粉料撒布车组合冷再生机在路床施工中的应用

钟 长 海，樊 鹏

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

国家级高速公路——天津至石家庄高速公路位于津、冀界至保、石界段，沿线经过廊坊市的大城县和文安县，沧州市的任丘市，保定市的高阳县、蠡县、博野县、安国市，石家庄的定州市。起点为河北省与天津市交界处的子牙河处，在大城县北经大城县工业园区预留交接走廊带，向西横跨廊-沧高速、任河干渠、任文干渠、京九铁路、G106国道、大-广高速、潴龙河、孝义河、马棚淀蓄滞洪区、保-沧高速、G337河龙线、下穿朔-黄铁路、G230安新线相、小清河、大沙河后与津-石高速石家庄段相连接。

津石高速路线全长171.177 km，全线采用全封闭、全立交施工，主线采用设计速度为120 km/h、路基宽33.5 m的六车道高速公路标准。设特大桥9 181 m/5座、大桥7 261 m/25座，中桥909 m/13座；互通式立交16座，分离式立交42座(不含互通区)，涵洞通道294道，车行天桥4座，服务区4处，停车区1处，匝道收费站12处，养护工区4处，监控分中心1处。路基填方3 676.08万 m3，沥青混凝土路面5 551.29 km2，主线征地面积为20 376.79亩(1 hm2=15亩)，连接线9条，共计74.455 km。路基线路长度占全线百分比为89%,路床水泥土设计厚度为1.2 m，共计855万 m3，合同工期36个月。

河北省交通厅、质监站提出津石高速要创建“品质工程”六大指标要求(“零跳车”、路面平整度控制在0.6 mm以内、路基段弯沉值控制在60～80(0.01 mm)、混凝土强度标准差小于1.5、钢筋净保护层厚度合格率≥95%、电通量850)，施工质量要求高。鉴于此，由中国水电五局研制开发了粉料撒布车组合冷再生机并在路床施工中创新发明应用，取得了较好的效果。

2 施工方案比选

考虑到平原地区取土场位置经常发生变化的特殊因素，上下路床均需进行掺水泥处理。该工程设计方案为：上路床填筑层为30 cm厚、5%水泥土，下路床填筑层为90 cm厚、3%水泥土。

沿线多为蓄滞洪区，地下水位高，土源土质变化大，含水量高，周边可利用土源主要存在黏土块多、土质变化大、均匀性差等特点。线路穿越区属冲洪积平原区，地形较平坦，地形主要为第四系全新统冲湖积形成的粉土、粉质黏土、粉砂以及第四系上更新统冲洪积形成的粉质黏土等，软弱土、软土透镜体分布较广，顶板埋深为1～7.8 m，厚度为0.6～3.7 m，地下水深3～3.5 m，该区段液化等级轻微，工程地质条件较复杂。针对以上具体情况，项目部对以下两种方案进行了比选。

2.1 方案一

路床水泥土采用传统工艺施工存在的主要问题：空气污染大，人工撒布袋装水泥施工工艺粗糙，影响施工人员的身体健康；黏土块粉碎不彻底，水泥土拌和均匀性差，深度较浅，不利于上下层的结合。

路床水泥土施工采用的传统工艺流程：路基上打格上土→推土机和平地机摊铺→打格上水泥→人工撒布水泥(图1)→旋耕机(技术参数见表1)拌和(图2)→压路机碾压密实→检测合格→下一层施工[1]。

表1 旋耕机技术参数(1G-240V2F)表

图1 人工撒布水泥施工现场照片

现场资源的配置主要包括：划线打格车2台、旋耕机1台、压路机2台、平地机1台、推土机1台、装载机2台、洒水车1台、水泥拆包工10人。

2.2 方案二

中国水电五局创新发明的新型工艺施工具有以下优点：标准化程度高、满足环保要求，工效高、黏土块粉碎彻底，水泥土拌和均匀性好，深度满足要求。

路床水泥土施工采用的新型工艺流程为：路基上打格上土→推土机和平地机摊铺→粉料撒布车撒布水泥(表2、图3)→路面冷再生机(表3、图4)拌和→压路机碾压密实→检测合格→下一层施工[2]。

图3 粉料撒布车撒布水泥施工现场照片

现场资源的配置主要包括：粉料撒布车1台、路面冷再生机1台、压路机2台、平地机1台、推土机1台、装载机2台、洒水车1台。

表2 粉料撒布车技术参数(XZ15252TFS)表

表3 路面冷再生机技术参数(XLZ2103E)表

图4 路面冷再生机拌和施工现场照片

2.3 方案比选

两个施工方案的施工工艺优、缺点见表4。

鉴于该项目路床水泥土施工具有工程量大、工期紧的特点，结合该地区地方环保部门的严格要求，依据河北省交通厅提出的建设品质工程的新的弯沉值指标，为提高企业的品牌形象，最终选择了方案2。

3 施工工艺及方法

3.1 施工工艺

路堤路床填筑施工按照流水施工工艺原理组织施工，现场布置的施工程序主要按照三阶段、四区段、八流程组织施工。每段路基按路基横断面全宽施工[3]。

表4 施工方案对比表

三阶段：准备阶段→施工阶段→整修交验阶段。

四区段：填筑区段→拌和区段→碾压区段→检验区段。

八流程：施工准备→下承层准备→分层填筑→摊铺平整→拌和水泥土→碾压收面→检验签证→路基整修。

3.2 施工准备

取土场确定后，由试验室完成土源的材料取样和击实等土工试验(包括填料的重型击实，CBR，塑、液限，含水量，颗粒分析等)，确定填料的基准含水率、孔隙率等，为填筑施工提供数据支持[4]。

测量工作所需的相关资料准备(导线点测量记录、导线点、水准点复测资料)。施工准备阶段采用全站仪进行导线控制测量，并与该工程外控制导线联测且均需满足测规要求。使用全站仪沿线路中支导线及中线控制桩并进行中线加密工作。

使用水准仪与该工程高程控制点进行高程联测且均需满足测规要求，布设高程控制网。施工过程中使用水准仪进行施工测量。

配齐所有管理人员和施工人员，对管理人员及施工人员进行技术交底，做到人人明确路床填筑施工的工艺流程、具体施工方法以及质量控制要点。

测量员根据横断面图和填土高度每20 m放出中边桩并测出压实面标高，现场采用石灰洒出路床边线及填土控制网格，并在两侧路肩边缘外设指示桩。

填料承载比需满足设计要求，即上路床0～30 cm，CBR≥8%，下路床30～120 cm，CBR≥5%；上路堤120～190 cm，CBR≥4%；下路堤>190 cm，CBR≥3%；半填半挖CBR≥8%。

填料粒径需满足相关要求，填方材料的最大粒径对于上下路床而言均不超过10 cm，上下路堤不超过15 cm。

根据该工程的施工方法、施工程序和进度，详细编制该工程需用的机械设备进场计划，以保证各分项工程开工前所需的机械设备及时到场，包括粉料洒布车、冷再生路拌机、重型压路机、挖掘机、推土机等。机械设备进场后，立即组织人员进行检修调试，确保开工后设备运转正常。

3.3 取 土

采用挖掘机在取土场取土，将表层30 cm左右的耕植土挖除，弃置于土料堆存场用于复耕；对于软弱土、含杂物、有机质等较多、不适于填筑的土料一并清除。然后取1.5 m深范围内的土用于填筑施工。土料含水率需在现场测定，对于含水率偏高的土进行晾晒，对于含水率偏低的土采用洒水加湿的方法提高含水率，只有含水率在适宜填筑的范围内方可用于施工。结合工程用水水源情况，填筑段内的用土采用挖掘机挖掘，自卸车装运至施工现场，取土深度为1.5～2 m，取土场为耕地，取土时应放缓边坡，同时应与周围环境景观相和谐。

3.4 土料运输与摊铺

土方路基的填筑料源主要来自取土场，路基填料经中心试验室取样试验检测合格后方可使用。土方开挖完成后，安排挖掘机、推土机、装载机、自卸汽车相互配合进行外运，根据土方调配方案，将符合规范填料要求的土方装运至路床填筑，将不能用于路堤填料的土方运至弃土场堆存。

土料备料前，先用石灰线划出卸料方格网，派员指挥运料车沿线路纵向从里向外逐个断面进行卸料。填筑料用自卸汽车运输，后退法卸车。

摊铺材料在摊铺水泥前一天进行，采用推土机粗平，将土料均匀地摊铺在预定的宽度上。摊铺过程中，将土块、超尺寸颗粒及其他杂物拣除，同时检测松铺厚度是否符合要求。

推土机粗平后，测量标高，然后采用平地机精平，使其达到设计要求的路拱度和坡度，再摊铺水泥。

3.5 撒布水泥与拌和

3.5.1 撒布水泥

撒布水泥前一天，对施工用土料实施洒水、闷土，保证其含水率达到18%～19%。采用过干洒水或过湿晾晒的方法控制含水率。同时检查冷再生机、压路机、平地机等机械的工作状态正常，油料充足。

路床填筑施工中的撒布水泥采用粉料撒布车施工，将松铺系数1.22作为控制标准，根据3%灰土最大干密度1.858 g/cm3，最佳含水率14.6%；5%灰土最大干密度1.847 g/cm3，最佳含水率13.8%；土源最大干密度1.89 g/cm3，最佳含水量12.6%计算每m2水泥土需用的水泥用量。

每m3水泥用量的计算：

路床填筑采用普通硅酸盐散装水泥。

每m3素土对应所需水泥的工程量为：5%水泥土(水泥土的最大干密度为1.89 g/cm3)94.5 kg；3%水泥土(水泥土的最大干密度为1.89 g/cm3)56.7 kg。

(1)上路床松铺15 cm：1÷0.15=6.67(m2)=2.6 m×2.6 m；

(2)下路床松铺22.5 cm：1÷0.225=4.44(m2)=2.1 m×2.1 m；

(3)下路床松铺25 cm：1÷0.25=4(m3)=2 m×2 m。

根据每m2的水泥用量，由粉料撒布车均匀撒布水泥。路床填筑为：下路床填筑3%水泥土，松铺厚度为25 cm。现场划网格2 m×2 m。

3.5.2 拌和水泥土

水泥土的拌和采用冷再生路拌机进行拌和并补充洒水，检测填料的含水量为18%。拌和时设专人跟踪拌和机，随时检查拌和深度并配合操作人员调整拌和深度。相邻拌和边重叠拌和宽度为25 cm。拌和时由试验室及时检查含水量，使含水量较大于最佳含水量4%～5%；若含水量不够，及时洒水进行调整。

水泥土拌和用冷再生机拌和2次，第一次拌和由路基内侧向外侧拌和，第2次拌和由路基外侧向内侧拌和。混合料拌和均匀后色泽一致，没有灰条、灰团和花面，没有水泥积“窝”，且水分合适和均匀。

3.6 碾 压

水泥土混合料拌和均匀后，先采用推土机粗平、粗压一遍以暴露其潜在的不平整部位，随后用平地机进行精平。每次平整均需按照要求的坡度和路拱进行。

平地机精平后，采用22 t压路机振动碾压，振动压路机沿一个方向振动后沿原轨迹再振动返回。由低处至高处碾压，碾压时重叠1/3轮迹，以轮迹布满一个作业面为一遍，必须达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。第1遍为无振动静压，再开始振动碾压4遍。

将开始撒布水泥到填筑碾压的时间控制在4 h之内完成，应确保压实在最佳条件下抓紧碾压一次性压实成功。

3.7 压实度检测

路床每层填筑压实完成后，质检人员会同试验人员进行压实度检测，压实度测定采用灌砂法，检测工作严格按照相关试验规程的规定进行，检测合格后进行下一层的填筑[5]。

3.8 养护及弯沉值检测

水泥土填筑后采用覆盖塑料薄膜的方式保湿养生，养生期不得少于7 d，养生期间不得使水泥土过湿或过干并控制好交通，除洒水车外，应封闭交通。养护到期后路床弯沉值一般为50～85(0.01 mm)，满足河北省交通厅提出的弯沉值指标要求。

4 结 语

津石高速公路津冀界至保石界段率先采用粉料撒布车撒布水泥+路面冷再生机+压路机机械路床水泥土填筑工艺，每班完成300～400 m(11 000～14 000 m2)的工程量。施工标准化程度高，满足环保要求，工效高、黏土块粉碎彻底，水泥土拌和均匀性好，深度满足要求。可节省施工工期和材料用量，提高路基弯沉值效果明显，该新型机械组合施工多次受到河北省交通厅、省质监站领导的好评，所取得的经验可为类似工程施工借鉴参考。