市政道路施工中水泥稳定碎石基层施工技术

郝晓瑞

（太原市政建设集团有限公司， 山西 太原 030000）

随着社会经济的发展， 道路交通状况呈现出车流量多、 车辆重载化的特点， 对道路建设质量提出更高的要求。 水泥稳定碎石基层属于道路的重要结构， 需要以科学的施工技术完成建设工作， 保证水稳基层有足够的承载性能。

1 水泥稳定碎石基层施工原理

水泥稳定碎石基层属于半刚性结构， 级配碎石充当骨架材料， 根据工程建设要求掺入适量凝胶材料， 材料混合后局部存在空隙， 用砂浆填充至密实状态[1]。 水泥稳定碎石混合料制备完成后， 安排摊铺、 压实， 借助外力作用促进混合料的固结， 使成型的水稳基层在平整性、 密实性各方面均达到要求。水泥稳定碎石基层建成后颇具稳定性， 随时间的推移， 在车辆荷载及其它外部因素的作用下， 混合料进一步密实， 成型的水稳基层具有更高的强度， 如图1 所示。

图1 水泥稳定碎石基层施工流程

2 水泥稳定碎石基层施工技术的应用优势

1） 原材料的选取具有便捷性: 水泥稳定碎石基层施工材料以工程中常见的水泥和碎石料为主， 材料市场供应量大， 便于取用； 2） 强度高: 水稳基层于短时间内凝结成型， 约5 ～7d 后强度提高至2.0MPa； 3） 作业流程精简: 水泥稳定碎石基层的施工流程清晰明了， 仅需有序完成混合料的拌和、运输、 摊铺、 压实等工作即可， 而得益于工程机械设备的进步， 水稳基层施工可实行机械化作业模式，效率较高， 质量可控性较佳。

3 施工准备

3.1 技术准备

正式施工前， 全面清理底基层的积水和杂物，以防施工期间出现翻浆或其它问题， 经过清理后，底基层的平整度和压实度均要满足要求。 在公路改扩建施工中， 紧密结合设计要求， 精准控制路面边缘的高度， 局部高度不合理时， 参照原底基层厚度做适度的挖掘处理， 再用混凝土加固[2]。 新建工程施工中， 水泥稳定碎石的施工具有重要性， 施工前的测量放样是重要的技术准备工作， 应落实到位。经过对底基层的清理后， 按照设计要求测放道路的中线、 边线和标准高度， 进行培植路肩作业。 为强化施工的可控性， 每隔10m设一处施工标准高度标志， 局部路段的施工条件特殊时， 对标准高度标志做加密处理。 经过测量放样后， 施工人员以测放结果为参考， 于指定范围内施工。

3.2 原材料的准备

水泥稳定碎石施工效果易受到原材料质量的影响， 因此加强对原材料的质量控制具有必要性。 采购人员严格依据标准采购水泥、 碎石、 粉煤灰等原材料， 材料供应商需满足资质要求， 材料必须通过检验。 其中， 水泥以硅酸盐水泥为宜， 凝固时间控制在3 ～6h； 砂石可选择小块同时坚硬的碎石， 粒径不超过3cm， 压实度不大于30%， 杂物含量需得到控制； 粉煤灰， 优先选择颗粒状、 未结块的粉煤灰， 不可掺杂影响材料性能的杂物。 施工人员在采购原材料时应结合施工要求， 并在施工位置对至少两天的使用量进行准备。

4 水泥稳定碎石基层施工技术的应用

4.1 工程概况

某市政道路工程全长61.2km， 主干道非机动车道的基层为18 ＋30cm水泥稳定碎石， 主干道及次干道为36 ＋18cm水泥稳定碎石， 支路为32 ＋18cm水泥稳定碎石。 主线路面包含砂砾垫层、 级配碎石基层、 水稳碎石基层、 沥青面层。

4.2 原材料的取用及配合比的设计

加强原材料质量控制， 每批次材料进场时抽样检测、 留样备查， 任何不达标的材料均不可入场；注重材料管理， 进场后分类堆放到位， 根据材料特性采取防雨、 防晒等防护措施， 例如以加盖防水彩条布和防雨棚的方法防护细集料， 各类石料隔仓处理，设置标识牌。 原材料的取用和配合比设计， 如下。

4.2.1 碎石

根据 37.5 -19、 19 -9.5、 9.5 -4.75、 4.75mm以下四种粒径规格筛选级配碎石； 碎石针片状含量不超过20%， 压碎值不超过30%； 集料的粒径小于0.6mm时做液限和塑性指数试验， 同时满足液限＜28%、 塑性指数＜9 的要求时方可投入使用。

4.2.2 配合比设计

1） 取集料进行筛分， 结合表1 数据计算， 确定集料的规格及各自的用量， 如表1 所示。

表1 水泥碎石混合料中集料的颗粒组成

2） 按4.0%、 4.5%、 5.0%、 5.5%的剂量选用水泥， 分组制备混合料， 检验不同水泥含量时混合料的质量， 对比分析后确定适宜的水泥用量。 试验方法采用重型击实法， 着重考虑最佳含水量和最大干密度两项指标。

3） 水泥稳定碎石基层易产生裂缝， 为避免此问题， 可以从材料控制的角度着手: 以不影响混合料的强度和正常施工为前提， 减少水泥的用量， 适当控制粉料和细集料的用量； 动态控制含水量， 随施工环境的变化做灵活的调整。

经分析， 确定如下用量要求: 水泥剂量不超过5.5%； 含水量不超过最佳含水量的1%； 0.075mm以下颗粒的含量不超过5%。

4.3 混合料的拌和

4.3.1 拌和设备的配套

综合考虑车辆运输能力和现场摊铺能力， 选择生产性能满足工程要求的拌和设备。 水泥稳定碎石基层施工宜采取强制式拌和设备， 拌和能力不低于60t/h， 为精准控制原材料的用量， 要求拌和设备带有电子计量装置。 启用前安排调试， 检验电子计量装置的精度， 同时保证拌和设备的运行稳定性。

4.3.2 水泥用量

水泥稳定碎石混合料的强度易受到水泥用量的影响， 实际水泥用量比试验确定的设计值增加0.3%～0.5%， 根据实际施工状况动态调整。

4.3.3 含水量

混合料的含水量偏低时， 压实难度增加， 成型效果差； 含水量偏高时， 局部有弹簧现象， 表面经过压实后产生明显轮迹， 影响表观质量， 严重时产生干缩裂缝， 水稳基层的完整性受到影响。 水稳基层摊铺在石灰稳定土基层上， 底基层具有吸水作用，导致摊铺混合料的含水量降低， 为弥补该部分水分损失， 实际用水量略高于设计值1.5% ～2.5%， 且在摊铺前以洒水的方法润湿石灰稳定土层。

4.4 混合料的运输

混合料拌和站仅有一处， 部分施工路段的混合料运距较远， 为满足现场摊铺施工的用料需求， 用12 ～15t大吨位自卸车将混合料运输至现场[3]。 车辆装料后覆盖篷布， 避免混合料温度异常降低的同时防止混合料受到污染。 根据混合料随拌随用的原则，出料至摊铺的时间不超过2h， 否则不宜投入使用。

4.5 混合料的摊铺

摊铺采用ABC系列摊铺机全幅摊铺的方法， 松铺系数根据试验结果而定， 以1.28 ～1.35 较为合适。 水泥稳定碎石基层摊铺的作业要点， 如下: 1）摊铺前， 每10m设一处断面， 各断面设4 个控制点，检测基层底标高， 对不合格的部位进行处理。 待底基层的标高达标后， 洒水润湿。

1） 根据摊铺计划， 安排摊铺机就位， 校验钢丝绳的标高； 2） 配套材料输送器和螺旋输送器， 相较于摊铺宽度， 螺旋输送器的宽度略小50cm， 过窄易导致两侧边缘部位的摊铺料量不足， 摊铺后的密实性有限， 过宽将导致混合料浪费。 必要时， 由专员用微型夯实设备处理边部50cm的区域， 保证边缘部分混合料的稳定性。 在全幅摊铺的方式下， 输送至边缘部位的混合料可能离析， 若确实存在此现象，需及时换填； 3） 两台窄幅摊铺机呈梯级形摊铺， 运行速度保持稳定， 前后距离始终在特定的控制区间内。 两次摊铺的结合部位需保湿， 以便两层水泥稳定碎石的稳定结合， 为取得良好的层间结合效果，在第一层上均匀洒浇水泥稀浆； 4） 由于施工分段、材料供应中断或机械设备等原因而需设置作业缝时，加强对接缝部位的质量控制。 下次摊铺前， 挖除基层端部2 ～3m， 用切割机切割后产生顺直的断面，清理杂物， 向接缝部位洒水泥浆， 此举有利于新旧混合料的稳定结合。

4.6 混合料的碾压

1） 摊铺后安排碾压， 单段作业长度20 ～50m。作业段不宜过短或过长， 原因在于: 过短时相邻碾压段的结合部位由于压实作用程度的不同而产生波浪状， 表观质量差； 过长时混合料表面的水分易散失， 不利于压实作业的顺利进行， 压实效果偏离设计要求； 2） 提前选取具有代表性的路段组织试验，根据试验结果确定碾压机械设备的配置方式和具体碾压方案， 为正式碾压打下良好基础[4]。 按照 “光轮静压-稳压-胶轮稳压-胶轮提浆稳压” 的流程有序作业， 稳压不少于2 遍， 振压不少于4 遍， 胶轮提浆不少于2 遍。 为避免混合料粘轮， 压实时适当喷水； 3） 从内侧开始碾压， 逐步向外侧推进。 碾压遵循先稳定、 后振动的原则， 相邻两端接头部位以45°阶梯形错轮碾压， 使连接部位具有严密性。 压路机匀速运行， 禁止在已压实或正处于压实阶段的路段调头或急刹车。

5 水泥稳定碎石基层裂缝的成因、 预防及处治措施

5.1 水泥稳定碎石基层裂缝的成因

1） 在水泥类型及其它各项条件均相同的前提下， 小于0.075mm的颗粒增加时， 水稳基层的收缩愈发明显。 粒料塑性指数增加时， 水泥混合料的干缩应变现象愈发明显； 2） 随水泥剂量的增加， 混合料梁式试件的干缩应变呈减小的变化趋势， 待减小至某特定值后变化规律发生转变， 水泥剂量增加时干缩应变增加。 根据干缩应变的阶段性变化特征可知， 整个过程中存在某个干缩应变最小的节点， 其对应的水泥剂量则为最佳用量； 3） 环境温差在±10℃以内时， 收缩量虽然存在变化但幅度较小， 环境温度超过10℃时则具有收缩量增加的变化趋势；4） 材料剂量一致时， 调整混合料的级配后， 温度收缩性能有所改变， 相较于悬浮密实型级配混合料，骨架密实型级配混合料的收缩性更小。

5.2 水泥稳定碎石基层裂缝的预防措施

根据水泥稳定碎石基层出现裂缝的关键原因，探讨预防措施。

1） 以强度达标为基本前提， 适当控制0.075mm以下颗粒的含量和水泥的用量。

2） 加强对混合料含水量的控制， 定期对拌和楼进行加水曲线标定， 保证用水量的准确性； 及时测定原料的含水量， 根据实测结果动态调节混合料的加水量； 关注现场气候条件对混合料用水量的影响，遇炎热天气时， 混合料的水分散失速度较快， 因此装料后需加盖帆布， 加强施工协调， 缩短运输、 摊铺、 碾压各阶段的间歇时间， 防止混合料的水分过量散失。

3） 按照规范压实， 水泥稳定碎石基层的碾压宜采取重型碾压的作业方法， 在保证压实效果的同时力争在较短时间内完成压实作业。

4） 水泥稳定碎石基层施工期间的环境温度偏高时， 由于未被沥青面层及时封闭， 基层内部的水分大量向外蒸发， 首先是表面水分散发， 后续内部水分逐步散发， 迫使基层干燥收缩[5]。 一日内的环境温度也存在差异， 受昼夜温差过大的影响， 半刚性基层同时存在干燥收缩和温度收缩作用， 不利于基层的有效成型。 因此， 加强养生期温差的控制具有必要性， 调节基层的温度， 尽可能避免裂缝的产生。

5.3 水泥稳定碎石基层裂缝的处治措施

1） 基层局部产生纵向裂缝或网裂时， 钻芯取样， 判断基层裂缝病害的实际状况。 若取样结果显示芯样已贯穿水稳基层， 表明基层裂缝的出现与路基不均匀沉降、 路基沉降尚未稳定等方面有关， 根据具体原因安排修复。 存在质量缺陷的基层恢复正常状态后， 安排下一道工序的施工。

2） 由于非路基因素或轻微横向裂缝而诱发纵向裂缝时， 用带肋聚酯玻纤布处理基层顶面的裂缝，经过对裂缝的修补作业后， 安排质量检查， 若裂缝部位的基层达到完整、 密实、 稳定的状态后， 方可根据施工计划进行下一道工序的施工。

6 结语

综上所述， 水泥稳定碎石基层在提升市政道路整体承载性能、 改善车辆通行条件、 保障道路结构的耐久性、 增加经济效益等方面均有突出作用， 为顺利建设水泥稳定碎石基层， 施工单位需把握施工原理， 合理选材， 将制备的优质混合料用于摊铺，随后采取压实、 养护措施， 保证基层的有效成型，并在施工期间采取裂缝预防措施。