水稳碎石基层双层连铺施工关键技术

刘 卫

(山西省公路局晋中分局，山西 晋中 030600)

1 概述

水泥稳定碎石半刚性基层是我国最为常用的路面基层结构形式，具有整体强度高、板体性强和水稳定性良好的特性。在分层铺筑方式下，在下基层铺筑并养护7 d后，方可进行上基层铺筑，施工周期长，且上下层连接性不好。

水稳基层双层连续铺装是一种新型的基层施工方式，其特性在于将基层双层连续铺装，分层压实，一次成型。与分层铺筑工艺相比，水稳碎石基层双层连铺后的层间粘结效果好，整体路用性能优越，能有效提高基层整体承载力，且施工过程中无养生期，能有效缩短工期，降低施工成本，社会效益和经济效益显著。

在某高速公路设计中，某段线路全长20.54 km，底基层为18 cm厚水泥稳定砂砾，上、下水泥稳定碎石基层均厚18 cm，水泥剂量5∶95，基层设计强度不小于3.5 MPa。该段路面基层工程量大、工期紧，当采用分层摊铺时，对下层进行7 d养护后方可进行上层摊铺，且上下层间连接不好。采用基层两层连续摊铺工法能有效缩短工期，且上下基层连接紧密。本文以该段施工为例，对基层双层连续铺摊工法进行总结，以期借鉴。

2 原材料及配合比控制

原材料是确保基层施工质量的基础。做好基层配合比控制，确保集料排列紧密，基层成型后的空隙率小，碾压后的抗变形能力显著，强度高。

2.1 原材料

水泥和集料是水稳碎石的主要材料。在进行原材料质量控制中，主要是做好水泥初终凝时间、机制砂粒径小于0.075通过率、集料压碎值等关键指标的控制。

1)水泥。在混合料中起结合料稳定剂效果，应尽量使用水化热较低，稳定性好，抗折强度较大水泥。在施工过程时，双层连铺存在时间跨度，要求在下层水泥初凝前完成上层施工，则施工工艺受水泥初凝时间长短的影响较大，应尽量选用初凝时间和终凝时间较长水泥。

在本项目中，综合考虑运距、摊铺、碾压等实际情况，要求水泥初凝时间达到6 h以上。采用添加缓凝剂方式进行水泥处理，以确保水泥初凝时间达标。

2)碎石。在水稳碎石基层中，碎石本身强度、集料嵌锁和水泥胶结的共同作用是形成基层强度的最主要来源，应准确控制集料合成级配。

在本项目中，为考虑施工控制，集料分4档备料，要求最大粒径不大于31.5 mm，针片状含量小于15%，含泥量控制在3%以内。

2.2 配合比设计

本项目中，级配采用骨架密实型级配。为减少离析，按正“S”形进行级配曲线调整，尽量按接近级配范围下限进行4.75 mm，2.36 mm，0.075 mm的通过量控制，将0.075 mm通过率控制在3%左右。确定基层所用集料比例：16 mm～31.5 mm碎石∶10 mm～20 mm碎石∶5 mm～10 mm碎石∶0 mm～5 mm石屑=26∶26∶19∶29。

在进行混合料配比确定时，各种集料按比例进行拌和，制作三种水泥剂量分别为3.5%，4.0%，4.5%试件。通过对试件进行的重型击实试验和无侧限抗压强度试验，进行各组混合料最佳含水量和最大干密度及7 d无侧限抗压强度确定。在满足强度要求基础上，确定水泥用量4.0%，最大干密度2.335 g/cm3和最佳含水量4.9%，见表1。

表1 水泥稳定碎石混合料级配范围

3 施工工序要点

在双层连铺施工中，使用两套摊铺和碾压设备，一套用于水稳层下层施工，一套用于上层施工。在本项目中，要求一次挂线实现两层摊铺，上下层铺摊和碾压同步快速进行，在下层开始摊铺时同步进行碾压，待铺摊长度至100 m时启动另一套铺摊设备开始上层摊铺，同时进行上层碾压，通过密切配合形成流水作业。

3.1 摊铺准备

主要是进行下承层质量检查和基层表面清扫，须注意将松动颗粒进行加固或清除，再使用洒水车将底基层表面洒水湿润(见图1)。

本项目中，在压实后的水泥稳定砂砾层表面均匀撒布一层水泥，制成稀水泥浆，以增强层间粘结效果，水泥量按1 kg/m2撒布。下基层按照确定的松铺系数测量，挂线，支设钢模板。

3.2 拌和、运输

本项目集中厂拌，采用两台同类型拌和机进行生产。每台拌和机配四个料斗，能够自动配料。在拌和过程中，设专人对两台拌和机进行分别检查，保证配料准确。

在设计过程中需注意确保混合料实际含水量比最佳含水量略大。在进行配合比调整时，须综合考虑集料含水量及运输途中的含水量损失等因素，保证摊铺后碾压时的混合料含水量不小于最佳值。本项目中，根据天气情况，要求混合料拌和含水量高于最佳含水量。

在本项目中，上下层混合料含水量不同。装车前，运输车分别做不同标记，上下层混合料分别用不同标识车辆运输。

采用大型自卸车运输，按前后中顺序呈“品”字形装料，保持装载高度均匀以防离析。为确保混合料含水量，运料车运输途中须采取遮盖措施。需注意超过水泥初凝时间运至施工现场的混合料须予以废弃。

3.3 摊铺

本项目采用两台摊铺机成梯队进行整幅摊铺(见图2)，铺摊机一前一后间距10 m，速度控制在1 m/min～1.5 m/min。摊铺机连续均匀摊铺，每个作业面长度100 m。在基层两层连铺中，摊铺和压实作业须在水泥初凝前完成，由于水泥凝结时间限制导致的作业段长度较短，造成横向施工缝增多。

本施工段水稳层设计厚度36 cm，分2层18 cm进行摊铺。前摊铺机将下层铺摊至100 m时，下层碾压完毕且压实度合格后立即进行上层摊铺。与分层施工相同，要求将两层施工转换时间控制在水泥初凝时间或混合料允许延迟时间的最短时间之内。

在铺摊过程中，要求指定专人随时检测摊铺后的标高，对异常情况马上采取补救措施。将高出设计标高部分予以刮除并扫出路外，局部低于设计标高之处不能进行贴补，须挖除重铺。摊铺机后面设置专人负责清除粗细集料离析现象，铲除局部粗集料“窝”，并及时用新拌混合料人工填补找平。

3.4 碾压

在本项目中，碾压段长度50 m。待下层铺摊机前进至50 m时，采用振动压路机在全宽内碾压4遍～6遍(见图3)，再使用胶轮压路机碾压，要求压实度不小于97%。下层碾压过程同上层，要求压实度不小于98%。

在摊铺上层水稳碎石基层前，在下层表面撒布一薄层稀水泥浆，以利于两层水稳层间的结合。在碾压过程中，水稳基层表面应始终保持潮湿，否则应及时补洒少量清水。碾压完毕后，进行现场压实度检测，检测采用灌砂法。

3.5 养生

两层连续摊铺过程中，接缝处理好坏是稳定碎石基层质量的关键。在施工中，接缝设置与分层铺摊相同，要求接缝平整稳定。每碾压段压实度达标后，立即开始养生，养生期内封闭交通。本项目养生方式为喷洒乳化沥青透层油(见图4)，将洒布量控制在1.2 kg/m2±0.2 kg/m2。该路段养护结束后，路面压实度经检测符合设计要求，表面平整密实，7 d后取出芯样完整(见图5)。

4 质量控制要点

在施工过程中，须对各工序施工要点进行控制，以确保基层施工质量。

1)混合料含水量控制。在拌和过程中，通过进行集料配合比、含水量及拌和时间控制，确保混合料质量。对于混合料含水量控制时，须综合考虑拌和、运输、摊铺中的水分散失等因素，适当加大含水量。施工中含水量控制不合适，含水量过大容易导致碾压中的细集料上浮形成光滑面，过小时则容易造成摊铺面发干形成层皮，压实困难。

在本项目中，为确保混合料铺摊质量，要求下层混合料含水量比最佳含水量提高1%，上层含水量比最佳含水量提高0.5%。在进行下层含水量测定时，采用液化汽炉灶+大容量炒锅的快速测定方式(见图6)，小铝盒+酒精烧方式不得使用。

2)铺摊质量控制。本项目施工中，为确保上下结构层纵向施工缝不在同一段面上，要求在摊铺下一结构层时须互换两台摊铺机位置。

在铺摊过程须采取消除离析措施，要求螺旋布料器2/3埋入混合料中，由专人在摊铺机前后及两侧随时查看混合料配合比、含水量及水泥剂量情况，用水准仪测量高程，根据高差进行摊铺机自动找平装置调整。

3)碾压质量控制。大量工程实践表明，碾压控制不好时，容易在碾压面表面形成明显轮迹，基层平整度和密实度差，要特别加强路面基层碾压过程控制，确保在水泥初凝前碾压密实。

在本项目中，要求摊铺机摊铺出一个压实段时，立即开始进行碾压作业，相邻段面重叠1/2轮宽，压路机后轮超过两段接缝处。在最后一遍碾压前，由专人进行表面平整度检测，不平整部位及时采取人工处治措施。

4)养生质量控制。养生控制至关重要，否则容易导致基层表面产生裂纹。

本项目中，采用乳化沥青透层油养生，为确保透层油渗入基层深度不小于5 mm，须进行洒布量控制。由专人对基层面洒布量进行目测检查，对不均匀或不足部位及时采取人工补洒措施。

在水泥稳定碎石基层施工中，采用双层连铺工艺，比分层铺筑工艺具有明显的优越性，进行广泛推广和应用，对提高基层质量和使用寿命具有重要意义。