水泥稳定碎石基层施工技术在道路工程中的应用

王文文

（甘肃德源顺建设工程有限责任公司，甘肃 平凉 744100）

0 引言

近年来，甘肃省的新建道路工程，普遍选用半刚性基层作为道路基层形式，大范围应用水泥稳定碎石基层技术，这对提高道路韧性与承载能力、改善道路基层滤水性、增强道路结构板体性有重要作用。甘肃省的地质环境相对复杂，使得新建道路工程施工难度大，其间若处理不当会留下质量隐患。所以，在施工过程中，技术人员要加大对水泥稳定碎石基层技术的实践与应用，切实提高现场施工水平，从而打造出高品质的道路工程。

1 工程概况

南李村至乡景村道路工程位于甘肃省平凉市泾川县，以荔堡镇南李村为道路起点，以罗汉洞乡景村为道路终点，道路全长10.38km，途经小寨村，与平泉公路、安国公路相接，总投资金额约2113 万元。该工程道路构造从下到上由天然砂砾层、底基层、基层、面层组成，同时配有圆管涵、公路界碑、波形梁钢护栏、单悬臂式交通标志等配套设施。选用水泥稳定碎石基层技术修筑道路基层，分别为200mm 厚水泥稳定碎石层和200mm 厚水泥稳定砂砾层，二者用量分别为93549.7m3和704m3。

2 道路工程中水泥稳定碎石基层施工技术要点

2.1 施工放样

在施工过程中，测量人员要在基层摊铺前一段时间完成测量放样作业，按照施工图纸确定基层摊铺范围、各摊铺机位置，沿中线方向射出测钉，将直线路段与平曲线路段中的相邻测钉的间距分别控制为10m和5m，并在现场设置支架，在支架上弹放导向控制线与基准钢丝，并使控制线与钢丝保持拉紧状态。如此，借助导向控制线控制水稳碎石基层的松铺厚度，借助基准钢丝控制基层平面位置和高程。在后续水稳碎石基层施工期间，测量人员要及时进行复核作业，纠正测钉、控制线与施工作业存在的误差。

2.2 混合料制备

在混合料制备环节，需重点掌握级配设计、振动拌和、性能检测三个方面的技术要点。第一，级配设计，根据道路等级明确水稳碎石强度标准、原材料配合比方案。例如，道路等级为二级以下高速公路时，可分别将底基层和基层水泥稳定碎石7d 浸水无限侧抗压强度控制在2.5～3.0MPa 和3.0～5.0MPa，以水泥、集料为原材料，加入适量拌和水，将之搅拌成水泥稳定碎石，一般可使用天然砂与5～26mm 碎石作为集料，将二者用量占比控制为25%和75%。第二，振动拌和步骤，早期道路工程中普遍采用单缸拌和方法，拌缸长度不足5m、有效拌和时间不足10s，混合料拌和效果并不理想。因此，施工单位目前应采取两次拌和工艺，选用振动拌和机，将多个拌缸进行串联处理后搅拌混合料，确保搅拌轴长度不小于2.5m，按顺序向拌缸内投入原料、添加拌和水，以此强化混合料的理化性能，并起到预防道路开裂等作用[1]。第三，性能检测，对所制备混合料开展击实等多项试验，判断混合料的最大干密度等性能质量是否达到施工要求，经试验检测合格后再将混合料投入使用，对未通过试验检测的混合料，则要采取重新搅拌、自然晾晒等处理措施。

2.3 混合料转运入场

混合料转运入场时，运输人员要检查车辆情况，确保车厢处于洁净、湿润状态，避免混合料受到污染或与车厢出现黏结情况，确定车辆情况无不妥后，即可将混合料装车运输。其间，在车厢表面覆盖土工布等材料进行遮盖处理，以此有效避免混合料在运输途中受污染或水分损失等，还要将运输时长控制在合理范围，要求在混合料初凝完成摊铺作业。待混合料入场，将运料车停放在摊铺机前方0.2～0.3m 处，避免二者相互碰撞。

2.4 摊铺

在基层摊铺环节，施工人员要提前检查底基层的质量，保证底基层的洁净度、平整度与压实度达标才能开展基层摊铺作业，同时要对底基层表面凹凸不平的部位进行修补处理。随后，将摊铺机就位，由于早期道路工程普遍采取水稳碎石基层双机联铺方式，其间可能出现基层搭接离析、纵向裂缝等质量问题，所以现在多采用宽幅超厚一次成型的全新摊铺方式，采用DT1600 等型号摊铺机。在水稳碎石基层摊铺作业时，一般要将松铺系数控制在1.3 左右，混合料挡板和布料器端部间距控制在0.3m 内，摊铺速度控制在1.5km/h 左右，禁止施工人员私自改变摊铺速度、摊铺机行驶方向角度和空场收斗，并根据基准钢丝绳观察基层摊铺厚度偏差是否超标，进而及时开展找平作业[2]。

2.5 人工整平

考虑到水稳碎石基层在摊铺期间常出现集料离析等问题，会影响基层观感、质量与结构性能，也不利于后续基层碾压作业的开展。因此，施工单位需要开展人工整平工序，基层摊铺完毕后，需要检查摊铺质量，如果发现粗细集料离析、粗集料集窝等质量缺陷，要立即铲除摊铺层中的相应部位，在原位填补经过重新拌和的混合料，也可在原位均匀填补细集料，再使用小型动力设备开展碾压作业。

2.6 碾压

在基层碾压过程中应遵循“先轻后重”的原则，按顺序完成各路段基层碾压作业，并严格控制各项工艺参数，如将轮宽重叠面积控制在1/2～1/3 左右、混合料拌和至碾压环节总体时间控制在3h 内、碾压速度控制在1.5～1.7km/h 或2.0～2.5km/h。同时，为取得理想的基层碾压成型效果，需搭配采用静压成型与振动成型工艺，在现场配备多类压路机，如先后使用光轮压路机、振动压路机和胶轮压路机开展基层碾压作业。完成预定碾压遍数后，技术人员对基层压实度进行检测，若压实度不达标则要增加碾压遍数，压实度达标即可完成后续碾压作业。

此外，若是现场气温超过相应标准，混合料容易出现水分加速蒸腾现象，容易在碾压期间出现表层颗粒浮动问题，会导致基层密实度存在不确定性[3]。在高温天气下，施工人员需要在压路机中额外设置雾化洒水设备，碾压期间同步对基层混合料进行洒水，将之润湿。

2.7 接缝处理

在接缝处理环节，施工人员应掌握横纵向接缝的正确处理方法。以横向接缝为例，施工人员操纵摊铺机远离横向接缝处的混合料末端位置，在末端部位放置2 根方木，使方木与混合料保持紧密贴合的状态，并对方木间隔处混合料进行人工整平处理，要求混合料的压实厚度与方木高度保持一致，且混合料的压实度要达标。随后，去除方木与钢钎等材料，使下承层顶面保持洁净与湿润状态，在表面摊铺混合料。同时，若因物料供应延误等特殊情况导致施工期间基层摊铺、碾压作业中断，则要铲除摊铺机周边未经压实的混合料，并在另一端将碾压完毕的混合料中挖设垂直断面，使道路中心线和断面保持垂直状态，以断面处为起始点，继续开展混合料摊铺、碾压作业。

2.8 养护

基层养护需着重选择养护技术、控制养护时间。其中，在养护技术选择方面，具体可选用洒水养护、土工布覆盖养护、乳化沥青养护等方法，一般采用洒水养护方法。基层成型后，在其表面覆盖草帘等材料，定期在表面洒水，根据水分蒸腾量调节洒水频率与单次洒水量，养护期间需使基层表面始终保持湿润状态，禁止基层处于干湿交替状态。在养护时间控制方面，需将养护时间保持在7d 以上，如果水稳碎石基层的养护效果未达到预期要求，则应适当延长养护时间。此外，施工单位可搭配使用洒水养护与土工布覆盖养护技术，待水稳碎石基层成型后，施工人员在基层表面铺设具备耐老化、耐腐蚀、透水透气等多项性能的土工布，并在土工布四周放置石块对其进行固定。土工布铺设完毕后，开展首次洒水作业，将洒水车的行驶速度控制在20km/h 以内，后续每隔一段时间进行重复洒水，将洒水车速度控制在30km/h 内，养护期间每天洒水3～5 次即可[4]。

3 道路工程中水泥稳定碎石基层施工控制策略

3.1 原材料选型

为避免道路基层成型质量受到材料因素影响，施工单位应遵循从实际出发的原则，根据工程建设标准做好原材料选型工作，并明确各类原料的性能指标要求。一般情况下，水泥材料可选用标号为42.5 的普通硅酸盐水泥，要求水泥细度不低于10%，初凝与终凝时间分别超过3h 和6h，在3d 龄期与28d 龄期的抗压强度不低于11MPa 和32.5MPa。在粗集料的选择上，尽量选用碎石材料，这类集料具备质地坚硬、不易破损的优势，之后需筛除粗集料中粒径值超过31.5mm的碎石，要求压碎值和针片状颗粒含量分别小于30%与20%，最后要对粗集料的塑性指数、毛体积相对密度等物理力学性能进行全面检测。在细集料的选择上，可选用机制砂或河砂，但要明确规定材料的最大干密度、无侧限抗压强度等性能，如所选细集料的最大干密度应保持在2.4g/cm3左右。另外，应尽量以直接饮用水标准选择拌和水，pH 值大于4，禁止水中含有泥砂、油污等杂质[5]。

3.2 优选基层成型方式

现代道路工程普遍采用静压成型或振动成型方法进行水稳碎石基层碾压作业，采用不同的成型方式，基层的路用性能会存在明显差异，施工单位应根据工程建设要求选择恰当的成型方式。例如，从水稳碎石强度的角度来看，静压成型的水稳碎石基层无侧限抗压强度略低于振动成型的水稳碎石基层，若道路工程对基层强度有严格的要求，应优先采用振动成型方式。从集料破损程度看，水稳碎石基层静压成型，9.5～26.5mm 粒径粗集料会存在明显的破碎现象，形成过多破裂面，这会影响其路用性能。水稳碎石基层振动成型，仅会形成少量粗集料破碎面，基层集料级配与设计级配偏差程度也不明显，故推荐采用振动成型方式。此外，要求施工人员全面掌握静压成型、振动成型两种工艺技术的操作要点。例如，采用振动成型方式时，在工程现场配备振动压路机与轮胎压路机设备，操作振动压路机完成水稳碎石基层的初压与复压作业，操作轮胎压路机完成基层终压作业，并将碾压段长度控制在50～80m，初压、复压、终压步骤的碾压速度分别控制为1.5～1.7km/h、1.8～2.2km/h、1.8～2.2km/h[6]。

3.3 试验段施工

考虑到水泥稳定碎石基层施工工艺比较复杂，且会存在部分施工人员缺乏操作经验的现象，容易在道路基层施工过程中出现各类技术问题、留下质量隐患。因此，施工单位应提前在施工现场选择一处代表性路段，在该路段内开展试验段施工，按照施工技术方案依次开展基层摊铺、整平、碾压、养护等作业，检测试验段基层成型质量是否达标，及时发现技术问题并加以改正，确定基层虚铺厚度、摊铺速度、碾压遍数等工艺参数的最佳值。此外，为提高作业效率与控制工程造价成本，施工单位还可开展仿真试验，通过试验过程代替现场试验段施工。例如，为论证水稳碎石基层振动碾压技术方案的可行性，使用BIM 软件，根据技术方案和工程信息建立动力模型，在模型中模拟水稳碎石基层压实过程，详细描述混合料内部颗粒在碾压过程中的运行状态，以此判断振动参数、碾压层厚度等因素对基层碾压效果造成的具体影响，根据模型输出值确定振动压实时间、振动频率、静压力范围等工艺参数的最佳值。

3.4 基层成型质量检测

水稳碎石基层施工完毕后，为及时发现并处理全部质量隐患，避免后续出现路面开裂、路基沉降等质量通病，要求施工单位对基层成型质量进行详尽检查，对质量缺陷部位进行返工处理，检测项目包括压实度检测、强度检测与芯样统计。其中，进行压实度检测时应采用检测精度最高的核子密度仪法，检测人员将核子密度仪放置在测试位置，将仪器与基层的间距控制在0.3m 以上，并把放射源棒插入预留孔洞，启动仪器进行测量即可获取基层压实度测量结果，此项技术具备操作简单、测量速度快、不会破坏道路结构的优势，另外，为提高检测精度，可以搭配应用灌砂法进行检测。在强度检测中，要提前准备一批水稳碎石基层试件，将试件放置在标准养护室内养护7d，待试件达到7d 龄期后，即可开展无侧限抗压强度试验，对比试验结果与抗压强度设计标准值，判断基层强度是否达标。芯样统计环节，在各路段底基层结构中钻芯取样，观察各个芯样是否存在结构不完整、上部松散、断层、级配不达标与厚度偏差超标等问题，分析问题成因并采取改进措施。若芯样上部较为松散，则表明洒水养护工作开展不到位，需要增加单次洒水量或提高洒水频率。

4 结语

综上所述，为保证水泥稳定碎石基层施工顺利开展，实现工程预期建设目标，保证行车安全，施工单位必须对水稳碎石基层施工技术进行深入的研究，完善现有技术体系，不断改进技术方案，尤其是混合料制备、基层摊铺碾压等重要工序，高质量落实原材料选型、优选基层成型等工作，以及试验段施工、基层成型质量检测等技术控制策略，推动我国道路事业稳健发展。