国道338线水稳碎石底基层施工抗离析研究

杨树人

(山东铁正工程试验检测中心有限公司,山东 济南 250014)

1 工程概况

国道338线苏乌段、噶苏段路面工程,总长105.229km,全线共设6个标段。由山东铁正工程试验检测中心有限公司为本项目提供路面技术支持。

主线路面结构为：5cmAC-16上面层+7cmAC-25下面层+20cm水稳碎石基层+32cm水稳碎石底基层。

根据项目需要采用C-B-3作为底基层和基层,考虑承载和抗裂需要设计成骨架密实结构,根据招标文件采用宽幅大厚度摊铺,其中底基层设计铺筑厚度32cm。

本文针对该底基层水稳碎石生产和施工中出现的离析现象具体分析并加以解决。

2 离析分类

本项目出现的材料离析按施工工艺可分为以下几种形式：

2.1 生产离析

储料仓进料口无挡板,斜皮带输送混合料进入储料仓时产生抛掷作用,导致出现粗细料分开,产生离析。

含水量大,细集料和水泥粘附在皮带上,导致混合料细料显少；且未安装刮板,未设专人及时回收。

2.2 运输离析

料车接料时,未按照“前-后-中”的顺序接料,导致车厢中料堆过高,粗料滚落到底部,产生离析。

料车向摊铺机收料斗中卸料时,采取了大倾角的卸料方式,混合料以倾斜方式进入收料斗,但仍发现混合料较干时出现粗细料以不同速度下落,产生离析。

2.3 摊铺离析

带状离析主要集中在摊铺机链箱、吊架、两侧,与摊铺机的抗离析能力有关。

竖向离析主要表现为大料从前挡板下面的间隙滚落到底部,形成大料集中,不易提芯。

片状离析发生在摊铺机两吊架之间位置,因为螺旋给料器叶片布置原因导致该部位易出现粗料集中,尤其在不连续摊铺供料不足时表现明显。本项目未出现收斗不及时导致的片状离析问题。

2.4 碾压离析

对于大激振力压路机,在表层料干燥或失水较多的情况开强振,会导致细料从大料上脱落,粗细分离,表面看不到细料,继续强振导致大料振碎,形成1cm左右没有强度的浮层,取芯时上部呈松散状态。即“振散振碎”问题。

3 离析防治

3.1 材料抗离析设计

采用S型骨架密实结构设计,考虑到现场采用宽幅大厚度一次摊铺,设计时通过19mm控制施工离析,控制范围建议值为81±3%,该范围应根据摊铺机的抗离析能力调整。从各标段铺筑情况看,未出现材料设计导致的离析。

3.2 生产离析控制

斜皮带加装刮板、降低斜皮带倾斜角度、储料仓加装挡板等措施,有效降低了生产离析,而采用双拌缸本身也有助于提高混合料的拌和均匀性。

3.3 运输离析控制

采取“前-后-中”顺序接料,避免装料离析。

按设计±0.5%控制含水量,避免过干；运输过程中覆盖严密；继续采用大倾角卸料方式,这有助于避免料干导致卸料过程中出现离析。

另外,通过摊铺箱的满箱二次拌和也有助于消除卸料产生的离析。

3.4 摊铺离析控制

摊铺离析是现场控制离析的最重要环节。本项目主要采取了以下措施解决摊铺离析：

(1)带状离析的处理

链箱、吊架部位增设反向叶片,变径螺旋从中间向两侧直径梯次变小,有助于在阻碍材料输送的位置形成二次拌和减少大料集中,有助于避免向两侧输送时产生大料抛甩。

螺旋埋深不应低于2/3,最佳状态是全埋,减少边部离析,可埋深度取决于发动机功率。

(2)竖向离析的处理

长城摊铺机挡板为合页式,中大摊铺机和徐工摊铺机为固定式,均采用了前挡板增加钢板和橡胶板的措施降低高度,徐工在橡胶板下挂了链条,这些都有助于防止大料从空隙间滚落造成底部大料集中。

(3)片状离析的处理

摊铺机厂家采取的措施是降低离析部位的叶片直径,增加叶片间距。

摊铺机及时收料斗,与输送带上的料一起进入摊铺箱,可有效减少收斗不及时导致的片状离析。

对已经出现的片状离析,宜加细料拌和或换填新料。

3.5 碾压离析控制

主要解决大激振力压路机强振时,表层料中的粗细料不分离,因此表层料需要的含水量比中下部高,才能解决表层料因为“振筛作用”导致的粗细料分离。这里称之为“碾压离析”。

注：洁净、含粉量合适的混合料,可以采取较大的补水量；而对于含泥量大、粉大的混合料,水量大时,碾压容易出现弹簧现象,水量少时,容易出现裂纹,对大激振力压路机的作用较敏感,可见大激振力碾压对材料生产品质要求较高。

4 效果分析

本项目发现的离析问题,有的是通病比如竖向离析,有的是个例比如碾压离析(不同于双层连铺和两机分层联铺)。咨询组与施工单位共同进行分析,探讨解决方案,通过以上措施,得到的铺筑面外表均匀密实、无松散、无裂缝,取芯完整性好,底部无“烂根”现象。较好解决了底基层施工工程中的离析现象。

图1 完整芯样

5 结论与展望

总之,离析问题的解决需要从生产各环节入手分析,以综合方案解决。

国内的宽幅大厚度摊铺技术处于国际领先,较好解决了严重离析问题。采用大厚度一次成型技术,解决了分层铺筑可能出现的层间粘结影响整体性问题,较好解决了两机联铺可能带来的纵向接缝处离析问题,并且大幅度节省工期,应用前景广阔。

目前,从已有公开资料看,宽幅大厚度摊铺仅用于4.75mm通过率30%以上的水稳材料；对通过率30%以下、骨架结构更强的水稳材料,对摊铺抗离析要求更高,值得摊铺设备厂家和工程参建单位共同研究。