王偉

（張家口市公路工程管理處，河北 張家口 075000）

0 引言

我國高速公路瀝青路面基層大多采用水泥穩(wěn)定碎石結構，由于水泥穩(wěn)定碎石基層具有較高的強度、抗水損害、抗沖刷和抗凍性等優(yōu)點，因此得到了廣泛應用[1]。但目前水穩(wěn)基層施工工藝整體性差，很多施工參數(shù)并沒有明確。本文依托某高速公路實際工程，在水泥穩(wěn)定基層原材料各項技術指標試驗的基礎上，結合水穩(wěn)基層施工工藝，對不同水泥劑量、不同振動壓實時間的水穩(wěn)基層壓實度進行測試，以確定最佳施工參數(shù)及制備工藝。

1 工程概況

某高速公路位于平原地區(qū)，全線長36km，設計車道為雙向四車道，設計車速為100km/h，起點樁號為K420+000，終點樁號為K456+000，路基寬36m，路基平均填高4m，最大填高6m，最小填高3.2m。根據(jù)對此地段道路水文地質探測結果發(fā)現(xiàn)，當?shù)卦陆涤炅枯^大，且日交通量較大，土質較為松軟，需要對基層進行處理，否則高速公路投入使用后將會出現(xiàn)各種病害。因此，本文根據(jù)施工規(guī)范要求對高速公路各結構層采取的設計方案如表1所示，并優(yōu)選基層建筑材料，保證施工質量。

表1 高速公路各結構層設計方案

水穩(wěn)基層施工中最重要的是基層材料的選取，故本文對水穩(wěn)基層材料技術指標和性能進行試驗，以確保施工質量。

2 原材料及級配設計

2.1 原材料

（1）水泥

強度為32.5MPa的硅酸鹽水泥具有較好的抗破壞能力和穩(wěn)定性，故本項目選用某水泥廠生產(chǎn)的強度等級為32.5MPa的水泥，水穩(wěn)基層所用水泥各項性能指標應達到規(guī)范要求。其各項指標試驗結果如表2所示。

表2 水泥物理性能試驗檢測結果

（2）集料

本文選用某石料廠加工生產(chǎn)的玄武巖作為水穩(wěn)基層施工集料，并對玄武巖性能進行試驗檢驗，檢測結果均符合施工要求。玄武巖性能指標檢測結果如表3所示。

表3 玄武巖性能指標檢測結果

2.2 級配設計

集料級配設計可以確定混合料粗細碎石比例，將決定混合料的體積特性和壓實特性。故本文所用玄武巖通過各檔標準篩進行篩分試驗，確定每檔粒徑的通過率。各檔標準篩碎石通過率結果如表4所示。

表4 各檔標準篩碎石通過率

根據(jù)各檔標準篩碎石通過率，粒徑為19～31.5mm 集料∶粒徑為9.5～19mm集料∶粒徑為4.75～9.5mm集料∶粒徑為0～9.5mm集料=12%∶36%∶24%∶28%。

3 施工技術

3.1 準備工作

本文選用某公路K430+000—K430+500 道路右側作為試驗路段，研究水泥劑量和振動時間對水穩(wěn)基層施工質量的影響。首先通過試驗檢測水泥、玄武巖等原材料的各項性能指標，保證每個原材料質量滿足施工要求，選取某正在施工公路K430+000—K430+400 全長400m 作為水穩(wěn)基層施工試驗路段，將400m 試驗路段平均分成4 段，每段長100m。試驗路段A、B、C、D 水泥劑量分別為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%。

3.2 拌和

考慮到本項目施工質量要求，水泥穩(wěn)定碎石混合料拌和采用廠拌法，不僅可以保證混合料拌和質量，同時也可以極大縮短時間。廠拌法獲得的混合料在運輸中需要使用塑料棚遮蓋運輸車頂部，防止混合料水分損失，導致產(chǎn)生離析現(xiàn)象。而且現(xiàn)場用水量應較實驗室確定的用水量提高0.6%，拌和階段的用水量可以提高1.5%，避免混合料在攤鋪、壓實過程中出現(xiàn)干縮裂縫[2]。

3.3 攤鋪

攤鋪機的攤鋪速度應控制在3m/min，中間不得出現(xiàn)停頓、中斷等現(xiàn)象。接縫施工時需要根據(jù)要求設置橫向接縫，接縫面應垂直于路基頂面。在卸料過程中需要考慮到每個施工段混合料用量，并將其堆放于合適位置，避免對攤鋪工作造成影響。卸料后按照規(guī)范要求使用推土機將其初步推平，再使用平地機進行整平[3]。

3.4 碾壓

為探究振動壓實時間對水穩(wěn)基層施工質量的影響，選取某正在施工公路K430+400—K430+500 全長100m 作為水穩(wěn)基層施工試驗路段，振動壓路機在試驗路段E振動壓實時間從30s增加到110s，檢測基層壓實度的變化。碾壓過程使用振動壓路機以先輕后重、先慢后快的順序依次壓實，在直線段按照從中央分隔帶向兩側碾壓，在曲線段由內(nèi)側向外側碾壓。

3.5 養(yǎng)生

根據(jù)當?shù)丨h(huán)境進行灑水和鋪設養(yǎng)生布進行養(yǎng)護處理。

4 性能檢測

4.1 水泥劑量

為探究不同水泥劑量對水穩(wěn)基層施工質量的影響，本文選用水泥劑量為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%制備混合料攤鋪試驗路段，攤鋪、碾壓施工完成后，檢測試驗路段A、B、C、D壓實度，試驗路段壓實度檢測結果如表5所示，水泥劑量與壓實度關系如圖1所示。

表5 試驗路段壓實度檢測結果

圖1 水泥劑量與壓實度關系

由圖1 可知，試驗路段A 水泥劑量為3.5%，壓實度為91%；試驗路段B水泥劑量為4.0%，壓實度為94%；試驗路段C 水泥劑量為4.5%，壓實度為96%；試驗路段D 水泥劑量為5.0%，壓實度為97%，水泥劑量為5.0%時，壓實度最佳。這是因為隨著水泥劑量增加，水泥碎石混合料強度增加，徐變減小，壓實度也隨之增加。對水泥劑量與壓實度進行線性分析：y=2x+89.5,R2=0.9524，基層壓實度隨水泥劑量增加而逐漸增大，因此水穩(wěn)基層施工過程中，可以適當增加水泥用量，控制在4.5%～5.0%之間。

4.2 振動壓實時間

為探究不同振動壓實時間對水穩(wěn)基層施工質量的影響，本文在試驗路段E 采用水泥劑量為4.5%，并檢測振動壓實時間從30s增加到110s時的基層壓實度，來確定最佳振動時間。試驗路段壓實度檢測結果如表6所示，振動壓實時間與壓實度關系如圖2所示。

圖2 振動壓實時間與壓實度關系

表6 試驗路段壓實度檢測結果

由圖2 可知，振動壓實時間從30s 增加到60s，試驗路段壓實度從75%增加到95%，振動壓實時間從70s 增加到110s，試驗路段壓實度在95%上下波動。試驗路段壓實度曲線隨振動時間先增大后減小、再增大，這是因為最初階段混合料處于松散狀態(tài)，隨振動壓實時間增加，混合料逐漸密實，在60s達到最佳密實狀態(tài)，但隨著壓實時間繼續(xù)增加，混合料中碎石產(chǎn)生過壓現(xiàn)象，碎石集料被壓碎，導致內(nèi)部出現(xiàn)松散，壓實度降低，此時還在擊實，被壓碎的集料再次壓實緊密，壓實度增加[4]。因此從施工和經(jīng)濟性角度考慮，根據(jù)試驗發(fā)現(xiàn)振動擊實60s時即可滿足要求，推薦最佳振動擊實時間為60s。

5 結語

本文依托實際工程，在試驗路段采用水泥劑量為3.5%、5.0%和振動壓實時間為30～110s 進行水穩(wěn)基層施工，并對工程質量進行檢測分析，結果表明基層壓實度隨水泥劑量增加而增加，隨振動時間增加而先增大后減小、再增大，因此從施工和經(jīng)濟性角度考慮水泥劑量控制在4.5%～5.0%，推薦最佳振動擊實時間為60s。