水稳碎石基层混合料配合比设计及施工技术要点

俞祖昂

(福建鑫华筑建设工程有限公司，福建 福州 350013)

1 工程概况

福建省福州市高新技术产业园周边道路工程建设项目，包含了明德东路和乌江大道两条路，其中明德东路的路线为东西走向，起点相交于学苑路，沿线与高新大道相交，与30 m规划河道相交，在K0+712设置一座2×16 m预应力空心板梁桥，终点与乌江大道一期相交，全长1 338.777 m，宽32 m，道路等级为城市次干道；乌龙江大道的路线为南北走向，起点接乌龙江大道一期起点，终点止于桔园洲大桥桥下，全线长210.947 m，宽度为50 m，道路等级为城市主干道。

2 水稳碎石基层混合料配合比设计要点

通过力学试验发现，水稳碎石基层的承载能力受水泥掺加量影响显著；在水泥掺加量较低时，其承载强度无法满足规范要求，在水泥掺加量较高时，水稳碎石基层中的水泥会因体积收缩而产生严重的收缩开裂，在车辆荷载的作用下，基层开裂会进一步反射至面层，进而诱发面层开裂，最终破坏路面整体结构。故在设计过程中，应重视水稳碎石基层中水稳碎石的配合比设计。

2.1 混合料组成设计

1)水稳碎石基层中的碎石尺寸类型主要有：20～30、10～20、5～10、0～5 mm这几种；碎石压碎指标为21.5%，碎石中片状占比为11.4%，碎石中的粒径最大值不超过31.5 mm，碎石各项指标均满足规范要求。

2)水稳碎石基层中使用的水泥标号为P.042.5，水泥其他技术指标均满足规划及施工技术指标要求。

3)该建设施工项目中涉及到的路面结构强度为4 MPa，基层中碎石粒径最大值不超过26.5 mm，其他技术标准见表1。

4)将水泥含量不同的试验试件分别标号，标号如下：4.0%-A,5.0%-B,6.0%-C,8.0%-D。

表1 水稳集料基层颗粒组成范围

2.2 无侧限抗压强度试验

结合道路工程施工技术标准及质量验收规范，为了确保水稳碎石基层的施工质量，可通过击实试验和无侧限抗压试验予以定量判定。具体试验结果如表2所示。

表2 击实试验、无侧限抗压强度试验结论

2.3 回弹模量试验

回弹模量值能够反映水稳碎石基层的施工质量，回弹模量值可采用承载板法测定，具体测定结果如表3所示。

表3 水稳碎石回弹模量试验结论

2.4 水稳碎石基层最佳配合比分析与确定

1)通过试验对比发现，水稳碎石基层的无侧限抗压强度与基层中的水泥掺加量大体呈正相关关系，且当水泥含量接近8%时，无侧限抗压强度达到峰值，水泥含量接近4%时，无侧限抗压强度达到谷值。

2)当水泥掺量为4.0%～6.0%时，回填模量与掺加量近似为线性正比关系。

3)水稳碎石混合料干缩受水分蒸发影响显著，当水泥掺量接近4%时，水稳碎石混合料的干缩量最小，当掺量接近8%时，对应的干缩量最大。

4)结合相关技术指标和试验结果，可以明确水稳碎石基层的合理水泥掺量应为5%～6%。该范围内的水稳碎石混合料对应的回弹模量及抗压强度指标均较高，能够最大程度发挥水稳碎石基层的性能优势，本着经济合理的原则，建议将水泥掺量标准设定为下限5%。

3 水泥稳定碎石基层施工技术要点

3.1 施工准备

1)本施工项目中选用的水泥类型为P.042.5普通硅酸盐水泥，水泥的初凝及终凝时间均应满足技术标准要求。

2)考虑到工程实际与工程试验之间的差异，故需要对提前设计的施工方案进行现场试验论证，结合现场试验结果及时调整施工方案，合理配套压实机械，确定基层的松铺系数及压实工况等参数。

3)在正式摊铺前应先进行试验段铺设，试验段铺设过程中应对所确定的压实工况、松铺系数、压实机械组织方式等进行逐一论证，并做好详实记录。现场驻地总监和旁站监理人员应会同项目部施工人员对试验段相关数据进行全面分析，对既有施工方案做出针对性调整和优化，为后续的正式摊铺压实提供基础。

4)摊铺完工后，应在基层表面均匀洒水，保证其湿度满足压实作业要求，各项指标达标后方可进行压实施工作业。

3.2 水泥稳定碎石拌制准备

1)水稳碎石基层混合料中整体质量受碎石、粉料、外部环境等因素影响明显，因此，控制水稳碎石混合料的关键应先控制各原材料质量。

2)本施工项目采用集中厂拌方式，以保证水稳碎石混合料的质量，拌和厂的拌和能力为800 t/h。

3)为保证水稳碎石混合料的持续供应，在摊铺前应做好计算预判，保证生产能力与施工能力之间相互匹配。

4)结合配合比方案确定试验参数，并对配合比进行微调。

3.3 摊 铺

1)水稳碎石基层摊铺应使用专用摊铺机械，开机前应明确水稳碎石基层的摊铺宽度、松铺厚度等指标，以保证摊铺施工满足设计要求。

2)为控制水稳碎石基层的松铺厚度，保证沿摊铺作业长度范围内的厚度均匀，应以10 m为间隔记录松铺厚度值，一旦厚度出现异常应立即停机检查。本项目的水稳碎石基层总厚度为340 mm，为保证摊铺质量，拟分两层分别摊铺。

3)后一层摊铺应在前一次摊铺完成并养护7 d后方可进行，在摊铺第二层前应检测上一层的承载强度是否达到设计要求。

3.4 碾 压

1)基层压实是水稳碎石基层强度形成的关键，为了达到既定的压实度要求，需组织压实机械按照不同的压实工况多次压实；在压实施工前应综合试验段效果、机械配置、技术标准等多种因素确定压实施工工艺及流程。

2)水稳碎石基层压实前应保证基层表面平整，且应均匀洒水保持表面湿润。

3)高等级公路的水稳碎石基层的压实度指标不能低于98%，压实施工环节应细分为初压实、复压实及终压实三个环节，压实工况分为静压实和动压实两种。

4)压实机械作业过程中应保证平稳、连续，禁止中途停车、掉头，避免因压实荷载分布不均匀而导致基层开裂。

3.5 接 缝

1)水稳碎石混合料端头应人工整治，保证端头平整，边缘对齐，整治完毕后，应紧邻混合料边缘布置两条方木，以保证基层混合料压实质量。

2)为确保方木稳固，可将钢钎置于方木下侧。

3)压实度指标是判定水稳碎石基层施工质量的重要标准之一，施工全程应做好压实度指标监测，确保全标段内的基层压实度满足设计及规范要求。

4)在重启基层摊铺作业前，应先拆除钢钎及方木，同时清理摊铺作业面，保证作业面清洁。

5)摊铺机械应妥善处理好接缝的二次摊铺修复。

6)为保证接缝位置的压实质量，应在前期压实的基础上，沿接缝区域横向、纵向交替压实，保证接缝压实质量满足技术规范要求。

4 完工后质量控制

1)水稳碎石基层压实完工后，应连续养护7 d，7 d后测定基层的无侧限抗压强度及回弹模量指标，二者均达标方可认为基层压实度达标。

2)为保证养护期间的养护质量，应对道路采取封闭交通管制，禁止车辆和人员通行。

5 结 论

本文以福州市某道路建设工程为项目背景，阐述了水稳碎石基层在公路路基工程中的应用，通过工程实践研究发现，水稳碎石基层凭借较高的强度、良好的应力扩散能力及较高的抗渗、抗冻能力，对路面整体的承载和应力传递发挥了重要作用。因此，水稳碎石基层的施工质量直接关系到整个道路结构的运营质量，混合料原材料、混合料配合比、摊铺工艺、压实工况、养护条件等因素均不同程度地影响着水稳碎石基层的施工质量。在设计及施工实践中，首先应保证原材料质量，在配合比设计过程中应遵循科学、最优的原则，施工前应编制具体的施工方案，此外，还应落实好后续的养护工作，最终通过回弹模量和无侧限抗压强度两大指标判定基层的施工质量。

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