高海拔多雨地区公路水稳砂砾层常见质量病害及防治措施

马擎宇

（中国电建市政建设集团有限公司，天津 300384）

1 工程概况

1.1 工程简介

肯尼亚乡村公路557标段项目与STECOL CORPORATION品牌签约，于2019年6月25日开工，合同施工工期42个月，缺陷责任期12个月，维护期36个月，业主是肯尼亚乡村公路局，资金来源为肯尼亚政府。合同总额2438889192.00肯先令，约合2409.02万美元（1美元=101.24肯先令）。

该公路全长约65km，由现有的土路升级改造为沥青混凝土路面。设计路面宽度为6m，两侧硬路肩各宽0.5m，路面结构为15cm厚水泥稳定砂砾底基层、12.5cm厚水泥稳定砂砾基层以及3.5cm厚沥青混凝土面层。主要施工内容包括土方工程、路面工程、涵洞工程及防排水系统、防护工程、标志标线等。

该工程采用《肯尼亚公路桥梁施工标准规范》（1986版）和AASHTO美国公路与运输协会标准公路桥梁标准规范。

1.2 地理及气候特征

项目位于肯尼亚西北部山区，海拔2800～3300m，温差大，天气变化快，大雾天气较多。同时，降水季节差异大，3～8月为大雨季、10～12月为小雨季，年降雨量2000mm左右，降水丰沛，有效施工期短。

2 水稳砂砾施工常见病害的产生原因及防治措施

2.1 裂缝

（1）产生原因。水泥稳定砂砾属于半刚性材料，产生裂缝的两个常见因素为干缩和温缩。因水分减少而发生的一系列作用，造成半刚性材料体积收缩而产生的裂缝即干缩裂缝。干缩裂缝有两种情况，一种是水泥稳定砂砾碾压完成到养护期止的干缩，另一种是养护期满后到下一层施工前这段时间的干缩。组成水泥稳定砂砾的不同材料，在降温过程中相互作用引起的半刚性材料体积的收缩即为温缩。由于这两种特性反复综合作用，在（底）基层处容易产生裂缝，在集中应力的长期影响下，裂缝不断发展，最终出现路面反射裂缝。

该项目地处赤道高海拔地区，昼夜温差大，雨季降水充沛，晴天时日照强烈，对水稳砂砾的施工造成不利影响。如何防范此类病害的发生，成为工程整体质量控制的关键。

（2）防治措施。①控制好细料的含量。细集料含量偏高时易产生干缩裂缝，因此要控制好细料的含量。通过筛分控制细料含量在6%～7%，严格控制集料级配，使其满足要求。为避免混合料成品混入过多的细料，应随时做好料场的清表工作。②注重下承层的处理。在施工过程中，应避免下承层过多吸收混合料中的水分，确保混合料有充足的水分供水泥进行水化，从而减缓温度和湿度的变化速度，进而降低干缩和温缩应力。③控制好水泥用量。配合比设计应避免水泥剂量偏高，因为水泥剂量越大，水泥稳定砂砾强度越强，刚性也越大，从而更易产生收缩裂缝。因此，在施工生产中要尽量选取自身强度较高、压碎值较低的原材料作为集料，并严格控制集料的级配组成，力求形成骨架密实结构，从而在相对较少的水泥用量下达到合同要求的强度。④严格控制混合料拌和质量。混合料拌和前应提前检测各种集料的含水量，尤其是在雨后施工时，应结合试验室现场检测结果，谨慎调整拌和站相关参数，且拌和均匀。混合料在运输过程中，应用篷布覆盖，防止日晒或雨淋造成水分变化过大。结合当地天气条件，将碾压时的含水量控制在最佳含水量的95%～105%，以保证压实度。⑤养生环节。碾压完成后应按规范要求养生7d，避免完成面暴晒，保证含水量均衡，并加强交通管制。

2.2 松散

（1）产生原因。①碾压时混合料的含水量与最佳含水量偏差过大。受雨季雨量大和强烈日照的影响，集料含水量不均匀且变化大。如果料场排水设施不能及时、彻底地排除雨水，强降水就会使集料含水量增加，继而导致混合料成品含水量偏高，碾压时易形成弹簧土。赤道高海拔地区日照强烈，混合料在运输或摊铺过程中，过多的暴晒会导致含水量偏小，从而造成压实度不合格，致使开放临时通车后引起表面松散。②混合料离析必然会对压实度产生影响，致使通车后表面松散。造成离析的因素有很多，可能发生在混合料放料、运输、卸料、摊铺、找平等各个阶段。③交通管制不力。在养生期内，出现车辆通行的现象，完成面强度还未形成，车辆通行对其产生破坏，引起表面松散。

（2）防治措施。①控制含水量。相关措施同文章2.1.2中所述。②混合料全过程控制。水稳站出料时应将出料高度控制在2m左右，并设置间歇放料；自卸车在接料时，要适当前后移动，以保证混合料装车均匀；要严格管理自卸车司机，强调在运料过程中应尽量平稳行驶，避免强烈颠簸对混合料的影响，向摊铺机卸料时应缓慢匀速提升大箱；摊铺过程中，操作手应把控好搅龙的运转，使混合料得到均匀的搅拌，同时摊铺机后方应设专人对摊铺离析处进行翻拌或换料，做碾压前最后一道处理。③加强交通管制。将交通管制作为一项重点工作来抓，以免增加不必要的工作量。对仍处于养生期的路段实施封闭管理，设置导向标示牌、路障等，并安排专人进行24h值守，严防车辆有意或无意进入养生路段。

2.3 平整度差

（1）产生原因。①下承层平整度差。下承层平整度差会使水稳层摊铺厚度发生变化，压实后平整度受到影响，且这种影响会进一步传递到沥青混凝土面层，从而导致面层平整度的不合格，需格外注意。②自卸车卸料操作不当。高海拔山区地形复杂，在自卸车向摊铺机倒车时，尤其是在纵坡较大的路段，不慎碰撞摊铺机，打断摊铺机的匀速行进，从而造成摊铺层出现“陡坎”，进而出现质量问题。③碾压作业不符合操作规程。碾压过程中压路机在施工面上转向幅度过大或急刹车，造成摊铺层表面挤压变形。④接头处未做适当保护。在非洲一些国家的工程施工中，常会受资金问题或当地政府及民众等多方面因素的影响。受相关因素的制约，有时在某些尚未完工的路段必须较长时间放置，同时又不得不临时开放交通。在这种情况下，暴露的水稳砂砾层末端，受长时间雨水冲刷和交通车辆经过磨损，表面会遭到不同程度的破坏。在复工后，接头处会产生较为明显的高程差，造成平整度不合格，发生“跳车”等现象。

（2）防治措施。①要严格把控下承层的施工质量，高标准地自检，尤其是对平整度和高程地检测。一旦发现问题，就要及时妥善处理，坚决杜绝得过且过的工作态度。②在平缓路段摊铺施工时，自卸车应在距离摊铺机20～30cm的地方空挡停车，不得在倒车过程中顶撞到摊铺机，需待摊铺机匀速靠近后推动其前进；纵坡较大的上坡路段，应挂低速挡配合摊铺机同步向前移动，以免摊铺机过于吃力而影响摊铺质量。同时，选用经验丰富的自卸车司机，并对其认真进行技术交底；派专人在摊铺机前指挥自卸车倒车，确保万无一失。③通过试验段确定最佳的碾压方式和流程，有针对性地编制技术交底和相关设备操作规程，对相关人员进行交底和培训；安排质检员负责对碾压的全过程进行监督管控，及时发现并妥善处理操作不规范引起的问题以及其他碾压不到位的情况，保证在有效时限内完成碾压工作。④为有效应对这类情况，应在养护周期后，及时将水稳砂砾层末端暴露部分用塑料布盖上，并在塑料布上覆盖一层20cm左右的砂砾料压实，做成一道减速坎，保护完成面不受损害。

2.4 边缘侵蚀

（1）产生原因。在以往的肯尼亚乡村公路施工中，出现了一些路面结构层边缘被侵蚀的质量问题，部分侵蚀严重的路段甚至被“掏”成“台阶”状。通过分析发现，主要有以下几方面的原因：①超宽填筑不足，导致边缘压实度不够。②未及时修坡、植草防护，遭雨水过度冲刷。③透层油洒布范围过窄，未有效保护到边缘。随着时间的推移，这种质量问题逐渐显现，给工程后期维护及质保，带来很大问题。

（2）防治措施。①从路基开始就要严格按规范进行超宽填筑，施工作业时，保证对边缘进行充分的碾压，以确保路肩部分的压实度。②提前对工作进行合理规划，及时做好主体完成路段的修坡和相关防护工作。鉴于工程所在地雨量大的特点，砌石边沟均要在临山一侧设置砌石边沟，且砌石范围应扩大到沥青混凝土边缘，以更好地保护边坡。③透层油能渗入基层表面空隙，更好地结合细集料，从而形成一个防水层，对基层表面起到很好的保护作用。因此，透层油洒布的过程中应进行超宽洒布，以充分保护基层边缘不受侵蚀。另外，洒布完成后，还要由质检人员进行检查，对漏洒或洒布率偏低的区域人工补洒。

3 取得的成效

在一段时间以来的水稳施工中，项目部本着“质量第一”的原则精心组织，对上述几类病害的相关防治措施通过技术交底进行了有效部署，并对效果进行评估，不断调整和改进，取得了显著的成效。到目前为止，各类病害都得到了有效控制，水稳（底）基层施工一次验收合格率达到100%，完成质量得到了有效保证，达到了预期标准。

4 结束语

水泥稳定砂砾（底）基层在非洲各个国家的道路施工中，都有着广泛的应用。采取水泥稳定砂砾的施工技术，具有施工工艺简单高效、经济性较好等优势。肯尼亚乡村公路557标段项目所处地理位置以及气候特征，为水稳施工埋下了一定的质量隐患，如何有效避免各类质量病害的发生，是该工程的重点工作之一。在今后的施工中，应做好各项施工技术交底，切实做好准备工作，从拌和、运输、摊铺、碾压、养护等各个阶段采取防治措施，不断提高施工质量和生产效益，努力提升公司的品牌效应，使公司在肯尼亚建筑市场更具竞争力。