大厚度水泥稳定碎石基层在高速公路路面工程中的运用分析

2022-12-15陈勇

工程建设与设计 2022年22期

陈勇

（四川公路桥梁建设集团有限公司公路二分公司，成都 610200）

1 引言

沥青路面基层主要是半刚性基层结构，能承受大部分荷载，采用分层摊铺与碾压的施工方式，要求分层厚度在20 cm以内，通过分层成型增加基层厚度。为提高路面基层结构的完整性与施工效率，可应用大型机械设施对基层进行一次性施工，使路面成型厚度超过20 cm，避免混合料在摊铺期间出现离析现象，保证水泥稳定碎石基层的压实度，增强路面基层强度。

2 大厚度水泥稳定碎石基层特点

据调查得知，水泥稳定碎石基层目前主要应用于高速公路工程中，这种半刚性基层厚度一般约为40 cm。采用大规模抗离析路面摊铺机和大吨位压实设备，将其用于水泥稳定碎石基层施工中，可有效规避层间的黏结问题，且力学性能比分层施工强。表1为大厚度水泥稳定碎石基层施工特点[1]。

表1 大厚度水泥稳定碎石基层施工特点

3 大厚度水泥稳定碎石基层在高速公路路面的施工应用

3.1 原材料

3.1.1 集料

一般情况下，大厚度水泥稳定碎石基层施工时用到的粗集料与细集料应确保干燥洁净，集料表面没有任何杂质，且密度均匀，集料内的含泥量较少。根据高速公路路面工程的实际情况，使用石灰岩集料为路面基层矿料的构成部分，再对集料技术指标进行抽样检测，通过试验的集料可以用于施工。对于粗集料，要求集料的压碎值保持在22%以内，软石含量在3%以内；细集料方面，要求材料有机质与硅酸盐含量分别低于1.2%和0.25%，具体试验结果见表2[2]。

表2 高速公路路面粗细集料抽样检测结果

3.1.2 水泥

要求施工期间用到的水泥材料的初凝时间不能大于3 h，且终凝时间不能超过10 h，必须大于6 h。严格控制水泥材料的安定性指标，不适用早强水泥或者快硬水泥。选用设计强度为M32.5的硅酸盐水泥，具体技术指标见表3，其中，水泥的终凝与初凝时间分别为390 min和420 min，符合技术规范要求，抗折强度与抗压强度也满足规范要求[3]。

表3 大厚度水泥稳定碎石基层水泥技术指标

3.1.3 配合比设计

水泥稳定碎石基层材料的配合比设计用到的原材料水泥主要是M32.5水泥，所有材料均已通过质量检测，且指标合格。采用外掺法进行水泥配比，水泥与碎石之间的比例为4∶100，最大干密度约为2.442 g/cm3，最佳含水率达到了5.2%。级配设计时，需要注意骨料合成之后的4.75 mm通过率，要求筛孔通过率必须有所保证，过高会导致级配偏细，且填充率较多，容易给路面带来开裂的风险；筛孔通过率过低说明级配比较粗，且路面施工期间平整度与碾压环节难以有效控制。

3.2 施工技术

3.2.1 混合料拌和与运输

选择拌和站时，应充分考虑材料的运输距离，正式使用前应做好设备调研工作，使混合料在拌和期间无论是颗粒组成还是含水量都能达到规范要求。拌和站应按照规定的材料配合比展开生产，拌和期间不能对配合比的参数随意更改，如果相邻的斗料之间发生窜料现象，可以在斗料间放置钢板，起到阻隔的作用。

佛山市禅城区、南海区、顺德区儿童行为问题检出率无差异。考虑与以下因素有关：1）佛山地区位于珠三角经济较发达地区，大部分家庭经济条件较好，对儿童的心理健康教育也比较重视；2）调查中发现，许多中小学校都设有专门的心理咨询室，配备专职心理老师；幼儿园也与医院的儿童心理专家有密切合作，经常邀请心理专家为家长及教师进行有关儿童心理卫生的讲座；3）每年的儿童健康体检，儿童心理行为测试也在该地区的中小学及幼儿园广泛开展，为早期发现心理行为问题及进行早期的干预提供依据。以上的几点也是从小防范心理行为问题值得推荐的较好形式。

大厚度水泥稳定碎石基层施工前需要充分了解具体工程量、施工工期、材料影响与时间影响系数，以此确定混合料拌和设备的生产能力，产量计算公式为：

式中，Q为摊铺机的生产功率，t/h；C为摊铺机作业效率系数，一般取值0.8左右；V为设备的摊铺速度，m/min；D为混合料的密度，t/m3；H为铺筑宽度，m；T为铺筑厚度，m。按照混合料拌和实际情况，细集料拌和难度更大，所以，可减少进料量，强化搅拌器的拌和效果。

按照A级道路石油沥青技术要求，各个沥青层间必须设热沥青黏层，用量0.4～0.6 kg/m2；上基层顶面间必须铺设透层沥青，用量0.8～1 kg/m2。严格控制、检测热沥青的性能指标，热沥青应洒布均匀。沥青混合料压实度采用马氏密度和最大理论密度双重控制。为了控制施工进度，需按照拌和站到施工现场的实际距离，再根据拌和站的生产效率确定摊铺机数量以及运输车数量，放置运输车长时间留在施工现场，避免施工时发生人等料的问题。运输车接料时应向着前后的位置稍稍移动，使接料的路径呈现出“品”字形，确保混合料不会发生离析。混合料运输期间会受到外界环境温度与湿度的影响，混合料内部水分改变，所以，有必要在运输车顶部位置覆盖篷布，防止水分散发过快，保证水分不轻易流失。

3.2.2 摊铺

摊铺前垫层表面应适量洒水，保持湿润。采用中大DT1900摊铺机进行摊铺。在摊铺过程中，速度保持在1.5～2.2 m/min为宜，水泥稳定碎石底基层在开始摊铺6 m时，现场技术人员立即检测摊铺面的标高及横坡，合格后，再继续摊铺。路面摊铺施工阶段，运输车承载着混合料来到施工现场后，运输车将混合料倾倒在摊铺机内，摊铺机推动运输车缓慢前进。摊铺过程中，要求摊铺机缓慢且匀速前进，摊铺期间不能掉头或急刹，也不能突然加速，以此保证水泥稳定碎石基层摊铺均匀。安排技术人员跟随摊铺设备，如果发现混合料离析，需对其进行处理，防止后期路面基层稳定性受到影响。正常施工时，摊铺机每前进10 m检测1次水泥稳定碎石底基层摊铺顶面标高，检测位置同路基顶面检测位置，记录检测数据，并根据之前测量的水泥稳定碎石底基层底面标高计算出松铺厚度及横坡度。

路面摊铺时，应做好摊铺速度的有效控制，使其与供料速度协调一致，底面层摊铺速度应控制在约1.7 m/min；中面层与表面层的路面摊铺速度应控制在约2.5 m/min。路面摊铺施工时应掌握以下方法：（1）单台设备整幅摊铺，如果路面宽度较大，可以两台设备联合作业，摊铺机间的距离保持在约5 cm。（2）保证摊铺的连续性，做好现场指挥，保持混合料连续充足的供应。（3）测量摊铺厚度，将偏差控制在3 mm以内，安排测量人员随时进行高程测量和横坡测量。（4）摊铺机推动汽车前进，逐车摊铺，卸料时运输车驾驶员听从现场指挥人员的指挥，不得随意移动车辆。摊铺机起步行走速度控制在0.5～0.8 m/min。施工过程中摊铺机前方保证最少有2～3辆运料车在等候卸料。

3.2.3 碾压

开始碾压前，在摊铺起点线后铺一张彩料布，将压路机轮清理干净后停在彩料布上。避免开始碾压时压路机轮带入泥土污染垫层，具体碾压施工方式见表4。基层碾压期间使用双钢轮与振动压路机交替碾压。双钢轮压路机的运行速度为每1.5 km/h，碾压1次之后再用振动式压路机，运行速度为每1.8 km/h，采用1次弱振和2次强振的碾压方式后，用胶轮碾压机与钢轮碾压机分别碾压1次，碾压速度为1.6 km/h，碾压完成后即可消除路面上的轮迹，基层表面平整且密实，要求施工人员查看当前路面是否存在着鼓包或者波浪的现象，以便及时发现并处理问题。

表4 压路机碾压顺序表

3.3 现场检测

3.3.1 水泥剂量滴定

根据JTG/T F20—2015《公路路面基层施工技术细则》确定施工水泥剂量，按照3.6%的剂量添加水泥，摊铺混合料之后去代表性混合料，以此进行水泥剂量的检测。样品编号1～4的水泥剂量检测结果分别为3.4%、3.3%、3.5%、3.6%、3.5%。经过检测得知，水泥剂量检测结果满足质量标准中水泥剂量极限低值-1%的要求。

3.3.2 混合料压实度检测

一方面，采用施工现场检测方法。高速公路路面水泥稳定碎石基层主要包含骨料、胶结剂、灰浆几部分，路面碾压压实处理后的混合料需要做好压实度检测。采用瞬态锤击响应加速度的检测设备，可有效提高检测精确度。

另一方面，采用室内检测方法。将Proctor方法与旋转压实方法进行对比，可以看出这两种方法测量得到的密度十分接近。如果基层含水量较高，旋转压实法测量精确度更高，再将这两种方法与振动台法相对比，融合静压压实与振动压实法，精确地获得大厚度水泥稳定碎石基层的实际性能，得知振动压实法测量效果更好，适合用于实验室检测。经过检测得知样品1的上部与下部基层压实度分别为99.4%和98.8%，差值为0.6%；样品2的上下部压实度检测结果分别为99.6%和98.6%，差值为1.0%。