一级公路水泥稳定碎石基层平整度的影响因素及对策

2022-08-23赖战辉

四川水泥 2022年8期

赖战辉

（福建路港（集团）有限公司，福建泉州 362000）

0 引言

公路路面基层的形式多样，其中水泥稳定碎石基层颇具代表性，其以级配碎石为骨料，按比例掺入适量的胶凝材料、灰浆，填充骨料间产生的空隙，从而构成完整、密实的结构层。在水泥稳定碎石基层施工流程中，平整度是重要的控制指标之一，基层的平整状况将直接影响路面整体施工效果。因此，加强施工控制，切实提高平整度十分必要[1]。本文对影响水泥稳定碎石基层平整度的因素进行分析，并提出针对性的处治措施。

1 水泥稳定碎石混合料性能来源分析

水泥稳定碎石混合料是一种复合材料，是以级配碎石作骨料，由水泥、粗集料、细集料所组成，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆填充骨料的空隙。这些组成材料在混合料中的质量、数量差异，以及各组成材料之间相互作用的大小、相对位置分布及相互联系的状况，可以形成不同的结构，并表现出不同的性能。施工时按嵌挤原理摊铺压实，其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结原理，同时有足够的灰浆来填充骨料的空隙。由于水泥稳定碎石中碎石按级配规律，小颗粒填补大颗粒空隙的一级填充一级的原则进行排列组合，在外力(碾压)的作用下，级配碎石能紧密地嵌固在一起，依靠颗粒之间的嵌挤和摩阻作用而形成的内摩阻力具有一定的强度和稳定性。水泥矿物质与水发生强烈的水解和水化反应，形成系列硅酸盐、铁铝酸盐等水化物，有的自行继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与碎石中的其他矿物质发生硬凝反应，增大了水泥稳定碎石的强度。

2 水泥稳定碎石基层平整度的影响因素及对策

水泥稳定碎石混合料具有一定的强度性能，与其他相关因素一起影响着水泥稳定碎石基层的平整度。

2.1 路槽施工质量的影响

路槽的平整度、标高对底基层甚至基层的平整度都有较大影响。路槽的标高、平整度将对水稳底基层的标高、平整度产生直接影响，水稳底基层标高是根据导线和松铺厚度来确定，路槽标高起伏不平整时，摊铺机根据导线和试验段确定的松铺厚度铺出的平整层面，实际上松铺已有变化，路槽标高较高处，底基层相对较薄；而低洼处，底基层相对较厚，在相同机具、工艺的压实情况下，压实的层面已是凹凸不平，平整度较差。在路槽施工时，按以下措施可以提高修整的平整度：平地机精平1～2遍以后，振动压路机静压1～2遍，人工纵横向交叉带线（一般每10m断面），低洼处培土超高处人工挖土坑至松铺标高，并用石灰粉标示[2]。平地机根据石灰粉标志精确平整，测量人员跟踪复测无误后压路机碾压，局部由人工修整。按此要求调整的路槽，一般情况下标高和平整度都比较好。

2.2 混合料的影响

2.2.1 碎石级配的组成

（1）集料的最大粒径：规范规定底基层最大粒径不超过36.5mm，基层31.5mm。由于粒径控制不好，将导致摊铺离析加剧并影响表面均匀性，从而影响平整度。建议对集料粒径从严控制，用于底基层时以不超过31.5mm为宜，基层时以不超过26.5mm为宜，同时控制好0～5mm的细集料含量，以40%～43%的质量比较好，细集料含量偏低，混合料易发生离析且压实成架空结构；细集料含量偏高，集料的塑性指数偏大，收缩增大，导致裂缝增加[3]。

（2）级配对压实的均匀性较为敏感。碎石应采取反击式破碎机破碎，分级出料，分级堆放，堆放高度以不超过4.0m为宜，以减少离析。同时应尽可能减少碎石倒运次数，倒运越多，离析程度越高。

2.2.2 拌和均匀性及水含量的影响

（1）均匀的混合料能大大提高结构层平整度：高速公路施工都是采用电脑计量的拌和机，配合比设定好以后一般都能保证碎石的连续和水泥用量。要求严的地方规定拌和机为间歇式，拌和时间易控制，但由于产量难以提高，故基本都采用连续式拌和机。连续式拌和机搅拌室长度最好在3.0m以上，以更好保证拌和的充分和均匀。

（2）含水量的影响：一般以最佳含水量稍高1.0%～1.5%来进行设定含水量。含水量低时压实困难，且水泥也难以充分水化，影响结构层强度和密实度；含水量过高则造成面层凹凸不平和波浪等现象，影响平整度，同时影响混合料的密度和强度，增加了混合料的干缩性，使结构层易产生干缩裂缝。施工过程中，应根据碎石的含水量大小、天气状况、运输距离的远近程度，以及早、中、晚的气温变化进行含水量调节，以期达到较好的碾压效果。一般以摊铺后碾压时的表面混合料含水量比最佳含水量略低0.5%～1.0%时为宜。

2.2.3 混合料的运输、卸料影响

（1）由于拌和的混合料由输送带运至储料斗，当储料斗贮存满后即时卸料至运输车辆。储料斗的作用就是对混合料离析起一定的抑制，但由于输送带输送时的抛射，混合料到达储料斗时混合料已发生了离析。为此在输送带出口处增设了一块挡板，同时调整卸料高度，使储料斗底口和运输车斗底板高度不超过2.0m为宜，减少混合料的离析。

（2）运输混合料宜采用大吨位（15t以上）的自卸运输车，小吨位的运输车由于运量少，每车混合料摊铺距离短，摊铺机走走停停，且增加了车辆对摊铺机的撞击率，致使摊铺的连续性差和形成横亘，摊铺出的层面平整性不好，从而影响压实后的平整度。在卸料和运输过程中尽量避免中途停止和颠簸，以确保混合料的延迟时间和减少离析。在卸入摊铺机喂料时，运料车要缓缓后退至摊铺机挡轴，避免碰撞。为保证摊铺机的连续作业，运输车辆以现场和拌和场各有4～5辆车再加中途运输车辆来计算，以车待机（摊铺机）而不能以机等车。

2.3 机械作业的影响

2.3.1 导线准确性影响

摊铺机作业主要依赖基准导线来确定标高，从而有效控制平整度，施工中往往因导线张力不够，且导线杆的间距过大使导线产生较大垂度而影响了摊铺平整度。因此导线采用3mm直径的钢绞线，导线架设时张力必须不小于70～100kg，且导线支承及导线杆间距不能过大。一般直线段导线杆间距10m，曲线段适量加密，导线长度以200～300m较合适。摊铺前对导线高程及时复核，施工中经常检查，以免作业人员扰动钢丝绳，造成摊铺层波动。

2.3.2 摊铺机操作对平整度的影响

（1）摊铺机手操作不熟或责任心不强时，导致摊铺机曲线前进、运料车在倒料时撞击摊铺机、摊铺机不连续作业或在行车过程中熨平板高低浮动等不规范作业，都会造成摊铺层面不同程度波动，从而影响平整度。

（2）运输车卸料时，撒落在下承层的混合料未及时清除，影响了摊铺机履带接地标高，会影响摊铺层的横坡及平整度，因此及时清理干净洒落的混合料十分必要。

（3）摊铺机校正行驶时，快的一边熨平板前方会有一个向前抬高的小台阶，慢的一边熨平板后端会有一个向后摊移的小台阶，影响了摊铺层面的平整[4]。

（4）采用两台摊铺机梯队作业时，摊铺机的振捣、振动频率、行走速度不一致时，将导致各自摊铺的混合料松紧密实不一，从而影响纵向接缝的平整度。在纵向结合部前台摊铺机采用移动式基准导线，后台摊铺机则以前台摊铺机摊铺的层面来控制标高和平整度。

（5）摊铺作业速度的影响：摊铺速度过快，易造成摊铺层表面的粗颗粒在熨平板下沿摊铺方向滑动，使表面粗颗粒后方出现小坑洞，从而影响了平整度和预压度，速度过慢会影响生产效率。故摊铺过程中不宜随意换速或停顿，应均匀行走。一般摊铺宽度6～7m时速度控制在3～4m/min较好。为解决好以上问题，应加强作业人员及各环节的协调配合，使之成为一个良好的作业体系，避免不必要的影响。当采用两台摊铺机成梯队作业时，最好选用同一型号、规格和新旧程度一致的摊铺机，这样从设备本身性能方面更好地保证摊铺出的效果。两台摊铺机的振捣、振动频率和行走速度、摊铺时两者的摊铺宽度应调成一致。摊铺时前后摊铺机的距离相隔5～10m同步向前摊铺。当两台摊铺机非同一型号时，施工中要使两台摊铺出的混合料松紧程度接近一致，以更好地确保摊铺、压实的平整度达到要求。纵向结合部的纵缝必须垂直相接，并一起进行碾压[5]。

2.3.3 压路机压实时的影响

平整度好坏的关键在摊铺机，但与压路机的碾压有着不可分割的关系，合理的碾压工艺与正确的碾压操作是保证结构层平整度的重要手段。

（1）碾压方式及碾压速度的控制：碾压方式初压一般采用胶轮（自重不小于16t）或钢轮压路机静压1～2遍，碾压速度在1.5～1.7km/h为宜；复压采用振动压路机从弱到强振2～4遍，速度控制在2.0～2.5km/h为宜；终压采用胶轮或钢轮压路机静压1～2遍，速度宜在1.5～1.7km/h。直线段和不设超高的平曲线段，由两侧向中心碾压；对于单向横坡的作业段（相当于超高段）宜从低侧往高侧碾压。碾压时轮迹应重叠1／2轮宽，相邻两段的接头处应错成横向45°的阶梯状碾压。碾压的路线和方向不得突然改变，更不能在已完成或正碾压的路段上调头和急刹车，以免使混合料产生较大推移，从而影响平整度。压实碾压的三个阶段如图1所示。