淺析高等級公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝

淺析高等級公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝

摘要：本文以青島至銀川國道主干線（GZ35）子洲至靖邊高速公路LM-1合同段路面工程為例，介紹了高等級公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝，并就施工過程中存在的問題和改進(jìn)措施提出了具體的想法和建議。關(guān)鍵詞：高等級公路水泥穩(wěn)定碎石施工工藝水泥穩(wěn)定碎石作為半剛性材料，以其具有良好的板體性、水穩(wěn)性、抗凍性、耐久性、干溫縮較小(比較二灰碎石)、力學(xué)強度可視需要而調(diào)整以及整體承載能力強等優(yōu)點在高等級公路路面基層施工中被廣泛應(yīng)用。陜西省子洲至靖邊高速公路（下稱子靖高速公路）路面基層采用水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)，全幅寬24.5m，厚0.34m（0.33m），設(shè)計配合比為5：95，施工采用廠拌法集中拌和，攤鋪機(jī)分兩層攤鋪，振動壓路機(jī)碾壓，膠輪壓路機(jī)收面的施工工藝方法，較好的達(dá)到了規(guī)定的質(zhì)量要求。1施工工藝1.1工藝流程111．1．3水泥穩(wěn)定碎石配合比設(shè)計1）取工地實際使用的集料,分別進(jìn)行篩分,按顆粒組成進(jìn)行計算,按照骨架密實結(jié)構(gòu)（即中間料多，減少細(xì)料用量）確定各種集料的組成比例。2）擬按照水泥:集料=5:95、5.5:94.5、6:94的比例制備試件（每組試件個數(shù)為：偏差系數(shù)10%-15%時13個，偏差系數(shù)15%-20%時15個），用重型擊實法確定各組混合料的最佳含水量和最大干密度。3）根據(jù)確定的最佳含水量，拌制水泥穩(wěn)定碎石混合料，按要求壓實度（重型擊實標(biāo)準(zhǔn)，壓實度98%）制備混合料試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)6天浸水24h后取出，做無側(cè)限抗壓強度。4）為減少基層裂縫，必須做到三個限制：在滿足設(shè)計強度（≥4.5MPa）的基礎(chǔ)上限制水泥用量；在減少含泥量的同時，限制細(xì)集料；根據(jù)施工時氣候條件限制含水量。具體要求水泥劑量不應(yīng)大于5.5%、集料級配中0.075mm以下顆粒含量不宜大于3%、含水量略低于最佳含水量0.5%-1%。5）水泥穩(wěn)定碎石試件的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件是：將制好的試件脫模稱重后，應(yīng)立即放到相對濕度95%的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)生，養(yǎng)護(hù)溫度為20℃-±2℃。養(yǎng)生期的最后天（第七天）將試件浸泡在水中，在浸泡水之前，應(yīng)再次稱試件的質(zhì)量，水的深度應(yīng)使水面在試件頂上約2.5cm，浸水的水溫應(yīng)與養(yǎng)護(hù)溫度相同。將已浸水24小時的試件從水中取出，用軟的舊布吸去試件表面的可見自由水，并稱試件的質(zhì)量。前6天養(yǎng)生期間試件質(zhì)量損失（指含水量的減少）應(yīng)不超過10g，否則作廢。6）水泥穩(wěn)定碎石7天浸水試件室內(nèi)試驗結(jié)果抗壓強度平均值滿足下式：R≥Rd/（1-ZaCV）式中：R-該組試件抗壓強度的平均值,MPa;Za-保證率系數(shù),高速公路保證率95%，此時Za=1.645；Cv-試驗結(jié)果的偏差系數(shù)（以小數(shù)計）。Rd-抗壓強度的設(shè)計值（≥4.5MPa）7）取符合強度要求的最佳配合比生產(chǎn)配合比，求得最佳含水量和最大干密度，經(jīng)高駐辦簽字后報總監(jiān)辦批準(zhǔn)。拌合站實際拌和過程中增加水泥用量0.5％。8）設(shè)計具體規(guī)定:①設(shè)計強度設(shè)計文件規(guī)定4～5Mpa，施工規(guī)范規(guī)定3～5Mpa，本項目確定設(shè)計強度4.5Mpa。②設(shè)計文件中級配采用《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTJ034-2000的3號級配，??屬于懸浮密實型結(jié)構(gòu)。本項目具體配合比設(shè)計時充分體現(xiàn)“S”型曲線，即抬頭平尾型，以形成骨架密實結(jié)構(gòu)。③試件的制作嚴(yán)格按照規(guī)程有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，通常我們把小試件的高度誤差控制在0.1mm范圍內(nèi)，其影響壓實度為0.2%，據(jù)此大試件高度誤差則應(yīng)控制在0.3mm之內(nèi)。④考慮延遲時間對水泥穩(wěn)定碎石基層強度和最大干密度影響，現(xiàn)行規(guī)程要求擊實試驗和無側(cè)限抗壓強度制件均應(yīng)在1小時內(nèi)完成（在規(guī)定的延遲時間時完成擊實試驗和強度制件，這樣才能代表現(xiàn)場的強度）。配合比設(shè)計完成后要及時進(jìn)行混合料不同水泥劑量、不同延遲時間（2、3、4h）的無側(cè)限抗壓強度測定，以確定適合的施工延遲時間。⑤試件養(yǎng)生時嚴(yán)格溫度和濕度條件。1．1．4施工放樣每隔10m測設(shè)一中線樁，然后在兩側(cè)距基層路緣38cm對應(yīng)處測設(shè)標(biāo)線樁，打上帶套筒可上下調(diào)整的鋼筋樁，根據(jù)松鋪厚度22cm(一般松鋪系數(shù)為1.23-1.29)逐點進(jìn)行高程控制測量。并放出基層方木擺放邊線和攤鋪機(jī)導(dǎo)向線。:m1．1．5混合料拌和采用500T/H廠拌設(shè)備集中拌和，施工前按設(shè)計配合比對其進(jìn)行調(diào)試，做到配料準(zhǔn)確，拌和均勻，無粗細(xì)料離析現(xiàn)象。含水量根據(jù)運輸路程遠(yuǎn)近和天氣情況適當(dāng)調(diào)整，以確保碾壓時混合料含水量接近最佳含水量但不出現(xiàn)提漿現(xiàn)象?；旌狭狭习韬瓦^程中，按頻率檢測水泥劑量和含水量。1）每天開始拌和前，應(yīng)檢查場內(nèi)各處集料的含水量，計算當(dāng)天的配合比，外加水與天然含水量的總和要比最佳含水量略低。實際的水泥劑量可以大于混合料組成設(shè)計時確定水泥劑量約0.5%,但是，實際采用的水泥劑量和現(xiàn)場抽檢的實際水泥劑量應(yīng)小于5.5%。同時考慮施工富余強度時要從縮小施工偏差入手，不得以提高水泥用量方式提高基層強度。2）水泥添加裝置應(yīng)配有高精度電子自動計量器，電子動態(tài)計量器應(yīng)經(jīng)有資質(zhì)的計量部門進(jìn)行計量標(biāo)定方可使用。3）每天開始攪拌之后，出料時要在拌和機(jī)投料運輸帶上取樣檢查是否符合批復(fù)的配合比，每天上、下午各檢查1次，檢驗其配比、集料組配、含水量是否變化。高溫作業(yè)時，早晚與中午的含水量要有區(qū)別，要按溫度變化及時調(diào)整。4）拌和場出料不允許采取自由跌落式的落地成堆、裝載機(jī)裝料運輸?shù)霓k法。一定要配備帶活門漏斗的料倉，由漏斗出料直接裝車運輸，裝料時運輸車必須前后移動，最少分三次裝料，避免混合料離析。1．1．6混合料運輸采用10輛20噸以上的自卸汽車運輸，混合料運輸車輛采用蓬布或彩條布加以覆蓋，以減少水分蒸發(fā)。卸料時，汽車停在距攤鋪機(jī)受料斗10cm左右，由攤鋪機(jī)來推動汽車攤鋪，防止汽車碰撞攤鋪機(jī)。運輸車必須填寫運料單，實行一車一單，出廠時將出廠時間填寫在運料單上，攤鋪現(xiàn)場憑運料單進(jìn)行驗收，料車超過2小時攤鋪時必須廢棄。1．1．7攤鋪1）將φ2mm鋼鉸線掛于鋼筋樁支架上，用緊線器拉緊，以此作為攤鋪機(jī)攤鋪基準(zhǔn)線。2）攤鋪機(jī)調(diào)試：采用兩臺同規(guī)格攤鋪機(jī)聯(lián)合梯隊作業(yè)，應(yīng)保持速度一致、攤鋪厚度一致、攤鋪系數(shù)一致、路拱坡度一致（超高緩和段除外）、攤鋪平整度一致、振動頻率一致等。兩臺攤鋪機(jī)的拼裝寬度均為6.5米，螺旋輸送器調(diào)到最高的3擋，仰角調(diào)整到能滿足施工要求（仰角的設(shè)置以試驗路精確測量為準(zhǔn)）.3）攤鋪:兩臺攤鋪機(jī)相隔5～8m，中間不留縱向施工縫，廠拌拌和能力應(yīng)與攤鋪機(jī)生產(chǎn)能力相協(xié)調(diào)并略有富余。攤鋪速度根據(jù)拌和機(jī)的生產(chǎn)能力和施工機(jī)械配套情況初步擬定為1-1.5m/min，攤鋪機(jī)后設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象。4）保證攤鋪質(zhì)量措施：a、在攤鋪機(jī)螺旋上安裝反葉片，以減少離析現(xiàn)象。b、兩臺攤鋪機(jī)中間采用鋼釬+鋁合金條控制攤鋪高程，前一臺攤鋪機(jī)的兩傳感器一邊放在鋼鉸線，另一邊放在鋁合金上，采用雙縱坡的方式控制高程及平整度。另一臺攤鋪機(jī)的傳感器一邊放在以攤鋪的混合料上，一邊放在鋼鉸線。c、下層水泥穩(wěn)定碎石施工結(jié)束7天后即可施工上層水泥穩(wěn)定碎石。建議兩層水泥穩(wěn)定碎石施工間隔不宜長于30天。1．1．8碾壓1）在攤鋪機(jī)攤鋪出一定長度后，用雙鋼輪壓路機(jī)靜穩(wěn)壓1-2遍，隨后采用振動壓路機(jī)強振4遍，膠輪壓路機(jī)揉壓1-2遍。碾壓遵循先輕后重、先慢后快、由底到高的原則在單幅全寬內(nèi)進(jìn)行碾壓，并及時調(diào)整、控制混合料含水量接近最佳值。碾壓過程中均勻行使，嚴(yán)禁在機(jī)械掉頭和急剎車。2）碾壓過程中，表面保持濕潤，如表層水分蒸發(fā)較快，應(yīng)及時補灑少量水，如有“彈簧”、松散、推移等現(xiàn)象及時換填新混和料，使其達(dá)到質(zhì)量要求。碾壓時后一輪跟前一輪重疊1/2輪寬，嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成或正在碾壓的路段上急轉(zhuǎn)彎或急剎車，保持表面不受破壞，一進(jìn)一退為一遍，一輪一行順次碾壓，嚴(yán)禁在一個碾壓行上完成所有碾壓遍數(shù)。3）為保證基層平整度,設(shè)專人在壓路機(jī)靜壓后用三米直尺檢測平整度,對不合格的地方及時處理,特別是接頭位置,必須用壓路機(jī)處理到合格后方可進(jìn)行下一碾壓段的碾壓。從拌和開始到碾壓結(jié)束必需在2-3小時之內(nèi)完成。一般碾壓長度在50m左右，碾壓段必須撒白灰保證界線分明,接茬復(fù)壓長度應(yīng)大于2m。每段落碾壓完成后應(yīng)立即用灌砂法檢測壓實度，壓實度達(dá)不到規(guī)定要求時，應(yīng)進(jìn)行補壓并盡快完成，最終從混合料后場加水拌和到終壓完成控制在2-3小時。4）與構(gòu)造物相接處和邊角部位必須采用小型振動壓路機(jī)與主線同步完成碾壓并達(dá)到壓實度要求。1．1．9接縫處理1）基層攤鋪時，必須連續(xù)作業(yè)不中斷，如因故中斷時間超過2h，則應(yīng)設(shè)橫縫。2）橫縫設(shè)置應(yīng)與路中心線垂直，攤鋪碾壓完畢后，人工將兩端接頭標(biāo)高和平整度不合格部分拉線垂直切割整齊，用3米直尺檢測。在重新開始攤鋪基層前，將上次的末端全面清理成垂直立面，并將松散粒料清除后，攤鋪機(jī)返回已壓實的端頭開始鋪筑。3）應(yīng)盡量避免縱向接縫，特別注意兩攤鋪間的縱縫處混合料的離析現(xiàn)象，故派專人鏟掉離析料，并人工回填、找平新的混合料。1．1．10養(yǎng)生及封閉交通每一段碾壓完成后應(yīng)立即采用透水土工布覆蓋養(yǎng)生。覆蓋3-5h后，再用灑水車在側(cè)旁噴灑使透水土工布飽水,持續(xù)7后，方可灑水車上基層頂面進(jìn)行灑水養(yǎng)生，并始終保持水泥穩(wěn)定碎石基層表面潮濕狀態(tài)，要求養(yǎng)生至透層油施工之前。不得用濕粘土或編織物覆蓋，必須設(shè)專人負(fù)責(zé)養(yǎng)生工作，并有每日養(yǎng)生記錄。在養(yǎng)生期7天內(nèi)禁止一切車輛在基層行駛并設(shè)有專人進(jìn)行交通管制。1.2注意事項1．2．1原材料規(guī)范集料規(guī)格直接影響基層的強度和壓實度，所以從生產(chǎn)碎石時，必須采用反擊破設(shè)備且各項指標(biāo)符合要求，其篩孔決定于碎石粒徑，雖已設(shè)置四個倉位，但每個倉位本身的粒徑直接影響生產(chǎn)配合比的準(zhǔn)確性，所以在調(diào)試拌和機(jī)時，必須將已拌好的混合料篩分與設(shè)計配合比曲線進(jìn)行對比。1．2．2配料準(zhǔn)確配料準(zhǔn)確是保證水泥穩(wěn)定碎石內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。配料準(zhǔn)確的基本前提是兩種原材料（水泥和碎石）要合格。特別是水泥必須確保是按設(shè)計配合比中要求的水泥品牌和標(biāo)號，不得擅自改變設(shè)計配合比中規(guī)定用的水泥生產(chǎn)廠家和標(biāo)號，如果水泥來源改變，則需重新設(shè)計配合比。配料準(zhǔn)確的主導(dǎo)設(shè)備是廠拌設(shè)備，具體要求是性能好、精度高，同時必須經(jīng)過具有相應(yīng)資質(zhì)的計量單位對即將準(zhǔn)備生產(chǎn)的拌和設(shè)備進(jìn)行計量標(biāo)定。配料準(zhǔn)確的施工控制是：①碎石的級配要嚴(yán)格控制，在粗集料中單個顆粒最大粒徑不應(yīng)超過37.5mm。子靖高速公路路面一標(biāo)段基層用碎石采用山西省柳林市產(chǎn)碎石。級配采用20～30mm碎石用量6%，10～20mm碎石用量34%，5～10mm碎石用量32%，3～5mm石粉用量12%，0～3mm石粉用量16%。五種料分別裝入廠拌機(jī)組料斗,然后同水泥一起下拌和鍋拌和均勻。②水泥穩(wěn)定碎石混合料的比例要嚴(yán)格控制。即通過一定料斗門開啟高度下的給料皮帶機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速比，實現(xiàn)既定的混合料比例（水泥：碎石=5：95）。具體調(diào)試時，碎石比例宜控制在95%～94%之間。1．2．3拌和均勻在水泥穩(wěn)定碎石混合料拌和過程中，均勻性是影響水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)強度的關(guān)鍵因素。能否拌和均勻？一則是調(diào)整好廠拌設(shè)備攪拌機(jī)葉漿的傾角、數(shù)量和混合料的含水量。二則是控制好成品混合料的跌落高度、運輸和攤鋪。其中含水量氣溫和運距可比最佳含水量大1%～2%。含水量小時，會在攪拌機(jī)內(nèi)攪拌不均勻，含水量大時，會在跌落高度和運輸過程中出現(xiàn)離析。1．2．4攤鋪平整在水泥穩(wěn)定碎石混合料攤鋪過程中，平整度要求很重要。子靖高速公路路面一標(biāo)基層標(biāo)準(zhǔn)段確定的松鋪系數(shù)為1.29。采用兩臺ABG-423攤鋪機(jī)組成梯隊相隔5～10m攤鋪，攤鋪搭接寬度不得小于10cm，攤鋪速度控制為2-3m/分鐘，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)段證明，此速度完全能夠保證攤鋪能力與拌和能力相協(xié)調(diào)，攤鋪機(jī)得以穩(wěn)定、適宜的速度攤鋪。在攤鋪機(jī)后設(shè)專人處理表面或邊角缺陷，保證攤鋪的平整，調(diào)整好攤鋪機(jī)夯錘的頻率，一般調(diào)在4檔。在接縫處理時，注意鋪攤機(jī)的仰角一定與頭天施工結(jié)束時攤鋪機(jī)的仰角保持一致，否則會導(dǎo)致接頭的不平整和跳車現(xiàn)象。1．2．5碾壓密實碾壓是水泥穩(wěn)定碎石獲得強度的重要因素和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。毫無疑問，壓實功越大，強度越高，水泥穩(wěn)定碎石基層質(zhì)量越好。但并不是說，壓實遍數(shù)越多，壓實質(zhì)量越好。因為一旦超壓，則造成表面碎石壓碎，形成軟夾層，影響水泥穩(wěn)定碎石整體強度。子靖高速公路路面工程一標(biāo)采用25噸振動壓路機(jī)振壓3遍，18噸光輪壓路機(jī)碾壓2遍,膠輪壓路機(jī)跑光2遍，即可密實。既避免了對水泥穩(wěn)定碎石的超壓破壞，又保證了水泥穩(wěn)定碎石高程和平整度的工藝控制。從含水量角度講，碾壓時混合料含水量宜大于最佳含水量0.5%～1.0%。從壓實厚度講，當(dāng)采用25噸振動壓路機(jī)碾壓時，基層一般不應(yīng)超過20cm，子靖高速公路路面工程一標(biāo)設(shè)計厚度為34cm，分兩層施工,每層17cm,松鋪21.9cm，松鋪系數(shù)為1.29。尤其對于碾壓過程出現(xiàn)的“彈簧”松散、起皮現(xiàn)象，應(yīng)及時翻開重新拌和（加適量水泥），或用其他方法處理，達(dá)到質(zhì)量要求。另外路面基層兩邊、結(jié)構(gòu)物臺背及接縫處均要比正常路段多壓1～2遍，或采用小型壓實機(jī)具，如：小型沖擊夯等予以壓實，以此確保薄弱環(huán)節(jié)施工質(zhì)量。1．2．6延遲時間的控制從拌和、運輸、攤鋪到碾壓成型，必須在初凝時間內(nèi)完成，才能保證基層良好的質(zhì)量，所以要求設(shè)備配套，各環(huán)節(jié)銜接緊密，盡量不能出現(xiàn)個別工序停滯。1．2．7接縫處理施工接縫和橋涵兩頭的處理，必須將松散的混合料徹底清除至密實斷面，且厚度保證,然后補新的混合料碾壓成形。否則將出現(xiàn)強度、壓實度、平整度超標(biāo)等質(zhì)量問題。1．2．8防裂問題基層表面防裂問題：水泥穩(wěn)定碎石如水泥用量過大，將會出現(xiàn)基層表面裂紋增加，在保證整體強度符合要求的前提下不要過多增加水泥用量，其次基層施工時，禁止采用灑水提漿而提高基層表面光滑平整，基層表面盡量平整粗糙。為了增加上基層與下基層的良好結(jié)合，要求每10m按1袋水泥拌制成凈漿灑布。同時縱坡≥3%上基層頂面必須清刷露石處理，徹底清除表面浮漿，以與下面層良好結(jié)合。1．2．9基層養(yǎng)生養(yǎng)生是水泥穩(wěn)定碎石強度形成的關(guān)鍵因素。子靖高速公路路面工程一標(biāo)采用灑水及覆蓋透水性土工布養(yǎng)生，保持“白天灑水連續(xù)化，晚上灑水飽和化”。勤灑、少灑，以保持水泥穩(wěn)定碎石表面始終潮濕或濕潤。灑水養(yǎng)生時間與施工溫度相關(guān)。氣溫在20℃以上時，一般養(yǎng)生7天；當(dāng)氣溫在35℃以上時，一般只需3天即可。灑水要采用專用水車，不能采用自流式灑水車。避免使用自行改裝的自行罐車淌水車養(yǎng)生。否則，會在剛成型的水泥穩(wěn)定碎石表面形成“麻子臉”。另外，灑水一定要均勻及時，否則，會直接影響強度形成，并可能出現(xiàn)表面收縮裂紋。2幾點想法和體會2．1攤鋪機(jī)械目前，高等級公路水泥穩(wěn)定碎石基層基本采用攤鋪機(jī)攤鋪，而且業(yè)主要求配備的攤鋪機(jī)型號要求越來越高。如子靖高速公路路面工程一標(biāo)前期采用兩臺ABG423攤鋪機(jī)攤鋪水泥穩(wěn)定碎石基層，后期基層攤鋪設(shè)備使用經(jīng)過陜西省公路局子靖項目管理處批準(zhǔn)的陜西省中大公司生產(chǎn)的DT1400攤鋪機(jī)一次攤鋪成型，該攤鋪機(jī)最大攤鋪寬度為14米，從施工使用的效果來看，攤鋪的平整度較好，功效也比較高，機(jī)械故障率低，減少了