3%）。可提高强度33%。也有利于提高材料抗裂性能；同时加强施工控制，尽量使施工接近于设计结果，加强检测，采取措施减少离析，确保工程质量均匀性，重视碾压与养生。也可增强抗裂性能。

4.三浙高速水泥稳定碎石施工技术亮点

4.1边部处理

本项目基层或底基层边缘采用型钢立模支撑，考虑到现场施工进度、工人操作难易、基层及底基层厚度等外在因素，将型钢模板设计为3米一节的18em槽钢，槽钢四角及中间顶部加焊2cm长φ20圆套管，支撑采用φ18圆钢与50角钢相组合的形式，锚固采用50cm长φ20圆钢，详见图1。

采用型钢立模施工后，边部派一工人洒水泥浆，所示，保证了基层或底基层边缘压实度，外观整齐划一，同时可以提高施工速度，且可循环利用、节约混合料。

4.2层间结合

本项目水泥稳定碎石设计为三层：18cm厚底基层、17cm厚下基层和17cm厚上基层。为了保证施工质量，必须保证层间结合，所以基层摊铺前1小时对下承层洒水泥浆，水泥浆浓度通过试验确定，以便于喷洒为原则，且折合成水泥为1.0～1.2kg/m2或1袋/50m2。同时，水泥浆洒布进度应确保摊铺时作业面下的水泥浆未达到初凝状态为准。为确保喷洒均匀，本项目采用专用2t水泥浆喷洒车喷洒水泥浆，如图2所示。

4.3双层连铺

本项目桥隧比较大，为此水稳施工时很不连续，为保证施工质量与进度，当路基段落短于200m时，水泥稳定碎石基层可以分层连续施工，但两层施工间隔时间不超过4h。

连铺施工过程中，减少了施工设备的调运，提高了施工进度；7d后取芯效果理想，层间结合紧密，得到了河南省质监站的多次好评，保证了施工质量。

4.4离析控制

4.4.1拌和

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，必须配备带活门漏斗的料仓，装车时车辆前后移动，分三次装料，避免水泥稳定碎石混合料离析。料斗内应加设高度不低于50cm十字型分料板，以减少粗细集料离析。

4.4.2运输

水泥稳定碎石出厂时应在过磅单上注明出厂时间，从装车出厂（发料）到运输至工地摊铺（收料），总时间不得超过2小时。所有超时的混合料应报废，不得摊铺。车上的水泥稳定碎石混合料用苫布进行覆盖，以减少水分损失。

4.4.3摊铺

螺旋分料器不应安装在高位：螺旋分料器与前挡板刮板和熨平板之间间隙不应大于25cm；应采取措施如设塑料或橡胶挡板等降低前挡板离地高度：前挡板刮板两端安装塑料或橡胶挡板等，以防止两端混合料自由滚落。摊铺机后面应设专人消除粗细集料离析现象，如图3所示，特别应该铲除局部粗集料“窝”，并用新拌混合料填补。

5.结束语

实践表明，三浙高速项目水泥稳定碎石采用强嵌挤骨架密实级配，从配合比设计到施工现场控制采用垂直振动击实法，有效的模拟施工现场，从拌和、运输、摊铺、碾压和养生等过程中控制住离析，可以有效减少或杜绝裂缝的产生。如果日后推广此施工技术，从经济效益方面。以三淅高速为例，可节省水泥约30%，即节省水泥500～660吨/km，减少裂缝80%以上，节省养护费4～6万元，（km·年）；从社会、环境效益方面，可减少路面养护，确保交通畅通，具有显著的社会效益。减少CO2排放，具有显著的环境效益。