公路路面结构中基层水泥石灰综合稳定土施工技术研究

陈润东

摘要：水泥石灰综合稳定土常被用作路面工程的基层与底基層，其施工质量的好坏直接影响路面性能。结合实际工程，阐述素土摊铺、水泥石灰的掺加与拌和、整修等施工要点。为了验证施工技术的可行性，并对其进行温缩试验。温缩试验结果表明，工后基层水泥石灰综合稳定土温缩系数为20.62με，具有优越的抵抗温度收缩开裂性能，验证了本文研究施工技术的有效性。

关键词：公路路面结构；基层；水泥石灰综合稳定土；施工技术

0   引言

近年来，为了响应国家倡导的节约资源、保护环境的方针政策，在公路施工中逐渐降低了砂石料的消耗量，更多的应用水泥石灰综合稳定土来修建路面结构的基层和底基层。然而水泥石灰具有强度低、稳定性差等特征，在实际公路路面工程中常发生干缩、裂缝等现象。与此同时，水泥石灰在与素土拌和过程中，如果石灰未充分消解，会因体积膨胀造成修建完成的路面基层出现鼓包等问题。

水泥石灰综合稳定土常被用作路面工程的基层与底基层，其施工质量的好坏直接影响路面性能。采用水泥石灰综合稳定土建设路面工程基层和底基层，虽然可以节约自然砂石资源，但通常会大大提升工程造价，难以保障我国公路工程的经济效益，所以有必要对公路路面结构中基层水泥石灰综合稳定土施工技术进行深入研究。本文结合实际工程，阐述素土摊铺、水泥石灰的掺加与拌和、整修等施工要点。为了验证施工技术的可行性，并对其进行温缩试验。

1   工程概况

某国道是我国规划的“三横九纵十二出口”公路骨架中的关键部分，其全长1025km，途径两个省份。随着我国城市化进程的加速，该国道已经无法满足这两个省份的经济发展需求，所以需要根据城市规划，将其改建成一级公路。本次研究主要依托于该国道改建项目中第四标段的路面结构施工项目。国道主线采用双向四车道，全路段路基设计宽度为28m，路面设计宽度为24m，按我国一级公路标准改建，路面结构中基层采用水泥石灰综合稳定土。

2   基层水泥石灰综合稳定土施工要点

2.1    施工准备

在正式施工之前，需要做好施工准备工作[1]。

2.1.1  物资与人员准备

首先做好技术与现场材料、设备的准备，以保障施工现场交通安全畅通、用电、用水设备齐全。同时制定相应的应急措施，然后安排技术人员到岗就位，进行技术交底。

2.1.2   路面结构缺陷处理

在正式施工之前，需对公路路面结构进行检查，如果存在松散、车辙、坑洼等现象，需要预先进行挖除加固处理，以此确保水泥石灰综合稳定土施工质量不会受外界因素干扰。

2.1.3   放样

在路基各项指标检测评定合格后，开始进行施工放样。在施工人员将公路中心线恢复后，对当前公路路面的高程进行复核，然后根据公路路面设计宽度，在路床两侧分别撒上一条白灰线，当作边线，以便后续素土摊铺施工控制。与此同时，在路床两侧边线50cm距离之外，设置一排施工边桩，每一个桩身之间的距离控制在15m左右，据此控制施工路基的高程。在检查边线与桩身位置无误后进入下一道工序。

2.2    素土摊铺

2.2.1  施工前洒水

水泥石灰综合稳定土基层施工的第一步就是素土摊铺，摊铺之前对路基表面少量洒水，以此提升素土摊铺质量[2]。

2.2.2   运输车选型与作业

根据施工现场实际情况，采用较大吨位的自卸汽车运输土料。在汽车装料前确保车厢干净整洁，不能存在颗粒较大的石块等，以免影响素土摊铺效果。

在运输车进入施工区域开始放料时，需要分次挪动运输车位置，避免出现粗细集料离析现象，如图1所示。在运输车进场之前，需要使用篷布将土料覆盖，避免受到污染，只有现场卸料时才能取下篷布。

2.2.3   摊铺作业

一般来说，素土摊铺质量不仅与放料有关，还受摊铺机性能的影响，所以本次施工之前需要对摊铺机进行全面检查，避免设备工作过程中出现故障，影响素土摊铺效果。同时结合公路路面结构中基层施工实际情况，确定摊铺机施工的相关作业参数。

在采用摊铺机进行素土摊铺过程中，需要综合考虑摊铺离析、纵向接缝等因素，一般将素土最大摊铺宽度设置在5m以下。本次水泥石灰综合稳定土基层工程量较大，可以采用多台摊铺机呈梯队模式进行素土摊铺。此过程中做好不同施工段素土接缝处理，防止基层在后续使用过程中出现纵向开裂。

2.2.4   含水量检测与压实

初步布土完成后，及时测定素土含水量，如果含水量较低需要进行洒水工作，并将土料翻拌均。直到含水量达到施工要求后，采用压路机对素土进行初压，并通过拉线方式控制素土压实度，直至素土厚度满足施工设计要求，进行下一道工序。

2.3   水泥石灰的掺加与拌和

2.3.1   水泥石灰材料制备

本次水泥石灰综合稳定土施工最重要的工序就是水泥石灰的掺加与拌和[3]。本次施工采用普通硅酸盐水泥，并取细度40%以上、烧失量1.8%以上，且各项指标符合规范要求的粉煤灰进行拌和。一般来说，水泥与粉煤灰制备的综合稳定土后续应用过程中易出现开裂问题，为了提升水泥石灰综合稳定土的性能，本次施工在里面添加一定的土壤固化剂。

在正式拌和之前，需要确定相关参数进行试拌和。对试样进行一周的抗压、抗拉等项目检测，得到本次施工制备的水泥石灰综合稳定土性能指标如表1所示。

2.3.2   掺加与拌和作业要点

确定水泥石灰综合稳定土性能符合施工要求后，开始正式进行撒布水泥石灰施工[4]。施工人员严格按照设计要求，指挥水泥石灰撒布位置与用量，并使用平地机将其整平。如果存在不平整的位置，需要人工进行填补，以确保掺和水泥石灰的均匀性。

在水泥石灰摊铺之后，采用路拌机进行拌和。为保障水泥石灰综合土拌和效果，本文采用分层拌和的方式。首先在路拌机下齿深度为3cm左右的位置进行拌和，然后在下齿与下层面之间距离2cm左右的位置进行第二遍的拌和，一些边角部位如果路拌机无法进行施工，采用人工方式进行拌和，确保水泥石灰综合稳定土的均匀性与颗粒大小符合施工要求。

2.4   整修

本次水泥石灰综合稳定土施工的最后一道工序就是对拌和成功的综合稳定土进行整修[5]，其流程包括2项：一是采用振动成型压实设备将其表面整平、压实，二是洒水养护。

2.4.1   采用压路机整平、压实

首先根据水泥石灰综合稳定土施工的实际情况，选择合适的振动压路机设备。振动压实机的频率、振幅等参数，都会对综合稳定土的压实效果产生影响，所以在现场施工之前，需要提前设置好压实机的运行参数，确保达到最佳压实效果。

2.4.2   洒水养护

在水泥石灰综合稳定土碾压过后，需要对基层压实度进行检测，确认无误后对路面结构进行洒水养生。养生周期为一周，此期间采用土工膜覆盖路面结构，防止因阳光暴晒造成路面发生裂缝。如果施工处于高温天气，需要加大洒水量，至此本次公路路面结构中基层水泥石灰综合稳定土施工结束。

3   性能检测

3.1   确定试验类型

本章主要通过对水泥石灰稳定土做性能检测，来验证本文研究施工技术的有效性。由于该公路所处环境较为恶劣，昼夜温差较大，所以本文主要对水泥石灰综合稳定土做温缩试验，来判断工后公路的路用性能。温缩试验主要用于测定水泥石灰综合稳定土的温缩系数，从而评定稳定土在温度变化过程中的变形情况，以此判断该基层的体积稳定性。

3.2   试验过程

先根据实际施工情况，在实验室内制作水泥石灰稳定土试件，成型尺寸为80mm×80mm×100mm，试件需要与实际稳定土基层保持一致。同时制作未添加外加剂的基准水泥石灰综合稳定土试件作为试验对照组，该试件制作方法、尺寸和试验组试件保持一致。

在温缩试验正式开始之前，对各试件进行养生处理，以标准养生条件对试件养护一周，一周后将其放入水中，浸水一天后烘干至恒重。最后根据我国公路工程稳定材料试验规程，在-20～40℃范围内进行温缩试验。

水泥石灰综合稳定土试件温缩试验如图2所示。本次温缩试验中每组3个试件，试验过程中记录并计算出各试件的温缩系数，以此判定试件的抵抗开裂性能。

4   结果分析

本次水泥石灰综合稳定土的温缩试验结果如表2所示。由表2可知，随着试验温度的不断升高，各试件的温缩系数呈下降状态。其中试验组中各试件的温缩系数平均值为20.62με，较对照组平均值降低了6.02με。

温缩系数越小说明该试件的温度收缩变形越小。在试验组试件与对照组试件材料弹性模量以及试验温度降幅一致条件下，采用本文施工技术制作的试件温缩系数更小，其产生的温度应力更小，表明该试件的抵抗温度开裂性能较好。

由此进一步说明，在公路路面结构所处温度水平相同的情况下，适当添加外加剂，可以降低水泥石灰综合稳定土温缩系数，显著增强路面基层抵抗温度收缩开裂性能。本文研究的公路路面结构中基层水泥石灰综合稳定土施工技术有效，工后路面结构中基层的体积稳定性良好。

5  结束語

在公路路面结构工程中，常采用成本低廉、环境友好的水泥石灰综合稳定土来修建基层，本文从实际公路项目角度出发，深入研究了基层水泥石灰综合稳定土施工技术。着重控制水泥石灰配比与拌和流程，以将路面结构中基层工程造价控制在更低范围内，提升工程项目的经济效益与环境效益。同时对水泥石灰综合稳定土进行了路用性能检测，验证了本文研究施工技术的可行性与可靠性，为水泥石灰综合稳定土的大规模推广应用奠定了理论基础。

参考文献

[1] 方中明，张瑞坤，石名磊.石灰铁尾矿砂稳定土工程特性研究[J].公路工程，2021，46（3）：142-148.

[2] 南雪丽，姬建瑞，魏定邦，等.石灰石粉对超高强水泥基材料流变特性的影响[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2022，41（5）：100-106.

[3] 薛艳华，高明星，袁飞龙，等.聚丙烯酰胺对石灰稳定土早期强度和破坏形式的影响[J].复合材料学报，2021，38（4）：1283-1291.

[4] 唐志，贾旭秀，王德辉.石灰石粉在水泥浆抗氯离子渗透性中的作用机理[J].铁道科学与工程学报，2022，19（9）：2647-2653.

[5] 侯世伟，张飞，张皓，等.石灰石煅烧煤矸石水泥处理镍污染土的固化特性[J].防灾减灾工程学报，2022，42（5）：986-992.