閆 明

(山西省路橋第一工程有限責(zé)任公司)

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高速公路基層施工常見質(zhì)量問題缺陷及施工防范技術(shù)研究

閆 明

(山西省路橋第一工程有限責(zé)任公司)

目前早我國高速公路中大多采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，而水泥穩(wěn)定碎石基層以其建設(shè)成本低、整體性好等優(yōu)勢成為常用的半剛性基層材料。但由于半剛性基層材料對溫度、濕度變化較為敏感，容易發(fā)生開裂，重點針對高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工常見質(zhì)量問題及施工技術(shù)展開研究。

高速公路；基層；水泥穩(wěn)定碎石；施工防范

1 引 言

高速公路建設(shè)周期長，施工成本高，目前我國的高速公路建設(shè)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展，長久以來為了滿足工程造價的需求，我國公路建設(shè)一支遵循“強(qiáng)基薄面”的理論，為保證路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，半剛性材料要具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。水泥穩(wěn)定碎石基層材料由于自身的材料特性，對溫度和濕度變化較為敏感，所以在使用過程中易產(chǎn)生裂縫，如果裂縫進(jìn)一步發(fā)展會引起瀝青路面面層反射裂縫的發(fā)生。所以為了保證瀝青路面的使用壽命，必須從源頭入手，嚴(yán)格控制基層施工質(zhì)量。結(jié)合目前我國水泥穩(wěn)定碎石施工的現(xiàn)狀，重點針對施工過程中引起質(zhì)量問題的因素進(jìn)行分析，并有針對性的采取措施。

2 高速公路基層施工常見質(zhì)量問題缺陷分析

2.1 基層混合料級配質(zhì)量變異性分析

水泥穩(wěn)定碎石基層材料的級配組成是關(guān)系到施工質(zhì)量的一個重要技術(shù)指標(biāo)。雖然規(guī)范中對集料的級配組成范圍進(jìn)行了規(guī)定，但大量的工程實踐表明，即使在規(guī)定的級配范圍之內(nèi)混合料級配的差異性變化也會對基層的施工質(zhì)量，特別是基層的抗裂性能和使用質(zhì)量造成顯著的影響。在研究過程中結(jié)合某高速公路實際基層施工狀況分析了級配變異規(guī)律和影響因素。在料場對10～31.5 mm、5～10 mm、0～5 mm三種規(guī)格的集料進(jìn)行取樣分析，通過計算獲得三種集料的級配變異系數(shù)如表1所示。

表1 集料單粒級級配變異系數(shù)

從結(jié)果來看，篩孔的粒徑越小其變異性系數(shù)也就越大。根據(jù)三種集料的級配情況合成目標(biāo)配合比，合成級配的變異性系數(shù)如表2所示。

表2 合成級配變異系數(shù)表

通過表2數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)合成級配的變異系數(shù)隨篩孔尺寸的減小而逐漸增大，但是其增長幅度要相比集料變異系數(shù)要明顯減小，這說明通過合理的級配設(shè)計能夠有效的減小集料的變異性對基層施工質(zhì)量造成的影響。

2.2 基層混合料拌和變異性對施工質(zhì)量的影響

對于高速公路水泥穩(wěn)定碎石基層施工需要采用專門的拌和設(shè)備以保證施工質(zhì)量的穩(wěn)定性，但在設(shè)計生產(chǎn)過程中拌和質(zhì)量也存在變異性，易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。混合料的拌和質(zhì)量除受到級配變異性影響外還會受到混合料含水量、水泥劑量、拌和設(shè)備等因素的影響。共采集施工過程中含量梁數(shù)據(jù)280組，其分布狀況如表3所示。

表3 含水量檢測結(jié)果統(tǒng)計表

通過數(shù)據(jù)可以看出含水量數(shù)據(jù)存在較大的變異性，這主要是受到取樣過程中不均勻、檢測過程不嚴(yán)謹(jǐn)、溫度和風(fēng)力變化等因素的影響。

在壓實過程中，水泥穩(wěn)定碎石的含水量對最大干密度的大小能夠起到很大的作用，只有合適的含水量才能夠使得集料之間保持適當(dāng)?shù)膬?nèi)摩阻力。含水量小時壓實過程要克服較大的內(nèi)摩阻力作用，混合料較難達(dá)到規(guī)定的壓實度大小，含水量過大，相同壓實功作用下，混合料的干密度會逐漸減小，其強(qiáng)度就會受到影響，含水量與干密度的關(guān)系如圖1所示。

圖1 含水量與最大干密度關(guān)系

所以水泥穩(wěn)定碎石基層混合料只有在一定的含水量條件下才能達(dá)到最佳的壓實干密度。

2.3 水泥集料對基層施工質(zhì)量的影響

水泥劑量的大小直接關(guān)系到了基礎(chǔ)的強(qiáng)度大小，水泥劑量偏小會影響到基層強(qiáng)度的形成，水泥劑量偏大就容易導(dǎo)致基層的溫縮或干縮裂縫的發(fā)生。所以在實際施工過程中要結(jié)合現(xiàn)場實際情況綜合確定水泥劑量。

3 高速公路基層施工質(zhì)量控制

3.1 級配設(shè)計

水泥穩(wěn)定碎石基層混合料主要是通過集料之間的嵌擠作用來形成骨架，水泥砂漿和細(xì)集料對骨架的內(nèi)部空隙進(jìn)行填充，從而形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。水泥穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)根據(jù)骨架組成形式可以分為懸浮密實結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)和骨架密實結(jié)構(gòu)，目前在高速公路基礎(chǔ)施工中常采用的結(jié)構(gòu)形式為骨架密實結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠同時兼顧采取的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性能，在骨架密實結(jié)構(gòu)水泥穩(wěn)定碎石基層混合料施工過程中采用的主要控制指標(biāo)為VCAmin

另外，水泥穩(wěn)定碎石基層混合料中水泥用量也會對級配造成顯著的影響，混合料中的水泥用量過少容易引起混合料的集料之間的松散程度增加，降低了材料的強(qiáng)度。如果水泥用量過大，水泥的水化熱作用較為明顯，也容易引起水泥穩(wěn)定碎石基層材料的溫縮或干縮裂縫的發(fā)生，同時也升高了工程造價。水泥穩(wěn)定碎石基層混合料中最佳水泥用量的確定主要通過最大干密度、最佳含水量和7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗來進(jìn)行綜合確定。

3.2 拌合設(shè)備設(shè)置

由于水泥穩(wěn)定碎石基層混合料中粗集料含量較多，所以在混合料的生成過程中必須要嚴(yán)格混合料的攪拌過程，保證攪拌的均勻性，避免離析現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)受生成條件和生產(chǎn)設(shè)備限制時，可以適當(dāng)?shù)奶岣呋旌狭系臄嚢钑r間，以便使得集料的分散更加均勻，另外也可以通過提高一次攪拌的材料的量來降低離析發(fā)生的概率，這主要是因為隨著攪拌材料的增加，材料在攪拌過程中沸騰效應(yīng)會得到減弱，但要需要增加相應(yīng)的攪拌時間。在實際生產(chǎn)過程中要按照原材料的實際情況，進(jìn)行相應(yīng)的試拌來確定。

3.3 施工機(jī)械的配置

水泥穩(wěn)定碎石的基層早期強(qiáng)度的形成主要受到攤鋪和壓實兩個過程的影響，所以在施工過程中要合理的確定攤鋪機(jī)的施工參數(shù)，確定合理噸位的壓路機(jī)和相應(yīng)的壓實遍數(shù)。在攤鋪的過程中要結(jié)合水泥穩(wěn)定碎石材料的結(jié)構(gòu)組成，避免離析現(xiàn)象的產(chǎn)生，處理好縱向接縫問題。避免單幅攤鋪厚度過寬，相鄰攤鋪之間的攤鋪距離要控制在6 m左右。要保證攤鋪過程的連續(xù)不間斷，攤鋪機(jī)的攤鋪速度要控制在3～4 m/min左右，為了保證初期水泥穩(wěn)定碎石材料的平整度和強(qiáng)度，攤鋪機(jī)的前進(jìn)速度要和攤鋪機(jī)的震動頻率之間保持相應(yīng)的適應(yīng)性。在攤鋪過程中要對布料器內(nèi)的混合料狀況進(jìn)行不定期檢測，避免離析的發(fā)生，同時要合理的調(diào)整螺旋布料器的工作高度，保證其能夠充分的對混合料進(jìn)行攪拌，布料器兩側(cè)的混合料高度要保證，這也是降低攤鋪機(jī)在全斷面內(nèi)離析現(xiàn)象的發(fā)生的重要措施。

對于水泥穩(wěn)定碎石基層混合料要盡量采用振動壓路機(jī)進(jìn)行壓實成型，初壓過程中一般選擇高頻低振幅進(jìn)行碾壓，整個壓路機(jī)工作梯度要保持在攤鋪機(jī)之后30 m范圍內(nèi)，合理組合壓路機(jī)的噸位。壓實過程中要避免壓路機(jī)急走急停和隨意調(diào)轉(zhuǎn)方向。

3.4 接縫處理

在攤鋪過程中相鄰攤鋪機(jī)之間縱縫的重疊寬度要控制在5～10 cm左右，相鄰攤鋪機(jī)的攤鋪間隔時間不宜過長，以免造成接縫位置處的集料失水變干。縱向接縫一般不做特殊處理。橫向接縫要做成平接縫形式，將上次鋪筑的尾端標(biāo)高和平整度不合要求的部分挖除,并將接觸面挖成垂直面,再接著往前鋪筑。

3.5 養(yǎng)生

當(dāng)基層完成一段鋪筑之后要及時做好養(yǎng)生工作，養(yǎng)生期一般不少于7 d，可以采用鋪設(shè)油毛氈進(jìn)行灑水養(yǎng)生，也可以采用乳化瀝青進(jìn)行養(yǎng)生，灑水養(yǎng)生期內(nèi)要注意足量均勻灑水做好基層邊側(cè)的混合料養(yǎng)生，養(yǎng)生期間要避免出現(xiàn)忽干忽濕現(xiàn)象發(fā)生，通過實際的施工發(fā)現(xiàn)，在基層材料鋪筑完成1～2 d內(nèi)噴灑透層油養(yǎng)生，能夠取得較好的養(yǎng)生效果，待進(jìn)行下一步施工之前需要對基層材料的強(qiáng)度進(jìn)行檢測。

4 結(jié) 語

水泥穩(wěn)定碎石基層的整體性好，建設(shè)成本低，在我國高速公路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是其對溫度和濕度變化較為敏感，容易產(chǎn)生裂縫，從而影響路面結(jié)構(gòu)的整體壽命。從影響基礎(chǔ)施工質(zhì)量的常見問題入手，提出了相關(guān)針對性的解決措施，以期為高速公路的基層施工提供積極的參考。

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2015-08-28

U416.217

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1008-3383(2015)12-0027-02