某高速公路水泥稳定碎石基层施工工艺

金 志 强

(山西长兴路桥工程有限公司，山西 长治 046000)

水泥稳定碎石基层是我国高等级公路选择采用最多的一种基层结构形式。随着我国经济的快速发展，交通量显著增加，很多投入使用的水泥稳定碎石基层沥青路面出现了一些早期破坏，其中半刚性基层裂缝导致路面反射裂缝较多，严重的甚至出现结构性破坏。

传统采用的静压成型法下，室内成型方式与现场碾压方式不匹配，难以保证工程质量。在基层施工中，压实度超百现象容易出现，在施工现场将压实遍数减少，以便达到降低压实度通过验收的目的。同时，为避免压实度超百减少压实遍数导致的基层强度不足，便增加水泥剂量使得裂缝严重。

水泥稳定碎石混合料结构和性能与成型方法密切相关。很多工程实例表明，振动成型法下的压实效果非常接近施工现场的振动压路机压实度，用于对施工现场的压实方式进行精确模拟。与静压成型的混合料相比，振动成型法下的混合料物理性能和结构性能得到了显著提升。将其应用于水泥稳定碎石基层施工，在不增加设备投资的情况下，使用传统碾压方式，即可达到压实度。成型后的路面路用性能优越，具有足够强度和刚度，稳定性和抗冲刷效果好。

1 工程概述

在某高速公路施工中，水泥稳定碎石基层采用振动成型法进行配合比设计，底基层总厚度20 cm，宽度10.40 m，配合比19 mm～31.5 mm∶9.5 mm～19 mm∶4.74 mm～9.5 mm∶0 mm～4.75 mm=30%∶30%∶15%∶25%，水泥剂量4.2%，最佳含水量为4.4%，最大干密度2.44 g/cm3，松铺系数1.35，碾压作业段长度为60 m，压实度按98%控制，混合料从搅拌到碾压控制在2 h之内。

采用振动成型法进行混合料设计中，振动总时间为2 min，使用30 Hz振动频率，7 500 N激振力，140 kPa静面压力，1.4 mm振幅，偏心块夹角30°。

2 原材料及配合比设计要求

在振动成型法下，通过使用振动压实机(如图1所示)使用相关参数制备成振动成型试件，从而确定混合料最大干密度、无侧限强度的一种室内试验方法。振动参数主要包括频率、静压力、激振力、振动时间等。

1)水泥。水泥稳定碎石结构层对原材料要求较高。要求的水泥强度等级不得低于32.5级。

对水泥进行凝结时间测定。一般要求初凝和终凝时间分别按3 h和6 h进行控制，以保证混合料施工时间充足合理。

2)集料。各规格集料须满足技术规范和设计文件中物理力学性能要求。过大的粒径容易导致混合料离析，要求碎石粒径不大于37.5 mm。

针片状含量不大于20%，压碎值不大于30%，塑性指数小于6、硫酸盐含量须控制在0.25%以内。对于碎石粒径小于0.6 mm，须进行液限和塑性指数试验，液限要求不超过28%。在0 mm～4.75 mm料中，0.075 mm通过量须小于15%。

3)配合比组成设计。大量的研究表明，水泥稳定碎石基层中裂缝形成的三大因素分别是水泥剂量、细集料含量和含水量。在配合比设计中，应予以严格控制。

水泥稳定级配碎石混合料组成设计包括原材料质量检验，混合料级配组成设计，确定必需的水泥剂量和混合料的最佳含水量等。实际采用的水泥剂量以室内试验确定剂量适当增加，采用集中厂拌法施工，最多不超过0.5%。

混合料试验包括重型击实、水泥剂量、无侧限抗压强度、延迟时间等。

试验结果表明：振动成型机激振力大，振动时集料有一个重排过程，集料间互相填充嵌挤，制成的试件无侧限抗压强度比静压法大，内部密实(见图2)，吸水率要比静压法小很多。

3 施工工艺

3.1 施工准备

主要包括施工机具进场，须配备一定余量的运料车、摊铺机和压实机等设备，以确保施工连续不间断。进行相关机具的工前保养、试机等，对障碍及时进行维修，杜绝因机具问题影响施工进度或影响施工质量。

设置施工段的通行线路，设置标志、标牌进行交通管制。

3.2 下承层处理

对底基层各项技术指标进行验收，确保符合要求，将作业面浮土、积水等予以清除。在施工前，洒水湿润，并由压路机碾压一遍，保证底基层平整密实。

提前1 d测量放样，对施工段进行中桩恢复，用红油漆标记测点，测量纵断高程，用石灰线划出摊铺宽度，每隔10 m设置钢筋桩，布置钢筋绳。

施工时，放样人员注意保护钢筋桩和钢丝绳，摊铺机前钢丝绳挂线长度不要超过100 m，边施工边挂线，要注意防止车辆压断钢丝绳。

3.3 拌和及运输

在施工前，入场材料应准备充足，杜绝因断料停工。

开机拌和前，对进入拌和机的各材料测定其早中晚的含水量，结合施工现场气候分别对施工配合比进行合理调整后，方允许开始混合料生产。实际拌和含水量控制按最佳含水量+1%进行控制。

混合料添加次序和拌和时间通过试验段铺筑合理确定，以混合料拌和均匀为准，要求相关参数符合设计要求。

拌和楼各冷料仓应间隔明显，避免混料。对发现的结块料应及时处理。

出料人员应随时检查各料斗出料情况。对发现的料斗堵塞，应及时通知停拌，并进行疏通处理。

拌和楼出料时，为确保混合料不出现离析现象，运输车须前后移动进行装料。

运料车数量须满足混合料生产、摊铺及碾压要求，且略有富余，尽快将混合料运送到施工现场。运输途中，须按规定路线行驶，车厢须用篷布覆盖，以减少水分损失。

摊铺完成后的废料，应倾倒于指定位置或横向排水沟需要填混合料的地方，严禁随处堆放。

3.4 摊铺

采用两台摊铺机梯队施工(见图3)，一前一后保持5 m～8 m距离，速度一致，振动频率一致，松铺系数控制在1.20～1.30。

摊铺机保持连续摊铺，尽量避免停机待料的情况，根据拌和楼的拌和能力，摊铺机采用1 m/min～1.5 m/min的摊铺速度进行摊铺。在铺摊机前进过程中，应做好结构层厚度和高程控制。

设置专人紧跟摊铺机，消除铺摊后的混合料质量缺陷，及时对发现的混合料离析进行处治，对局部粗集料“窝”予以铲除后使用新料填补并压实。

3.5 碾压

碾压作业应紧随铺摊进行。使用钢轮振动压路机与轮胎压路机组合进行初压(见图4)，一前一后，同进同退，各静压一遍。复压使用钢轮振动压路机与轮胎压路机一前一后组合，同进同退，弱振一遍，重型振动压路机再强振4遍。终压使用双钢轮压路机静压不少于1遍，直至无明显轮迹。

压路机碾压速度，初压1.5 km/h～1.7 km/h，复压、终压1.8 km/h～2.2 km/h。为控制碾压速度，压路机增设限速装置。单层压实厚度按15 cm～20 cm进行控制。

压路机碾压时重叠1/3轮宽。以50 m～80 m为一个碾压长度进行控制，可通过设置明显的标志进行提示，确保碾压的段落层次明显。

为避免压路机对结构层表层结构的破坏，压路机进行起步、刹车操作时应平缓，严禁非正常急刹车操作。碾压如出现个别壅包现象，应人工铲平处理。

压路机后面配备专门的压实度检测人员，及时用灌砂法抽检碾压成型后的路面压实度，如果压实度不合格，重新碾压。

边部松散部分，配专人洒水拍实，保证成型后的结构层边部平整密实，线型美观。

3.6 接缝处理

设置的横向施工缝采用平接缝，横缝与路面中心线垂直(见图5)。

3.7 养护及交通管制

施工完毕，经检验压实度合格后，开始覆盖土工布养生(见图6)，注意覆盖到边。

养生路段设置标志、标牌进行交通管制，禁止车辆通行，用石粉洒成条状压牢覆盖物边缘，防止覆盖物被风吹起。

4 质量控制措施

1)水泥稳定碎石基层宜在气温较高季节组织施工。应进行施工现场气温监测，要求施工日最低气温不低于5 ℃，以确保基层施工质量。在高温季节施工时，应采取有效措施保证水泥温度不高于50 ℃。

2)在多雨山区或是雨季施工时，对遭受雨淋后的水泥或混合料应予以废弃处理。在施工中遇到降雨时，应立即停止施工，尽快将已摊铺混合料碾压密实后，立即采取覆盖措施。

3)使用振动成型法时，集料级配为骨架密实结构，具有“粗集料占比大，细集料占比少”的特点。为保证干缩裂缝显著减少，须将小于0.075 mm颗粒含量控制在5%内。

4)压实度是进行施工质量控制的关键指标。振动成型法下的试件最大干密度较大，相应的对施工现场的碾压要求就高。为提高整体施工质量，施工现场须采用大吨位压路机，碾压速度和遍数设专人进行严格控制。

5)在铺摊过程中，应严格做好混合料结构层厚度和高程控制，严禁用薄层贴补法进行找平。在保证不超过水泥初凝时间内，通过施工组织管理尽可能的将从加水到碾压终了的时间缩短。

6)在碾压过程中，碾压方式为钢轮压路机和轮胎压路机成梯队组合碾压。依据设计的遍数、速度等在混合料处于或略大于最佳含水量时开展作业，直至达到压实度要求。

7)碾压完工后，进入覆膜保湿养生期，养生时间不少于7 d。在养生期间，进行周期性的水雾喷洒以保持基层表面湿润。为形成良好的层间联接效果，须将基层间、基层与面层间的施工间隔控制在30 d内。

[1] 贺 亮.公路路面基层施工中水泥稳定碎石技术[J].交通世界，2012(12):216-217.

[2] 薛志锋.公路工程水泥稳定碎石基层立模施工工艺应用[J].山西建筑，2017,43(8):136-137.