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        南方多雨區(qū)強(qiáng)骨架型水穩(wěn)混合料施工應(yīng)用技術(shù)

        2021-07-15 12:05:04鄭董成
        黑龍江交通科技 2021年6期
        關(guān)鍵詞:基層施工

        鄭董成,陳 搏

        (1.廣東紫惠高速公路有限公司,廣東 惠州 516251;2.廣州肖寧道路工程技術(shù)研究事務(wù)所有限公司,廣東 廣州 510641)

        1 工程概況

        紫惠高速起源于河源市,連接汕湛高速公路,路線總體呈東北—西南向,途經(jīng)紫金縣、惠州市惠城區(qū)橫瀝鎮(zhèn),終于惠陽區(qū)平潭鎮(zhèn)。整個(gè)項(xiàng)目全長(zhǎng)約77.43 km,雙向六車道,設(shè)計(jì)車速為100 km/h。該項(xiàng)目主線路面結(jié)構(gòu)從下到上為級(jí)配碎石墊層(15 cm)、4%~5%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石底基層(20 cm)、5%~6%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層(36 cm)、瀝青面層(18 cm)。

        2 配合比設(shè)計(jì)

        2.1 原材料

        該項(xiàng)目下基層水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石采用項(xiàng)目附近的變質(zhì)砂巖石料進(jìn)行生產(chǎn),四檔料的規(guī)格為0~5 mm、5~10 mm、10~20 mm、20~30 mm,篩分結(jié)果見表1。

        表1 原材料抽檢結(jié)果

        從檢測(cè)結(jié)果來看,各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均能滿足要求,粗集料水洗法小于0.075 mm粉塵含量未超過1.0%的標(biāo)準(zhǔn),細(xì)集料(石屑)的粉塵含量也能滿足設(shè)計(jì)要求。

        2.2 目標(biāo)配合比

        以原材料篩分試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),確定5種不同水泥劑量的最大干密度與最佳含水率。根據(jù)試驗(yàn)調(diào)配,根據(jù)最大密實(shí)理論與骨架設(shè)計(jì)方法,確定摻配比例為0~5 mm∶5~10 mm∶10~20 mm∶20~30 mm=29%∶15%∶34%∶22%,合成級(jí)配曲線如圖1所示。

        圖1 目標(biāo)級(jí)配曲線

        配合比合成級(jí)配控制在設(shè)計(jì)要求范圍中值附近并稍靠近下限,目標(biāo)配合比級(jí)配曲線滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。關(guān)鍵篩孔9.5 mm通過率為44.2%,低于中值48%;4.75 mm篩孔通過率為28.3%,略低于中值28.5%。整體骨架效果良好,細(xì)集料的摻加比例偏上限,可以保證良好的密實(shí)性。

        采用振動(dòng)成型法確認(rèn)水穩(wěn)混合料最大干密度與最佳含水率。混合料在5種水泥劑量下的最大干密度與最佳含水率如表2所示。

        表2 混合料級(jí)配指標(biāo)表

        根據(jù)基層施工技術(shù)細(xì)則,施工現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度檢測(cè)應(yīng)按照當(dāng)天取樣振動(dòng)成型確定的最大干密度為標(biāo)準(zhǔn),但與目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段確定的最大干密度值相差不大于0.02 g/cm3。經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證振動(dòng)成型法的合理性。

        根據(jù)礦料的目標(biāo)配合比,采用5種不同水泥劑量成型混合料試件,養(yǎng)護(hù)6 d浸泡1 d后進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),結(jié)果如表3所示。

        表3 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

        配合比在5.0%水泥劑量與5.5%水泥劑量下成型的7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均能滿足設(shè)計(jì)要求。綜合設(shè)計(jì)要求與工程經(jīng)濟(jì)性,初定5.0%水泥劑量為目標(biāo)劑量。

        3 施工生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

        3.1 機(jī)械設(shè)備

        拌和設(shè)備:湖南潤(rùn)天800型(雙拌缸)拌合樓1臺(tái);攤鋪設(shè)備:三一重工SSP100C-6為2臺(tái);碾壓設(shè)備:26 t徐工XS263單鋼輪壓路機(jī)1臺(tái);26 t柳工CLG6126E單鋼輪壓路機(jī)1臺(tái);22 t柳工CLG6122E單鋼輪壓路機(jī)1臺(tái);13 t沃爾沃DD126HF雙鋼輪壓路機(jī)1臺(tái);30 t徐工XP262膠輪壓路機(jī)2臺(tái)。

        3.2 攪拌

        根據(jù)拌和樓的設(shè)備性能,在生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)過程確定好各上料口與料倉開口尺寸、皮帶的轉(zhuǎn)速、皮帶稱重傳感器精度,并在施工過程定期進(jìn)行靜態(tài)與動(dòng)態(tài)標(biāo)定,保證各檔材料的摻配穩(wěn)定性。

        項(xiàng)目采用的振動(dòng)雙拌缸設(shè)備,分兩次加水?dāng)嚢?,一?jí)拌缸加50%用水,充分?jǐn)嚢璐蛏⒋旨?xì)集料;二級(jí)拌缸加入水泥粉和剩余50%用水。整個(gè)拌和過程設(shè)備均應(yīng)啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)。

        水穩(wěn)層施工前,拌合站的料倉備料應(yīng)達(dá)到現(xiàn)有產(chǎn)能的5~7 d產(chǎn)量需求。每天開工前需要檢測(cè)各料倉集料的含水率,動(dòng)態(tài)計(jì)算與調(diào)整實(shí)際施工用水量。此外,還需要根據(jù)每天施工的氣溫、現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速來適當(dāng)增加用水量,本項(xiàng)目一般在0~1%范圍調(diào)整。

        拌和時(shí)間不少于15 s,且施工中應(yīng)盡可能縮短從加水拌和到碾壓終了的延遲時(shí)間,延遲時(shí)間不應(yīng)超過水泥的初凝時(shí)間。

        3.3 運(yùn)輸

        (1)運(yùn)輸車輛數(shù)量的確定

        通過運(yùn)距確定法確定運(yùn)輸車輛數(shù)量。

        N=Qb×D×K/qV+n

        式中:N為單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸車輛需求,輛;Qb為拌合設(shè)備單位生產(chǎn)能力,t/h;D為平均運(yùn)距,km;Q為汽車平均載重量,kg;V為運(yùn)輸車輛平均運(yùn)輸速度,km/h;K為時(shí)間利用系數(shù);n為攤鋪機(jī)前料車輛數(shù)量,輛。

        (2)裝料控制

        為了減少裝料離析,拌和樓的下料口應(yīng)加設(shè)擋板,降低皮帶混合料的沖擊動(dòng)量。料車接料過程應(yīng)按照“前-后-中、前后補(bǔ)”方式多次裝料,同時(shí)每次接料的料堆不宜超過1.5 m高度。

        (3)運(yùn)輸要求

        混合料運(yùn)輸過程中必須覆蓋篷布,減少水分散失或污染或雨淋,應(yīng)盡快將混合料運(yùn)輸至攤鋪現(xiàn)場(chǎng)。車輛統(tǒng)一安裝電動(dòng)覆蓋裝置,提高效率同時(shí)降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

        料車從出發(fā)到卸料需要記錄時(shí)間,如果不能在試驗(yàn)確定的容許延遲時(shí)間內(nèi)施工,則堅(jiān)決廢棄。

        運(yùn)料車在卸料前一刻才能掀開覆蓋篷布,避免掀布過早導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石混合料水分散失過快。

        3.4 攤鋪控制

        水穩(wěn)級(jí)配碎石混合料在攤鋪過程中產(chǎn)生的普遍離析有塊狀粗離析、帶狀粗離析。

        若是攤鋪機(jī)出料口或者吊臂處產(chǎn)生的離析,可以通過在該處加裝反向葉片,使得細(xì)料部分未快速向兩邊走,與粗集料再次混合拌和均勻,從而消除粗離析現(xiàn)象。同理,若是邊部出現(xiàn)粗離析或細(xì)離析,亦可以通過加裝反向葉片的措施來消除離析。攤鋪機(jī)攤鋪時(shí)應(yīng)使混合料高度在螺旋布料器得中軸以上,避免發(fā)生缺料離析的現(xiàn)象。

        另外,由于骨架密實(shí)型水泥穩(wěn)定碎石整體偏粗,攤鋪機(jī)在施工過程應(yīng)控制收斗頻率,尤其是避免料斗混合料較少、粗集料匯集的狀態(tài),建議收半斗,刮料器暫停,待下一輛料車混合料喂料后,方可繼續(xù)出料鋪筑。

        3.5 碾壓工藝的控制

        (1)碾壓組合比對(duì)

        該項(xiàng)目路面標(biāo)水穩(wěn)碎石混合料基層試驗(yàn)段采用了以下兩種方案進(jìn)行比對(duì),見表4。

        表4 碾壓方案

        (2)壓實(shí)度檢測(cè)分析

        根據(jù)基層施工技術(shù)細(xì)則(2015)與廣東省施工標(biāo)準(zhǔn)化指南相關(guān)規(guī)定,基層壓實(shí)度代表值應(yīng)大于98%,極限低值應(yīng)大于94%;試驗(yàn)段過程混合料試驗(yàn)確定的最大干密度為2.326 g/cm3(水泥劑量設(shè)計(jì)為5.5%)。

        從檢測(cè)結(jié)果來看,壓實(shí)度單點(diǎn)最小值為98.2%,壓實(shí)度代表值為99.1%。現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。

        進(jìn)一步比對(duì)分析各碾壓方案對(duì)壓實(shí)度的影響,如表6所示。

        表6 不同碾壓工藝下的壓實(shí)度

        由不同碾壓組合下的基層壓實(shí)度指標(biāo)對(duì)比可得,方案二的壓實(shí)度比方案一的壓實(shí)度高,因此,推薦使用方案二進(jìn)行大面積施工。

        3.6 養(yǎng)生

        在基層施工完成后立即進(jìn)行覆蓋養(yǎng)生,養(yǎng)生采用復(fù)合土工膜拼接覆蓋,蓋膜特別要注意從高處往低處一次覆蓋,低處土工膜搭接在上,相互搭接20 cm以上,搭接位采用專制沙袋壓密,嚴(yán)禁采用土顆粒或基層廢料等具污染性材料。

        養(yǎng)生期內(nèi)通過灌水的方式保持表面處于飽水濕潤(rùn)狀態(tài)。灌水特別要按照從高處往低處漫灌,才能起到有效濕水效果。

        通過跟蹤對(duì)比養(yǎng)生后的基層強(qiáng)度和裂縫情況,7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度均值可達(dá)到10 MPa以上,裂縫間距達(dá)70 m以上,基層整體性和強(qiáng)度良好。

        4 結(jié) 論

        通過對(duì)原材料、配合比、攪拌運(yùn)輸、攤鋪、碾壓以及養(yǎng)生等施工環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)嚴(yán)格控制,依托項(xiàng)目的水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石混合料基層的整體板結(jié)性與開裂性能良好,可為類似項(xiàng)目提供參考,主要結(jié)論如下。

        (1)優(yōu)化級(jí)配設(shè)計(jì),骨架密實(shí)型混合料可以達(dá)到優(yōu)良的強(qiáng)度與抗裂性能。

        (2)保證攤鋪施工的連續(xù)性,調(diào)整攤鋪機(jī)布料器,改善布料的均勻性,并充分發(fā)揮單鋼輪振動(dòng)碾壓與膠輪的搓揉碾壓效果。

        (3)加強(qiáng)水穩(wěn)結(jié)構(gòu)層養(yǎng)生管理,確保土工布充分覆蓋,并根據(jù)天氣情況定期灑水以確保水穩(wěn)材料飽水養(yǎng)生,有條件可適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)生時(shí)間。

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