大厚度水稳基层施工关键点及控制工艺

摘要：文章针对平整度、碾压工艺、测量评价、控制开裂等大厚度水稳基层常见质量问题，结合广西荔浦至玉林高速公路K37+100～K37+300段主线路基左幅水泥稳定碎石底基层试验段施工实例，介绍了一次摊铺碾压成型的大厚度水稳基层施工工艺，并通过试验检测验证了该施工工艺的合理性。

关键词：大厚度水稳基层;平整度;施工关键点;控制

0 引言

我国道路基层的主要结构是水泥稳定碎石基层，受传统摊铺设备摊铺功率以及碾压设备吨位和压实功的限制，摊铺一般厚度≤20 cm。以往水稳基层整体分层摊铺、碾压以及双层连铺的施工工艺，因为每次摊铺碾压厚度小，所以相对而言，平整度、压实度等各项技术指标更容易控制。但是每层都需要7 d养生，进一步延长了施工周期，施工效率低。此外，分层施工的基层，其层间整体性较差。

《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）中提到碾压厚度增加可以减少结构层的数量，改善层间结合，使整个路面结构的整体性更强。通常一次摊铺碾压成型厚度>20 cm，称为大厚度水稳基层。采用大功率抗离析摊铺机、大吨位压路机、高产能的拌和设备等，可以确保一次摊铺、碾压成型大厚度水稳基层[1]，并使得压实效果和平整度水平达到理想的状态。由此，更需要重视提高拌和产能，比如水稳厚度增加了30%，相应的拌和设备拌和产能也应相应增加30%，以保证连续施工。否则施工效率不仅不能提高，如果等料严重的情况经常发生，混合料摊铺连续性受影响，还会出现大量施工缝和接头，平整度必然难以控制。大厚度水稳基层一次摊铺碾压成型减少一次施工过程和养生工序，具有提高路面结构整体性、提高施工效率、节约施工成本等优势[2]。本文对大厚度水稳基层施工工艺进行探讨。

1 大厚度水稳基层常见的质量问题

1.1 平整度问题

（1）土基平整度差。若土基平整度差，易影响至上承层。传统摊铺20 cm以下厚度的水稳基层，采用分层摊铺碾压，底基层具有找平的作用，因而上基层平整度更容易控制。而一次摊铺成型大厚度水稳基层直接受到土基平整度的影响，因此平整度控制难度更大[3]。

（2）碾压方式问题。碾压方式不合理，压路机吨位和碾压组合控制不佳，碾压遍数、控制速度不佳、压路机随意调头和急刹都会造成平整度不良[4]。

（3）接缝问题。大厚度水稳基层施工过程中，若不能保证连续施工，易造成停机等料的情况，两个摊铺段之间的搭接会形成横向接缝[5]。

（4）级配问题。较多超粒径骨料影响材料的均匀性，会对摊铺机造成损害，磨损铆平板。此外，超粒径骨料会造成局部压实系数存在差异，导致压路机碾压不均匀。

1.2 压实问题

（1）《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）中对高速公路水稳基层给出的级配范围比较宽，比如C-B-2给出的级配范围9.5 mm通过率为59%～72%，4.75 mm通过率为35%～45%，0.075 mm通过率为2%～5%。然而在实际设计时，水稳级配偏细易于碾压，底部更容易密实，但开裂的风险更高;而级配偏粗的话，骨架嵌挤更好，降低了开裂风险，但底部不易密实，会造成基层底部“烂根”的情况。这就要求在实际级配设计时，尽可能优化级配，既不偏粗又不偏细，既能保证底部压实，又可控制开裂风险[6]。

（2）碾压工艺。因大厚度水稳基层总体厚度大，即使采用大吨位的压路机，如果碾压工艺不合理，也会造成上表面过压，形成薄壳，压实功难以传递至底部，从而造成底部欠压的情况[7]。

1.3 测量评价

不同于传统20 cm以下的水稳基层，大厚度水稳基层采用大吨位压路机必然会形成上表面压实度大于底部压实度的情况，因此采用最不利状态评价大厚度水稳基层的压实度的话，如果测得大厚度水稳底部压实度满足要求，则大厚度水稳基层整个厚度范围的压实度可以保证。然而目前水稳基层压实度检测方法主要为灌砂法，其主要仪器灌砂筒的高度决定了最大的检测深度仅为20 cm，只能满足检测大厚度水稳基层顶部的厚度，因此需要新的测量评价方法对大厚度水稳基层按上下基层分层进行评价。

1.4 控制开裂

（1）干缩开裂多发生在建设初期，包括养生的过程中混合料水分蒸发，水稳碎石基层水分流失导致毛细管张力作用，使基层产生开裂现象。

（2）温度缩裂主要发生在通车以后，水稳混合料在温度和荷载作用下，由于混合料各个原材料温度缩胀系数不同，材料间产生相互作用，在水泥胶结力结合下，水稳基层存在气固液三种状态，其中固液两相之间在温度作用下产生缩裂。

（3）级配对于水稳基层开裂的影响也很大。级配过细、含泥量过高都会造成水稳混合料的塑性指数偏高，进一步促进混合料的收缩，加剧水稳基层开裂的状况。

从以上分析可知，针对一次摊铺成型大厚度水稳基层，如果解决平整度、碾压工艺、测量评价、控制开裂等问题，则可以充分发挥其缩短工期、提高施工效率、节约工程成本的优势。

2 工程概况

广西荔浦至玉林高速公路路面底基层采用26 cm大厚度水稳底基层。荔玉高速公路路面№2分部在各项工作准备充分以后，定于K37+100～K37+300段主线路基左幅实施水泥稳定碎石底基层试验段，试验段长度为200 m。实施试验段的目的包括验证底基层施工方案、人员组织、机械配备、施工方法、检测方法及检测结果能否滿足设计及规范要求。

3 大厚度水稳底基层施工准备

3.1 设计配合比

水稳配合比设计采用的原材水泥为华润水泥（平南）有限公司生产的M32.5水泥，碎石采购于荔浦县杜莫镇鸿运碎石厂。所有进场材料均通过试验检测，各项指标合格。其中0～5 mm细集料砂当量检测结果为62，集料洁净度较好。水泥（外掺法）∶级配碎石=4.0∶100，最大干密度为2.442 g/cm3，最佳含水率为5.2%。在进行级配设计时，尤其需要注意的是合成后的4.75 mm通过率，这个筛孔通过率过高表明级配偏细，填充料过多，会增加开裂风险;过低则表明级配偏粗，平整度和碾压难以控制。此外，0.075 mm通过率宜控制在4%左右。各档集料掺配比例为碎石Ⅰ（19～31.5 mm）∶碎石Ⅱ（9.5～19 mm）∶碎石Ⅲ（4.75～9.5 mm）∶碎石Ⅳ（0～4.75 mm）=28∶16∶24∶32。详见表1。

3.2 主要机械设备

水稳拌和站采用WCB-800型稳定土拌和机，最大产能为800 t/h，摊铺机采用长城天顺SP1660-3大功率抗离析摊铺机，还配备有一台36 t单钢轮压路机、一台26 t单钢轮压路机、一台13 t双钢轮压路机和一台胶轮压路机。

3.3 大厚度水稳底基层摊铺施工工艺

大厚度水稳底基层施工工艺流程见图1。

3.4 测量放样

在试铺前，对路面中桩、原地面进行测量，并恢复道路中线，间隔为10 m，按设计图纸要求放样宽度为12.08 m，同时在两侧放出边线外0.3 m处指示桩，进行水平测量，按预先设定的松铺系数准确标出底基层的高程，架设钢丝绳基准线。钢纤为16 mm钢筋制作，采用卡托控制标高，间距直线段10 m，固定于模板外侧。

试验段施工开始前，测量人员逐桩复查钢丝架设标高，将误差控制在-5～2 mm。施工期间安排测量人员专人看管，严禁碰触钢丝，发现异常立即恢复。

根据本试验路段的要求，摊铺时松铺系数暂定取值为1.35，计算好的标高应架好钢丝绳，以控制摊铺厚度。

3.5 水稳混合料拌和要点

本试验路段的混合料由1#（K36）水稳拌和站提供，拌和站采用WCB-800型稳定土拌和机，最大产量为800 t/h。水稳混合料拌和要点为：

（1）上料口位置采用挡板间隔开，挡板高度≥1 m，以防止该部位发生窜料现象，增加级配控制的精确度。同时，每次上料不应上得过满。

（2）拌和站由专人检测水稳混合料的含水量，并根据气温高低，适量地减少和增加含水量，保证到场碾压时水稳混合料的含水量与最佳含水量偏差不大。

（3）在拌和站卸料进装载车的部位增加橡皮挡板，防止混合料抛扬造成装载车内的水稳混合料各个部位的级配偏差。

3.6 水稳混合料上料和运输

运输车辆采用50 t的自卸汽车。成品料装车时，根据放料人员的指示，按前、后、中顺序移动车位，保证车斗中心线与出料口对正并水平，避免混合料离析，确保混合料的质量。在运输过程中每辆运输车均使用篷布覆盖，防止混合料受到污染和变质。

3.7 水稳混合料摊铺

（1）为避免混合料水分损失，在摊铺机前方准备洒水车，对级配碎石层进行洒水湿润。

（2）摊铺开始前，下承层需由业主、质检单位等部门完成交验工作，且各项指标满足规范要求。

（3）摊铺采用1台天顺长城SP1660摊铺机整幅全厚度进行摊铺。

（4）摊铺时摊铺机应连续不间断摊铺，速度控制在1.0～1.5 m/min。

（5）为保证摊铺的连续性，待第4辆运料车到达现场后开始摊铺。运输车于摊铺机前10～20 cm处停住，由摊铺机推动运输车卸料，卸料须有专人指挥。

（6）及时检测松铺厚度，调整摊铺机高度，严格按照预先设定的松铺系数进行松铺厚度换算。

（7）摊铺时的控制措施

①试验人员随时在摊铺现场取料检测含水量，严格进行最佳含水量控制，确保碾压可以达到最大密实度;

②安排测量人员控制导向控制线，并复核导向控制线的高程，确保松铺厚度的准确性;

③水稳混合料从拌和均匀到碾压完成必须控制在水泥初凝时间之内，且≤2 h。

3.8 大厚度水稳底基层碾压

大厚度水稳底基层碾压工艺尤其需要注意的是初压先采用13 t双钢轮压路机稳压一遍，紧接着采用36 t单钢轮压路机前静后振一遍，提供充足的压实功。实践经验表明，大吨位压路机激振成型大厚度水稳基层可以提高最大干密度，从而保证大厚度水稳基层的压实质量[8]。这样可有效防止大厚度水稳底基层顶部过压、底部欠压的情况发生，通过13 t双钢轮压路机初压稳压达到控制平整度的目的。具体碾压工艺见表2。

3.9 大厚度水稳底基层养生

水泥稳定碎石底基层试验路段施工完毕后，现场立即封闭交通，采用透水式土工布全断面覆盖。土工布搭接要求为：纵向搭接50 cm，横向搭接20 cm，接口为顺风向。采用沙袋装入石屑将土工布压实，开始洒水养生。洒水频率为每3 h一次，以表面湿润为准，洒水采用雾喷，不得采用高压喷水，洒水车从右幅路基紧贴左幅底基层边缘行驶，由专人进行洒水养生。

4 大厚度水稳底基层试验检测

4.1 水稳混合料筛分（水洗法）

对本次试验段水泥稳定碎石底基层混合料进行筛分试验，结果见表3。检测结果显示级配在控制范围内。

4.2 水稳混合料水泥剂量检测

混合料生产过程中，混合料水泥剂量宜控制在设计值±0.5%以内。从试验段混合料水泥剂量检测结果可知（见表4），水泥剂量控制良好。

4.3 水稳混合料压实度检测

根据试验段铺筑要求，试验段初壓为双钢轮静压1遍，复压36 t单钢轮前静后振2遍。试验段施工过程中按照要求进行压实度检测，因大厚度水稳底基层压实厚度为26 cm，而根据现存的试验检测方法进行压实度检测仅可以检测厚度为≤20 cm的水稳基层。为检测大厚度水稳底部压实度，本次试验段创新采用加长型灌砂筒，因为大厚度水稳底部容易产生不密实的情况，在检测时需分上下层分别检测顶部和底层的压实度，共检测点数为11个，检测结果见表5。

从表5数据可以看出，大厚度水稳底基层碾压达到第六遍时，底部和顶部的压实度均能满足≥98%的要求。此外，在相同的碾压遍数情况下，顶部压实度较高于底部压实度，这与压实功传递的规律是吻合的。

4.4 大厚度水稳底基层平整度检测

终压结束后，现场进行了平整度检测，取4个断面每断面10尺进行检测。检测结果如表6所示。

此次大厚度水稳底基层试验段平整度共检测点数为40个，合格率为100%。

5 结语

大厚度水稳基层可以采用一次摊铺碾压成型的方式施工，这种方式可以达到提高施工效率、加快施工进度、提高结构层整体性的目的。但是在施工过程中要解决平整度、压实度、测量方法、水稳开裂等问题。

（1）初压先采用13 t双钢轮压路机稳压一遍，紧接着采用36 t单钢轮压路机前静后振一遍，提供充足的压实功，可有效防止大厚度水穩底基层顶部过压、底部欠压的情况发生，通过13 t双钢轮压路机初压稳压达到控制平整度的目的。

（2）在进行级配设计时，4.75 mm筛孔通过率控制在35%～45%的范围内。这个筛孔通过率过高表明级配偏细，填充料过多，增加开裂风险;过低则表明级配偏粗，平整度和碾压难以控制。此外，0.075 mm通过率宜控制在4%左右。

（3）试验段施工过程中按照要求进行压实度检测。因大厚度水稳底基层压实厚度为26 cm，而根据现存的试验检测方法进行压实度检测仅可以检测厚度≤20 cm的水稳基层，为检测大厚度水稳底部压实度，本次试验段创新采用加长型灌砂筒。因为大厚度水稳底部容易产生不密实的情况，在检测时需分上下层分别检测顶部和底层的压实度。

参考文献：

[1]赵承伟，古鹏翔，黄金城.大厚度水稳基层一次摊铺碾压成型碾压工艺研究[J].西部交通科技，2016（11）：12-17.

[2]项柳福.大厚度水泥稳定碎石基层研究[D].西安：长安大学，2009.

[3]邓 金.谈水泥稳定碎石基层施工质量控制机检验[J].山西建筑，2005，31（1）：73-74.

[4]杜 茜.大厚度水泥稳定碎石基层施工控制要点[J].山西建筑，2017，43（34）：156-158.

[5]李炜光，彭加武，项柳福，等.层间状态对厚层水稳基层使用性能影响研究[J].武汉理工大学学报，2010，32（14）：57-69，53.

[6]田耀刚，石帅锋，刘 芳，等.整体大厚度水泥稳定碎石基层耐久性研究[J].河南理工大学学报（自然科学版），2015，34（3）：420-425.

[7]赵 伟.大厚体积水泥碎石施工关键技术研究[D].西安：长安大学，2008.

作者简介：马耀宗（1980—），高级工程师，工程硕士，从事道路与交通工程工作。