大厚度水稳基层一次摊铺碾压成型施工工艺

张政玖

（抚州市公路事业发展中心，江西抚州 344000）

0 引言

水泥稳定碎石半刚性基层是我国当前公路工程中常用的沥青路面结构形式，整体厚度通常在40cm左右，在传统摊铺碾压施工机械性能的制约下，必须分成底基层、下基层和上基层后分别施工，以保证单层水稳基层施工质量。但这种传统的分层施工方式会降低水稳层整体性，容易造成上下层黏结不牢、纵向接缝处理困难、平整度不理想；此外，每层摊铺碾压施工后必须进行至少7d 的养生，影响施工进度。如何有效解决大厚度水稳基层分层施工所面临的问题，是高等级公路施工的重难点。近年来，随着科学技术的不断发展，摊铺、碾压机械设备性能不断提高，包括大功率抗离析摊铺机、双钢轮压路机、大吨位单钢轮压路机等机械的出现，使得大厚度水泥稳定碎石半刚性基层一次摊铺碾压成型施工技术得以推广应用。大厚度水稳碎石基层一次摊铺碾压成型工艺主要利用摊铺机自身超大功率、传动系统超大扭矩及液压元件超大排量[1]，通过满埋螺旋二次搅拌、均匀布料，摊铺水稳碎石，并配合使用相应吨位碾压设备，有效克服横纵向及竖向温度离析，提升混合料平整度、密实度和均匀度，保证摊铺碾压成型施工质量。

1 工程概况

某高速公路按照双向四车道设计，设计行车速度100km/h，路基宽28.5m，为整体式断面设计。该公路全线长124km，共划分为6 个合同段，主要对其起讫桩号YK58+050—YK70+820 的第三合同段的施工进行探讨，主要包括路基、路面、桥涵、防护、排水等项目；路面结构为厚度18cm的石灰粉煤灰稳定土底基层+厚度32cm 水稳碎石基层+厚度8cm 的粗粒式沥青混凝土下面层+厚度6cm 的中粒式混凝土中面层+厚度4cm 的SBS改性沥青抗滑层，各面层间均增设沥青黏层，面层和基层间则设置乳化沥青透层与碎石沥青下封层。为优化半刚性基层材料性能，在多方论证的基础上，提出大厚度基层一次摊铺碾压成型施工工艺，并委托相关部门进行了配合比优化设计。

2 原材料配合比设计

2.1 集料合成级配

该公路水稳碎石主要使用水泥和粗细集料等原材料，水泥为工程所在地某水泥厂生产的P.C32.5 复合硅酸盐水泥；集料则按照《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）和设计文件，选用粒径19～31.5mm的1#料、粒径9.5～19mm 的2#料、粒径4.75～9.5mm 的3#料和粒径0～4.75mm 的4#料。根据拌和站料仓集料筛分结果，水稳碎石配合比掺配比例应为粒径19～31.5mm 集料∶粒径9.5～19mm 集料∶粒径4.75～9.5mm集料∶粒径0～4.75mm 集料=20∶27∶20∶33，集料合成级配具体见表1。

表1 集料合成级配

2.2 混合料含水量控制

为保证大厚度水稳基层一次摊铺碾压施工质量，还应加强混合料含水量控制，如果含水率偏低，则水泥因无法充分发生水化反应而增大碾压难度；如果含水率过高，则碾压期间及工后必将出现开裂问题。该公路合同段大厚度水稳基层混合料最佳含水量为4.3%，考虑到施工期间水分蒸发、散失等原因，实际施工过程中的含水量应比最佳含水量高0.5%～1.0%。第一次含水量检测结果为4.5%～4.7%，比最佳含水量高出0.2%～0.3%；第二次含水量检测结果为4.15%～4.85%，第三次含水量检测结果为4.2%～4.35%。可见，实际施工期间混合料含水量随时间的推移而散失加快，必须采取有效措施予以应对。

2.3 水泥掺量控制

混合料中水泥掺量过低会影响水稳碎石基层承载力，水泥掺量过高则会引发水稳碎石基层开裂，并增大工程投资，为此，必须加强水泥掺量控制。本工程在混合料拌和前进行了水泥掺量试验及性能检测，几次检测结果汇总见表2。

表2 水泥掺量检测结果

根据表2中检测结果，水稳碎石基层试验段水泥掺量均满足规范要求，并且变动趋势稳定，也符合大厚度水稳碎石基层质量控制要求。

3 施工要点

3.1 施工准备

为保证大厚度水稳基层一次摊铺碾压施工质量，必须在施工前做好准备工作，编制详细的施工方案，合理确定施工工艺；确定合理的配合比；验收下承层，保证下承层表面无松散、无杂物，并在下承层表面喷洒水泥浆润湿，增强层间黏结强度，确保其各项参数均满足规范要求后正式进行大厚度水稳基层施工。

大厚度水稳基层摊铺施工必须配备摊铺机械、碾压设备、拌和设备、运料车、平板夯等。本公路工程水稳基层一次摊铺碾压成型施工采用2 套600 型水稳拌和站、1台摊铺机、1台17t双钢轮压路机、1台32t大吨位单钢轮压路机、1台37t胶轮压路机、3台功率151kW的装载机、15 辆容量25m³运输车、2 辆洒水车、1 台平板夯。

3.2 施工放样

在恢复中线后按照10m间隔设桩，同时在两侧路肩边缘外增设指示桩，桩身上标记水稳碎石底基层边缘的设计高度。通过白灰划出水稳碎石基层边缘线，在线外0.3～0.5m 处按照10m 间隔设桩，并测量高程，主要用于高程控制传感器基准线架设之用。摊铺开始前检查钢丝绳基准线的松紧度，避免钢钎发生松动、支杆滑动及钢丝绳下垂。高程控制通过钢丝引导完成，直线段和曲线段分别按照10m和5m间距设置钢丝支架，所用钢丝拉力至少为800N。

3.3 确定松浦厚度

根据同类工程施工经验进行试铺松铺系数确定，再结合实际测量结果确定松浦系数最终值。测量过程中按照10m间隔设置断面，每个断面均依次布置三个测点检测标高，测点1、测点2 和测点3 分别与中线相距2m、6m 和10m；先测量下承层各点标高H地，摊铺完成后再测量各点标高H松以及压实度检测结束后的各点标高H实，根据所取得的以上数据，通过公式计算松浦系数[2]。该高速公路合同段前期20cm 厚水稳碎石基层松浦系数按1.31 确定，待施工80m 后根据测量结果将松浦系数调整为1.35，考虑到设计厚度为35cm，则换算后的松浦厚度为48.6cm。

3.4 混合料拌制及运输

拌和站必须严格按照实验室确定的配比下料，料斗应通过间隔板隔开，装载机上料时不得装料过满，以避免窜料。在混合料拌制前应先调试设备，保证混合料颗粒组成及含水量等指标均符合相关规范要求；定期进行水泥用量控制装置标定。实时监控混合料含水量，并根据施工环境温度、湿度、风速等情况适当增减，保证混合料含水量满足施工要求。

混合料拌制完成后，根据拌和站实际生产能力、运距、交通状况、摊铺机摊铺能力等确定运输车辆配置数量，并保证摊铺机前等候卸料的运料车数量为5～8辆。装料过程中出料口和车厢高度之间的距离应尽可能缩小，并按照前、后、中的次序分三次向车厢内装料，避免发生集料离析。混合料运输途中应覆盖帆布保温防尘，运料车应匀速缓慢行驶，不得急刹车。

3.5 摊铺施工

摊铺前应在下承层洒水并喷洒水泥浆，增强层间黏结性。运料车到场后应停放在摊铺机前0.1～0.3m处，按次序启动液压系统并以料斗倾斜25～35°的方式卸料，车厢内集料剩余不多时可适当增大料斗倾斜角度，使集料自由下落至摊铺机料斗中。摊铺施工开始后必须连续摊铺，避免出现停机待料、摊铺中断等现象；摊铺机械后方安排3～5 人技术小组采用细料对集料离析处进行修补。

3.6 碾压施工

该工程中，碾压施工工艺控制是施工质量控制的重点，必须对不同碾压方式及碾压设备组合展开比较分析。为进行不同碾压操作下平整度、压实度及整体施工效果的比较，共设计出三种不同的碾压施工工艺，设计情况具体见表3。

表3 碾压工艺参数表

第一种碾压施工工艺为传统碾压技术，只是用32t大吨位单钢轮振动压路机代替了26t 压路机，第一遍碾压时先静压后振压，可有效避免推移、拥包等问题的出现。第二种碾压施工工艺则采用双钢轮压路机，考虑到大厚度水稳基层碾压结束后摊铺机松浦厚度会增大，如果直接配合使用大吨位单钢轮压路机，会增大初始压缩变形量，引发推移、拥包。为此，改用较轻的双钢轮压路机可有效提高初始压实度和平整度。第三种碾压施工工艺最能提升大厚度水稳基层压实度和平整度，在不减少32t 大吨位单钢轮振动压路机碾压遍数的基础上，初始增加轻质双钢轮碾压，以提升初始压实度，并在结束胶轮碾压后再用双钢轮压路机收光，可进一步提升大厚度水稳基层平整度。

本公路工程主要采用第三种碾压工艺，碾压施工过程中严禁压路机在水稳碎石路段急刹车或掉头，防止损坏水稳碎石表面，碾压后应人工拍打边缘，使其密实整齐。

4 施工质量检测

4.1 压实度检测

根据压实原理，随碾压层深度的增大，压路机激振力不断衰减，故碾压层厚度越大，作用于压实层底部的压实功便越小[3]。为此，针对不同碾压施工工艺，对大厚度水稳基层上部和下部分别进行碾压效果检测。利用第三种碾压工艺施工的大厚度水稳基层压实度实测结果详见表4。根据检测结果，该碾压工艺实际压实度符合98%的规范要求，其上部面层压实度和第一种碾压工艺下实际压实度较为接近，说明增加双钢轮压路机碾压对实际压实度贡献并不大；但下部面层压实度比第一种碾压工艺明显提高，这也使得大厚度水稳基层一次摊铺碾压施工质量大幅提升。

表4 第三种碾压工艺水稳基层压实度实测结果

4.2 平整度检测

大厚度水稳基层松铺厚度及压缩量均较大，且主要采用大吨位压路机，所以平整度控制存在一定难度。对本工程试验段施工后的现场平整度检测结果表明，第一种碾压工艺因未进行双钢轮初压，摊铺机松铺后混合料松铺密度小，通过大吨位压路机直接碾压后必将增大初始压缩量，引发松铺层混合料推移、拥包，平整度较差。第二种碾压工艺增加了小吨位双钢轮初压过程，在大吨位压路机碾压前就使松铺密度大幅提高，有效避免了推移拥包等问题的出现，平整度有保证。第三种碾压工艺同时增加了小吨位双钢轮初压和收光处理，在提升收光效果和平整度的同时，还能有效处理胶轮压路机碾压后的轮痕和小拥包。

5 结语

综上所述，大厚度水稳基层一次摊铺碾压施工技术能有效避免并机分层摊铺的纵向接缝，可加快施工进度，并能有效控制集料离析现象，人员投入少，机械化程度高，经济效益显著。为保证大厚度水稳基层一次摊铺碾压施工质量，必须采用大功率、大吨位摊铺碾压机械，应用结果也证明了32t 大吨位单钢轮压路机的使用对大厚度水稳基层压实度贡献较大；而在大吨位单钢轮压路机碾压前，必须采用小吨位双钢轮压路机初压，以提升铺面初始压实度，避免发生推移、拥包，最后再采用小吨位双钢轮压路机收光处理，以提升平整度。