路面水稳基层大宽度大厚度施工技术试验研究

李广才

（中铁二十三局集团第一工程有限公司，山东 日照 276800）

0 引言

新疆国道G216线喀木斯特库都克至五彩湾城段公路是新疆公路网的重要组成部分，沿线矿产资源丰富、重载车辆较多，并且随着社会经济的快速发展，交通量增长较快。该线路路面结构层设计为底基层20cm+水泥稳定基层37cm。综合考虑当地气候、后期车辆荷载、施工工期等因素，为保证基层施工质量，项目建设指挥部要求统一全线基层采用单幅一次摊铺成形施工工艺。

该线路规划主要技术标准：道路等级为一级；双向4车道，路基宽度26m；设计行车速度100km/h。线路路面结构形式：20cm级配砂砾底基层+37cm水泥稳定砂砾基层+12cm沥青面层；设计使用年限15年；路面设计荷载为公路I级。本文以该线路水泥稳定砂砾基层试验段K396+060~K396+360施工为例，介绍水稳基层大宽度大厚度施工技术，以供相关人员参考。

1 施工机械设备选择

1.1 摊铺机

陕西中大机械集团新产的POWRE DT2000摊铺机摊铺最大宽度为20m，摊铺厚度达60cm（压实后为42~45cm），能满足幅宽16~20m的基层一次摊铺成形要求。

（1）摊铺机额定输出功率为306kW，最大摊铺宽度20m，最大行驶速度为1.8km/h，运行板夯锤频率可调范围为0~26。

（2）螺旋分料系统：螺旋绞龙直径有三种：D360、D420和D480成塔基循环布列，螺距为280mm，转速为120r/min，有效避免了纵、横、竖向布料离析现象，且摊铺厚度可达400~600mm。

1.2 大功率压实设备

陕西中大机械集团的POWRE YZ36多功能单钢轮压路机，发动机马力强劲，整体液压驱动系统性能可靠，其运行激振力能够解决大厚度摊铺基层压实需要。

（1）设备自重36t、振幅2.5mm、振频20~28Hz、发动机大功率为260kW、最大激振力81吨，总作用力1040kN，作用深度42cm。

（2）震动轮宽度2.3m，直径1.7m，转向角度±34°，设备振动、行走、起停振、行走速度等程序全部自动化控制，平整度控制较好。整机运行平稳、动静结合，有效减少超厚水稳层压实通病的拥包、推移、下部不实等问题。

1.3 胶轮压路机

YL27/37液压传动变质量轮胎压路机，最大工作质量37t，压实宽度2.75m，轮胎重叠宽度50cm，轮胎数量前5后6，发动机功率160kW，外形尺寸长5.2m×宽2.8m×高3.3m。该机型比常规胶轮压路机工作质量大、压实面宽、工作效率高。

主要施工机械设备及相应的参数如表1所示。

表1 摊铺碾压机械设备配置表

2 路面水稳基层主要施工流程及施工效果分析

2.1 施工放样及培土模

测量人员在试验段内每20m设一个中桩，两侧边缘设置边桩。测量底基层中、边面高程，用拟定的松铺系数计算出各测点基层松铺高程。在边桩外0.2~0.3m处设置高程控制钢线。结构物范围内基层高程要根据桥面实测标高进行适当调整。松铺系数通过铺筑试验段实测确定。在松铺系数试验确定前采用1.25。单幅基层两侧采用打钢钎、挂钢丝来控制标高。基层施工前外侧用事先已焖好的料做包边土，在每半幅两侧紧贴边线外预先培土路肩，土路肩顶高应为路面基层设计高程，人工配合机械挂线施工，采用小型打夯机夯实，人工修整成型[1]。

2.2 混和料摊铺与碾压

2.2.1 摊铺机调试

摊铺前，对底基层进行洒水湿润，增强底基层与基层的粘结性，防止底基层因干燥过分吸食基层的水分。摊铺机操作人员检查设备运行情况，调好熨平板的开始运行仰角，调整好两侧传感器触杆与控制高程钢丝位置，在熨平板下垫厚约47cm（水稳碎石基层松铺厚度）的枕木，并调整好熨平板的初始横坡度。

水稳基层拌合料自出站后计算路途运输、等待、摊铺、终压成形时间试验确定的终凝时间，不得超过3h。

2.2.2 混合料摊铺

摊铺机运行速度控制在1.2～1.5m/min，调整好夯锤频率为15并保持稳定，卸料后保持螺旋布料器物料饱满后开始启动前行，运行时设专人盯守高度传感器，防止人为和设备扰动钢丝绳，影响摊铺质量。

开始摊铺后，测量人员开始测量对应底基层上的测点的松铺厚度、松铺顶高程，检查是否有偏差，如有误差立即缓慢调整。同时记录设备运行当时的速度、松铺厚度、平整度、夯锤振动频率等。正常施工时，应每20m做一次松铺厚度检验并记录，每50m检测一次横坡。并对比设备电脑显示与实测参数有无误差，及时让设备操作员调整。摊铺过程中应安排专人清理履带前堆料[2]。

2.2.3 混合料碾压

碾压头遍采用小吨位YCZ13/17双钢轮压路机前进静压，后退弱振；第2遍YZ22JA单钢轮振动压路机弱振1遍；第3、4遍YZ36单钢轮振动压路机往返强振2遍（高频低幅）；第5遍YZ22JA单钢轮弱振1遍；最后YL27/37胶轮压路机碾压2遍。然后检测压实度；若不达标继续碾压直至达到标准压实度。

碾压时设备根据配置先轻后重、由外向内、轮迹交错、呈阶梯向前推进。轮迹重叠保持重叠至少1/3轮宽，且后轮必须超过与前段的接缝；两侧多压1~2遍；复压完成后胶轮压路机开始全幅碾压直至无轮迹为止。碾压过程中严禁压路机严禁“调头”和急刹车；碾压过程中，表面应始终保持湿润，因当地气候原因干燥多风表层水分蒸发过快，视情况洒水补充适量的水分。

本段基层试验段在直线段上压路机应由两侧向路中心碾压，碾压时按照错轮要求轮迹重叠1/3~1/2轮宽，然后压实大面全宽为一遍。碾压过程中，发现弹簧、松散、起皮等现象，应及时换料处理。

2.3 施工效果分析

2.3.1 压实效果分析

根据以上检测结果分析采用本次机械组合能够满足基层压实要求，碾压效果与平均压实度如表2所示。碾压速度平均控制在振动压2.5～3km/h，静压3～5km/h。小吨位压路机静压不少于1遍、小吨位压路机弱振、强振不少于1遍、重型压路机不少于2遍。

表2 碾压机械组合压实度统计表

2.3.2 松铺系数计算

根据试验路段检测结果计算出水稳基层平均松铺系数为1.24，虚铺厚度在45cm时，压实厚度不小于37cm，具体计算结果如表3所示。

表3 松铺系数计算结果统计表

2.3.3 试验检测分析

钻芯取样检测10个，经测量厚度平均值为37.4cm，符合设计规范要求；经实验室检测无侧限抗压强度平均值为5.6MPa，设计强度为4.0~6.0MPa，满足设计要求；现场压实度测量平均值为98.4%，大于达到设计要求值98%，满足设计要求。根据试验段数据结果显示，试验室采用的配合比符合设计规范要求，可以指导后期大面积施工。

3 大宽度大厚度施工技术探讨

3.1 施工技术的优点

水稳层作为高等级路面基层其厚度一般都大于20cm，按现行施工技术规范及该工程设计要求都是分两次摊铺压实，虽有两层联铺的施工工艺但仍存在质量通病多、周期长的弊端，该工程采用的单机单幅全厚一次摊铺碾压完成，与传统工艺相比较有以下优点[3]。

（1）基层整体性强。分层施工方法存摊铺面积翻倍，两机联铺混合料离析现象，受机械设备性能制约出现几率随施工面积增加而加大，造成上下基层间局部出现分离现象，导致整体强度差。因此全厚一次摊铺碾压不易出现以上问题，提高基层的整体性及使用寿命。

（2）生产效率高。两机联铺和两层联铺显然没有一次全宽全厚的机械利用效率高，周期短，以本项目为例同样的施工面积，工期比传统施工方法缩短了将近1/3，避免了机械人工的重复投入，收到的经济效益显著。

（3）平整度控制好。两机联铺两台摊铺机的松铺系数不可能完全一致，容易产生两机结合部不同步造成路面平整度差，而根据实践证明单机单幅全宽摊铺完全不会出现这个问题。

（4）有效减少了基层病害出现的几率。该工艺是一次成形，不想分层和两层联铺出现的上基层施工机械设备扰动对下基层造成的早期伤害现象，造成下部结构层局部质量薄弱层微观裂隙发育，且问题不易发现。而该工艺有效解决了此项问题。

3.2 施工中存在的问题

大宽度大厚度施工在G216路的应用总体说来是成功的，试验施工取得了良好的效果，但施工中仍存在以下问题需改进和注意防范。

3.2.1 松铺系数控制难度大

水稳基层全厚摊铺时，为保证每次摊铺料的初始压实度一致，有效控制松铺厚度，设备夯锤幅度和频率要保持不变。松铺系数不能通过一次试验段就确定，它只是个指导参数。还需根据现场数据收集及时微调，才能确保摊铺质量的稳定。

3.2.2 路面边缘碾压质量较差

受水稳料总厚度、设备激振力过大（81t）影响路面边缘标高和平整度、压实度较差，需提高边部土路肩的压实度、宽度和厚度。

3.2.3 压实效果不好

压实度是水稳基层施工质量控制主要指标，常规的检测方法还是采用灌砂法，其结果是平均值，数据均为合格。施工时压实工艺执行不到位，极易出现压实度检测合格，造成芯样下部空隙偏大且底部松散现象。要避免这类现象的发生，还需提高现场施工人员质量控制意识，加强碾压遍数控制。

3.2.4 水稳料质量难控制

水稳料的原材料供应质量不稳定，混合料拌合时间未按规范要求，因气候原因混合料运输过程中水分过分蒸发，导致水稳料的质量难控制。施工时，应加大对水稳料质量的控制。

4 结束语

综上所述，针对新疆国道G216线喀木斯特库都克至五彩湾城段公路要求统一全线基层采用单幅一次摊铺成形施工工艺的情况，选择采用水稳基层大宽度大厚度施工技术。结合工程实际情况，选择了施工机械设备，阐述了水稳基层大宽度大厚度施工流程，分析了施工效果，并就该施工技术的优点和施工中存在的问题进行了探讨。总体上来说，试验施工取得了良好的效果，但施工中存在的问题需要改进和注意防范。随着新疆经济发展对地区高等级路网建设投入的加大，应利用先进的路面施工设备、成熟的施工技术，加快边疆公路工程建设速度，提升边疆公路工程的建设质量。