侯 爵

（江蘇省交通工程建設局，江蘇 南京 210004）

1 研究背景

阜興泰高速公路興化至泰州段（以下簡稱興泰高速）位于泰州境內，是江蘇省“五縱九橫五聯(lián)”高速公路網規(guī)劃中“聯(lián)三”的重要組成部分，其建設對完善高速公路網絡、改善興化對外快速交通條件、加強蘇中與蘇南地區(qū)交通經濟聯(lián)系、促進沿線區(qū)域經濟社會發(fā)展具有重要意義。項目路線全長35.662 km，全線按雙向四車道高速公路標準設計，路基設計寬度為28 m。路面工程共分為兩個標段（XHT-21、XHT-22）實施，水穩(wěn)碎石基層工程量主要有水泥穩(wěn)定碎石底基層 79.79×104 m2、水泥穩(wěn)定碎石基層71.48×104 m2。

我國現(xiàn)行《公路路面施工技術規(guī)范》中規(guī)定在反復凍融地區(qū), 當環(huán)境晝夜平均氣溫連續(xù)五天低于5℃或最低氣溫低于-3℃時,需采取冬季施工措施；當室外平均氣溫連續(xù)5天高于5℃時解除冬季施工。根據近年氣象資料統(tǒng)計，泰州地區(qū)在冬季期間最低溫度為-11℃（極端天氣），12月上旬至來年2月上旬平均氣溫會出現(xiàn)低于5℃的情況并出現(xiàn)零度以下氣溫，自3月起溫度全部為零度以上。為有效利用冬季低溫施工時間，減少冬季低溫環(huán)境對施工質量的不利影響，科學縮短工期，為瀝青混凝土路面施工爭取較好氣候條件，按照相關規(guī)范、規(guī)定和技術要求，開展本文研究。

2 研究內容及討論

水穩(wěn)碎石強度形成的機理與水泥混凝土相同，主要是由水泥水化作用的結果，因而,水穩(wěn)碎石基層對環(huán)境溫度和濕度條件敏感。冬季施工條件下，由于低溫、干燥等因素的影響，水穩(wěn)碎石混合料中水泥水化反應速度受到抑制，強度形成較慢，易出現(xiàn)溫縮和干縮應變,導致裂縫產生。特別是當溫度低于0℃時，混合料中的自由水凝結成冰，體積膨脹8%～10%，產生膨脹應力約為2500kg/cm2，極易導致水穩(wěn)碎石混合料早期冰凍破壞。因此，保證水穩(wěn)碎石養(yǎng)生溫度滿足混合料初期水化反應需要，確?；旌狭虾笃趶姸葷M足設計要求是水穩(wěn)碎石冬季施工質量控制的關鍵。

2.1 養(yǎng)護溫度條件對水穩(wěn)碎石強度的影響

2.1.1 試驗方案

表1 無側限抗壓強度試件養(yǎng)護溫度條件（單位℃）

為試驗不同低溫條件對水泥穩(wěn)定碎石成型質量的影響，分別按標準養(yǎng)護條件、施工現(xiàn)場同環(huán)境養(yǎng)護條件和不同凍融期條件制備水穩(wěn)碎石試件，進行無側限抗壓強度試驗。其中水穩(wěn)碎石試件按配合比設計采用振動壓實法成型5組，每組分別為5個φ150 mm×150 mm共計25個試件。試件從試模內脫出稱量的質量后，裝入塑料袋并將袋內的空氣排除干凈，扎緊袋口進行養(yǎng)護。養(yǎng)護方式分為5種，具體如表1所示。各組試塊養(yǎng)護齡期均為7 d±2 h，最后一天均為浸水養(yǎng)護，保持水面在試件頂上約2.5 cm，浸水一晝夜的試件從水中取出，用軟的舊布吸去試件表面的可見自由水，稱量試件的質量后進行無側限抗壓強度試驗（同一組試件試驗中，按照3倍均方差方法剔除異常值）。

2.1.2 試驗結果

經試驗，按基層水穩(wěn)碎石配合比（水泥摻量為4.5%）制備的5組25個試件的無側限抗壓強度結果如表2所示。可見，在模擬-5℃冷凍3天的情況下，試件的強度代表值仍可滿足設計的要求。

表2 不同養(yǎng)護溫度條件下基層水穩(wěn)碎石無側限抗壓強度試驗結果

鑒于底基層水穩(wěn)碎石配合比設計中水泥摻量僅有3%，為驗證在冬季低溫條件對底基層水穩(wěn)碎石成型質量的影響，同樣以規(guī)范規(guī)格制備了5組底基層水穩(wěn)碎石試件。其中3組低溫養(yǎng)護試件養(yǎng)護條件放寬至-3℃冷凍1、3、5天，除標準養(yǎng)護外其余試件組第7天養(yǎng)護均不浸水以模擬實際施工現(xiàn)場條件。經試驗，各組試件無側限抗壓強度如表3所示，可見低溫養(yǎng)護條件下水泥摻量3%的水穩(wěn)底基層試件強度無法達到設計要求。

表3 不同養(yǎng)護溫度條件下底基層水穩(wěn)碎石無側限抗壓強度試驗結果

2.2 低溫養(yǎng)護條件下水泥摻量對水穩(wěn)碎石強度的影響

2.2.1 試驗方案

根據上述試驗研究，低溫養(yǎng)護條件下水泥摻量較低的水穩(wěn)碎石強度無法滿足要求。為驗證低溫養(yǎng)護條件下不同水泥摻量對水穩(wěn)碎石無側限抗壓強度的影響，本文制備了5組、每組5個水穩(wěn)碎石試件。其中3組均按底基層配合比設計制作，調整水泥摻量分別為3.0%、3.5%和4%，另外2組按基層配合比設計制作，調整水泥摻量分別為4.5%和4.8%。養(yǎng)護條件均采取較為嚴苛的-5℃冷凍3天后現(xiàn)場同條件養(yǎng)護7天，最后進行無側限抗壓強度試驗（同一組試件試驗中，按照3倍均方差方法剔除異常值）。

2.2.2 試驗結果

試驗結果如表4所示。從試驗結果可以看出，水泥摻量的提高對水穩(wěn)碎石的強度提高有明顯效果，在嚴苛的低溫養(yǎng)護條件下，水泥摻量3.5%以上的底基層水穩(wěn)碎石和水泥摻量4.8%的基層水穩(wěn)碎石后期形成的強度都能滿足設計強度要求。

表4 低溫養(yǎng)護條件下不同水泥摻量水穩(wěn)碎石無側限抗壓強度試驗結果

2.3 不同覆蓋條件對水穩(wěn)碎石養(yǎng)生溫度的影響

正常施工季節(jié)路面水穩(wěn)碎石基層攤鋪完成后，一般先用塑料薄膜覆蓋，減少空氣對流，之后再覆蓋一層土工布（一布一膜）的方式覆蓋養(yǎng)生。在冬季低溫施工條件下，一布一膜的覆蓋條件無法滿足水穩(wěn)碎石的養(yǎng)生需要。本文以興泰高速地理位置靠北的XHT-21標K13+850-K15+132左幅下基層作為試驗段，分別以一布一膜、一布兩膜、兩布一膜、兩布兩膜、三布三膜五種方式對已完工水穩(wěn)基層進行覆蓋，連續(xù)8日每日晚10點至次日6點間隔2小時測試一次地表溫度和水穩(wěn)頂面溫度。實測最低溫度出現(xiàn)在12月7日夜晚2:00，當時預報氣溫為-2℃，地表測溫最低-3℃，不同覆蓋條件下水穩(wěn)基層頂面溫度處于5℃～7.1℃之間。水穩(wěn)基層頂面實測溫度變化曲線詳見圖1。

圖1 不同覆蓋條件下水穩(wěn)基層頂面實測溫度變化曲線圖

3 興泰高速水穩(wěn)碎石冬季施工技術措施

為確保水穩(wěn)碎石混合料養(yǎng)生溫度高于其強度增長的臨界溫度，利于水穩(wěn)后期形成強度滿足設計要求，鑒于冬季低溫條件下，水穩(wěn)碎石施工一般采用的提高水泥用量、控制混合料含水量和強化覆蓋養(yǎng)生措施，結合本文的試驗研究成果和項目所在地歷史氣象特點，興泰高速路面水穩(wěn)碎石基層冬季施工過程中細化了控制標準，采用了以下技術措施保證低溫條件下水穩(wěn)碎石基層的工程質量。

（1）當室外氣溫低于5℃以下時水穩(wěn)碎石（底）基層進入冬期施工狀態(tài)，當天室外最低氣溫低于-7℃或施工現(xiàn)場氣溫低于-3℃，停止水穩(wěn)碎石施工。

（2）當天室外氣溫低于5℃、高于-1℃時，增加水穩(wěn)碎石的攤鋪碾壓功率，確保水穩(wěn)碎石壓實質量達到設計要求。

（3）當天室外氣溫低于-1℃、高于-3℃時，采取增加水穩(wěn)碎石混合料中水泥摻量的措施，同時，為避免水穩(wěn)基層裂縫病害，抑制路面反射裂縫，底基層水泥摻量以不超過3.5%，基層水泥劑量以不超過4.8%控制。

（4）進入冬期施工階段，嚴格把控原材料質量，水穩(wěn)混合料拌合采用地下井水拌合，加強原材料覆蓋，控制原材料含水量，加強施工級配檢測，混合料拌和盡量靠近最佳含水量，混合料運輸采取覆蓋保溫措施并控制運輸時間，保證混合料入模、碾壓溫度控制在0℃以上。

（5）進入冬期施工階段，為保證現(xiàn)場水穩(wěn)養(yǎng)生溫度有較大富余，采用兩布兩膜措施對水穩(wěn)碎石進行覆蓋，布、膜縱橫向搭接20cm以上，邊部完全包裹，側面培土覆蓋，保證混合料養(yǎng)生溫度。

4 結語

隨著社會經濟迅速發(fā)展，社會對交通建設的效率要求越來越高，公路交通建設經常面臨工期壓力。興泰高速公路在水穩(wěn)碎石基層冬季施工方面，通過對水穩(wěn)碎石混合料抗凍性能、低溫養(yǎng)生條件下不同水泥摻量對水穩(wěn)碎石強度的影響、多種覆蓋養(yǎng)生措施的比較優(yōu)選等方面進行試驗研究，并結合工程實際特點合理選擇了一系列冬季低溫條件下水穩(wěn)碎石施工技術措施，在確保水穩(wěn)碎石施工質量的同時最大限度地有效利用了冬季低溫不利施工時間，為爭取良好的路面面層施工季節(jié)和縮短項目總體工期取得了較好的成果，為類似工程實施提供了成功的經驗借鑒。