石灰粉煤灰稳定碎石垫层施工技术研究

俞建军

（上饶市弋阳公路事业发展中心，江西 弋阳 334400）

0 引言

在公路工程结构中，垫层主要指的是基层或者底基层与路基连接的结构层。目前，广泛应用的是排水垫层、隔水垫层、防冻垫层等结构。垫层的作用非常大，在临近地下水的位置可以提升排水、隔水的效果，对于环境温度较低的区域，则可以达到防冻效果，保证公路工程运行的安全性。一些公路在投入使用后难以保证养护时间，一些大修、中修的工程甚至不具备养生时间，养护施工容易被拖延，成为“无养生条件”的公路项目，损害尤其严重，必须加强养生处理[1]。

1 工程概况

某公路项目建设施工长度为24.42km，双向四车道，设计速度80km/h，面层应用沥青面层结构形式，基层采用水稳碎石基层，底基层应用碎石基层。经过对现场气候条件和工程运行情况分析，该项目处于季节性冰冻的中湿路段，结合项目的标准要求，采取防冻垫层的设置方式，从而预防出现冻胀的危害，提升其承载性能，将车辆荷载分散出去。设计人员选择采用石灰粉煤灰稳定碎石作为垫层结构的施工材料，厚度为18cm。集料使用骨架密实性的结构材料，该结构和石灰粉煤灰经过混合处理，可满足结构的力学性能，抗收缩性得到很大提升，从而达到道路结构的运行标准。经过试验结论分析确定，在项目施工中应用石灰、粉煤灰时须加强性能参数的确定，技术指标符合要求，石料通过采石场供应，材料配合比符合要求，并设计、编写一整套施工方案，切实提高施工的总体水平[2]。

2 原材料

按照我国的国家标准要求，根据需要确定混合料的级配参数。其中，粗骨料作为骨架结构存在，加入细骨料会提升摩阻力，使整体结构的强度与稳定性合格。石灰粉煤灰稳定碎石垫层应具备较高的承载性能，完全达到承载力的标准，符合工程的运行要求，其结构特性较为明显。根据试验参数分析确定，石灰与粉煤灰材料的加入比例关系到整体结构的性能，并影响结构特性。最佳的配比参数为1∶2.5，级配参数见表1。

表1 级配参数表

对于该公路项目的施工来说，垫层结构的制作采用的粗集料是在当地采石场生产的石料，通过应用石灰片岩作为粗集料使用，使用性能优越的破碎机完成破碎处理，粗集料的强度可通过压碎值、磨耗值等指标来确定。根据我国的国家标准要求，压碎值在26%以下，磨耗值在35%以下，遵循该标准才能符合工程的质量标准。同时，将石灰片岩碎石进行二次破碎处理，制成细集料的材料，各项参数与性能合格。

3 路用性能分析

石灰粉煤灰稳定碎石垫层性能直接关系到整个道路工程结构的抗压强度、劈裂强度以及水稳定性等，关系到项目的施工质量，必须加强管理和控制。在我国的国家标准中，规定了7d 无侧限饱和抗压强度、劈裂强度等指标，加强该参数的控制才能满足要求。对于该工程来说，检测7d、28d、56d 的参数，具体指标结果见表2。

表2 抗压强度和劈裂强度

垫层具有将地下水完全隔绝的功能，可防止地下水对公路工程的结构造成不利影响，还能预防土壤结构受到低温作用而影响结构层性能。因此，垫层材料的选择须达到水稳定性的标准，在投入使用前应进行相关的试验检测，加强不同龄期的石灰粉煤灰碎石碾压成型试验，可制作两组试件，一组展开24h 浸水处理，另一组不浸水处理，检测对比两组的软化系数，如表3所示。

表3 不同骨龄石灰粉煤灰的碎石化系数

4 施工技术

4.1 垫层厚度的确定

在该工程项目中，工程结构的弯沉值设计为0.18mm，按照路面弯沉等效简化的原则进行施工，具体设计结构层为18cm 面层＋20cm 基层＋20cm 底基层。通过试验检测确定，该工程中应用的石灰粉煤灰稳定碎石垫层模量为200MPa，通过垫层设计计算得出数据，见表4。

表4 增设垫层厚度计算结果

4.2 施工准备

现场展开垫层结构铺设施工前，应检查垫层承载结构的性能，达到清洁度、平整性的要求，并对表面实施洒水处理以达到湿润度的要求。及时检查垫层的性能，展开测量分析，计算垫层标高参数，并明确高程基准线。

4.3 拌和与运输

石灰粉煤灰稳定碎石拌和作业严格执行配合比参数要求。该工程中使用WBZ600 拌和设备，总计有5 个配料斗，采用两台装载机同时装料作业。拌和环节需落实含水量的控制，达到最佳区间之内。在运输材料前，可在车厢内壁涂抹一层隔离油液，防止出现黏附的情况，还能预防产生离析的质量问题。将混合料运输到作业现场后，及时加强车辆的清洁处理，预防出现污染的情况[3]。

4.4 摊铺

从施工要求方面分析，确定采用两台摊铺机同时进行摊铺，设备最大摊铺厚度为360mm，摊铺宽度为9.5m，且保持同步摊铺作业，采取梯队方式作业，前后设备重叠80cm，速度为1.5m/min。在每一次开展摊铺作业前，应按照设计方案的要求控制混合料的含水量符合标准要求，避免出现失水反应而导致结构性能不合格。

4.5 整型

现场应用平地机进行地面的平整处理，将混合料均匀铺设到现场作业表面，满足预设宽度尺寸的要求，基本上达到平整状态，并做好路拱摊铺作业。经过铺设后达到松铺厚度的标准要求，并用推土机初步整形处理，用平地机精平处理，严格落实各个部位的平整处理，为后续施工提供基础[4]。

此外，现场应用摊铺机整平处理，保证摊铺作业匀速一致，尽可能地降低摊铺作业速度，防止发生停机待料的情形。对于不能摊铺作业的超宽路段，可通过人工方式进行摊铺以及修整处理，并碾压成整体的路面结构。摊铺工作结束后，由质检人员检查是否存在离析问题及局部摊铺质量不合格的问题，如果有问题立即组织人员返修处理。对于局部位置高程较低的部位，可采用薄层贴补的操作方法，向下开挖深度10～20cm，经过拌和达到规定的高程后，方能开始碾压施工。摊铺时还要尽量避免设置纵向接缝，采取两幅摊铺时需加大力度碾压纵缝，达到结构性能标准[5]。

4.6 压实

首先，选择符合碾压工作需要的压实设备，吨位、数量均符合要求，满足现场施工质量标准。其次，按照初压、复压、终压的顺序，每一道工序都必须有效地控制，尽量缩短间隔的时间。在表面摊铺结束后，立即开展碾压施工，此时的含水率符合要求。如果含水率较高，容易导致裂缝问题的发生，而比较小的含水率会导致结构强度不合格，极大地影响整个路面的质量，加强含水率的控制尤为重要。

每一层结构的设置厚度应在20cm 以上。同时，还须加强质量管控，落实各项管控措施，根据“先慢后快、先轻后重、先低后高、先静后振”的工作准则进行，从两侧到中心顺序碾压，并在相邻部位保证有200～300mm 的重叠，采取跨缝碾压的方式。对于没有完成碾压的部位，禁止在该路段上掉头或者急刹车，防止损坏路面的结构[6-7]。

初压环节使用钢轮压路机进行，先用轻型压路机稳定压实，可稳压2～3 遍后再进行轻振碾压施工，然后采用激振力超过35t 的振动压路机进行碾压，终压阶段调整为轮胎压路机，碾压性能达到25t 以上才能满足现场的施工要求，不会出现轮迹等问题。对于现场比较薄弱的部位，需合理增加碾压次数。针对检查井、雨水口等部位，应用小型压实工具完成压实作业，以达到压实度的标准要求。对于碾压环节存在的软弹情况，要及时挖掉并重新换填施工。

现场施工环节还应随时进行压实度检查，如存在问题应及时补充压实，确保路面的压实度性能达到标准要求。

4.7 接缝处理

水平缝的设置极为重要且无法避免，现场应该加强控制，将材料整齐地放置在拌料的末端，根据压实度要求及时调整土方结构。可在接缝位置加强施工工艺和质量控制，提高碾压效果，从而达到质量标准要求。

4.8 养生

对于刚刚压实完成的石灰粉煤灰基层结构，在面层结构铺设前，现场养生时间应超过7 天。同时，因养生方案不同，对于养生效果将产生直接影响，强度和性能相差也比较大。应加强现场的温度与湿度的控制。如温度上升速度较快，强度也会有所提高，反之温度升高较慢的话，强度提升速度也会比较慢。

目前，最主要的养生施工送方式是洒水、薄膜覆盖、土工布覆盖等方式，每日检查养护的效果需根据现场情况做出调整。洒水次数要根据实际的情况确定。后期环境温度较高时要适当增加洒水的次数，确保路面达到湿润度的要求，满足养生的标准[8]。

5 质量检测

在基层结构施工结束后，开展垫层结构的检测，各项指标须满足要求工程的要求，目前，应用最为广泛的方式是标准灌砂法进行压实度的检测，间隔100m 进行一次取样检测。现场使用长度为3m 的直尺等距离测量，计算出标准差来表示平整度。通过水准仪检测纵断高程与路拱横坡，间隔200m 检测4 个断面。

在该工程中选择一段长度为100m 的路段进行试验，测定垫层结构的质量。经过对该试验路段的检测发现，基层回弹模量达到150MPa，设计方案中应用的土基回弹模量在40MPa 左右，说明整体的强度性能合格，具备较高的稳定性。因此，应用石灰粉煤灰混凝土稳定基层的施工，具有非常高的强度与稳定性，综合性能提升比较明显。

6 结语

对于公路工程来说，垫层结构的作用是排水、防冻，对整个公路运行稳定性产生直接影响，满足道路交通承载性能和质量的要求。通过以工程实际案例为出发点展开分析，了解石灰粉煤灰稳定碎石垫层结构的优势，经过试验检测确定该基层结构的性能完全符合要求，达到道路交通的使用要求，未来可将该技术推广应用，推动公路交通事业的高质量发展。