摘要 大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層較為常見,具有結構承載力強、抗沖擊性好、施工方法簡單、使用壽命長的優(yōu)點,在高速公路工程施工中廣泛應用。文章針對高速公路大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工進行研究,結合實例項目從大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的優(yōu)點和準備工作、施工方法等方面進行分析,并提出大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工控制要點。
關鍵詞 高速公路;水泥穩(wěn)定碎石;基層施工;控制要點
中圖分類號 U416.2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949(2022)12-0108-03
收稿日期:2022-03-06
作者簡介:蘇賢芬(1980—),女,本科,高級工程師,從事工程技術管理工作。
0 引言
高速公路基層施工中,一般采用分層攤鋪工藝,雖然技術成熟,但分層施工、養(yǎng)護,導致工期較長,不利于組織現(xiàn)場施工活動,容易造成窩工現(xiàn)象。大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工方案,則有效解決了以上問題,在進度、質量、安全環(huán)保、經(jīng)濟效益等各個方面,相比于分層攤鋪工藝均有明顯優(yōu)勢[1]。然而,現(xiàn)場施工技術管理是一個重難點,以下結合實例進行探討。
1 工程概況
六盤水至威寧高速公路LWLM-1合同段,建設起點主線樁號K1+175,終點樁號右幅YK32+700(ZK32+710);六盤水西聯(lián)線起點樁號TYK0+000,終點樁號TYK0+962(TZK0+964),全長約32.46 km。含土建工程1-4合同段,其中包括停車區(qū)1處,樞紐互通1處,互通式立體交叉4處。項目地處云貴高原腹地,平均海拔2 200 m;屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū),年均氣溫為13~14 ℃,年均降水量為1 200~1 400 mm。公路設計為雙向四車道,路基寬度整體式24.5 m,分離式12.25 m,行車道寬度為2×3.75 m,設計車速80 km/h。其中,公路基層采用大厚度一體化水泥穩(wěn)定碎石基層施工方案,壓實控制、離析控制及平整度控制是施工的技術難點,必須對機械設備組合進行調整,不斷改進混合料生產(chǎn)及施工工藝,以實現(xiàn)預期管控目標。
2 大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的優(yōu)點和準備工作
2.1 優(yōu)點
大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的優(yōu)點有:
(1)能提高結構層的強度、剛度,基層整體的承載力強,荷載擴散性好,可延長路面的使用壽命。
(2)施工操作方法簡單易行,能減少人員、設備的配備,降低工程成本;可提高施工效率,避免出現(xiàn)窩工現(xiàn)象。
(3)水泥穩(wěn)定碎石的抗壓回彈模量大,基層結構的抗沖擊強度顯著提高,可有效避免和推遲早期路面的下沉、凹陷等病害產(chǎn)生。
2.2 混合料要求
水泥穩(wěn)定碎石混合料中,水泥一般選擇普通硅酸鹽水泥,要求初凝時間>3 h,終凝時間在6~10 h之間。集料先經(jīng)三級破碎工藝處理,再進行二次除泥,其中細集料用量60%以上,級配范圍見表1。施工后,7 d無側限抗壓強度應≥4.0 MPa,壓實度≥98%。
2.3 試驗配合比參數(shù)
試驗配合比確定,要結合規(guī)范標準、設計要求和材料特點,初步確定后交給監(jiān)理工程師審核。主要參數(shù)有:含水量5.2%,水泥劑摻量4.5%,0~5 mm、5~10 mm、10~20 mm、20~30 mm的級配碎石基層,配合參數(shù)比例為26∶18∶35∶21。
3 大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工方法
大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工流程:準備下承層→安裝模板→測量放樣→混合料拌制→混合料運輸→攤鋪整形→碾壓→調頭處和接縫處理→養(yǎng)生?,F(xiàn)場施工時,技術方法和要點介紹如下:
3.1 準備下承層
對下承層進行處理,要求是平整、堅實,高程、寬度、橫坡等指標均符合規(guī)定,且沒有軟弱點或松散的材料。
3.2 安裝模板
項目模板使用鋼模板,在內側支設。模板支撐時,使用≥3根角鋼錯開連接,另一端和鋼釬固定;模板和模板之間連接時,采用榫卯連接工藝,能避免偏移、傾斜,為后續(xù)攤鋪、碾壓施工提供條件[2]。
3.3 測量放樣
在路基表面放樣出中線,直線段和平曲線段,分別間隔10 m、5 m設置一個樁,并放出中樁、邊樁。在基層鋪設邊線外50 cm,設置高程控制樁,相鄰樁之間距離20 cm,并且和中樁對應起來。在高程控制樁上,纏繞基準鋼絲,要求拉力≥800 N,且不會產(chǎn)生撓度,固定鋼絲并由專人檢查、調整。
3.4 混合料拌制
混合料拌制采用集中攪拌法,攪拌機型號為WBZ800,材料自動稱量、連續(xù)進料,確保配合比符合設計要求。技術人員應嚴格控制含水率,要求略大于最佳含水率(超出0.5%~1.0%),因為在后續(xù)運輸環(huán)節(jié)會損失一定水分,確保碾壓時的含水率≥最佳含水率[3]。
3.5 混合料運輸
合理配置運輸車輛,該項目使用自卸汽車,對運輸線路進行選擇,確保運輸路程暢通,縮短混合料到達攤鋪現(xiàn)場的時間。運輸車輛均配備苫布,對混合料進行覆蓋,以減少水分損失量。
3.6 攤鋪整形
攤鋪混合料時,該項目現(xiàn)有的攤鋪機不滿足大厚度一體化攤鋪要求,計劃購買一臺中大DT1800攤鋪機,租賃一臺中大DT1800攤鋪機。攤鋪技術要點包括:
(1)使用雙側導線控制攤鋪機高程,即直線段和曲線段上的導線樁,拉緊導線繩進行引導。
(2)靠近中分帶一側使用固定模板,一方面保證線形,另一方面確保邊緣碾壓密實。
(3)攤鋪機行進速度控制在1~2 m/min,結合拌制量調整攤鋪速度,保證攤鋪連續(xù)進行,避免停機等料,從而提高攤鋪面的平整度。
3.7 碾壓
混合料攤鋪完成,及時進行碾壓,采用全寬碾壓工藝。技術要點包括:
(1)碾壓順序:按照由邊側到中間、由低到高的原則,輪寬重疊1/3~1/2。
(2)碾壓分為初壓、復壓、終壓三個階段:初壓時,使用13~17 t雙鋼輪壓路機,設置前靜后振模式,碾壓1遍。復壓時,使用32 t單鋼輪壓路機,先設置前靜后振模式,強振1遍;再設置前振后振模式,強振1遍。使用26 t單鋼輪壓路機,先設置前振后振模式,強振1遍;再設置前振后振模式,弱振收光1遍。終壓時,先使用37 t膠輪壓路機,碾壓1遍;再使用13~17 t雙鋼輪壓路機,靜壓1遍。
(3)碾壓后,檢測壓實度指標,要求≥98%,并根據(jù)實測值調整碾壓遍數(shù)。
(4)控制好碾壓速度,遵循先慢后快的原則,其中雙/單鋼輪壓路機、膠輪壓路機,碾壓速度分別為1.5~1.7 km/h、1.8~2.2 km/h[4]。
(5)除了壓實度,還要檢測路拱、厚度、高程、縱向平整度、超高等指標,確保滿足設計要求。
3.8 調頭處和接縫處理
第一,調頭處處理。機械設備調頭時,如果位于完成碾壓的部位,就要采取保護措施。一般在調頭部位的穩(wěn)定土層上,先覆蓋塑料布或油氈紙,再覆蓋一層土、砂或砂礫(厚度為10 cm),避免造成表面損害。
第二,工作縫處理。水泥穩(wěn)定土混合料拌和結束后,在預定長度的末端,挖一條橫貫全寬的槽(挖至下承層頂面),槽內放2根與壓實厚度等厚的方木。方木另一側用素土回填穩(wěn)定,回填長度約3~5 m,然后整型、碾壓。第2天,鄰接作業(yè)段拌合結束后,除去頂木,用混合料回填,靠近頂木未能拌和的一小段,酌情加水泥用人工進行補充拌和。
第三,縱縫處理。前一幅施工時,靠中央與另一幅相接的一側,用方木或鋼模支撐??拷侥净蜾撃5乃喾€(wěn)定混合料,應人工進行補充拌和,然后整型、碾壓。拆除支撐鋪筑另一幅時,靠近第一幅的部分,同樣人工進行補充拌和,然后整型、壓實。
3.9 養(yǎng)生
分段施工時,碾壓完成及時報檢,合格后安排專人養(yǎng)生。該項目使用養(yǎng)生膜,覆蓋厚度≥1 mm,要求膜與膜之間完整搭接,沒有縫隙;在膜上使用塊石、砂袋壓住,防止大風吹亂;養(yǎng)生時間≥7天,期間禁止行人車輛通行,并設置必要的警示牌和交通管制標識。
4 施工質量控制要點
4.1 常見病害和防治方法
高速公路項目中,大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的常見病害有:
(1)路面結構裂縫。水泥穩(wěn)定碎石具有干縮、溫縮的特點,其一在溫度變化下,體積收縮就會造成裂縫;其二在車輛荷載作用下,基層裂縫會進一步延伸,最終導致路面開裂。如不及時處理,雨水進入縫隙,沖刷基層會產(chǎn)生空層,降低路面結構的承載力。
(2)基層粘結不牢。一方面,水泥穩(wěn)定碎石基層厚度加大,根據(jù)規(guī)定需要分層施工、分層養(yǎng)生,上下層交界處是粘結薄弱面。另一方面,路基路面出現(xiàn)裂縫后,水進入基層也會造成粘結不牢。針對此類病害,防治方法如下:
第一,基層質量控制。通過配合比設計的優(yōu)化,得出最佳的砂石料摻配比例,以及滿足強度要求的最佳水泥摻量,保證混合料易于壓實,同時減少因水泥摻量過多造成的裂縫,減少對路面面層的反射。該項目基層采用的是大厚度一體化施工工藝,由于碾壓厚度過厚,必定會造成路面平整度質量下降。因此采用DT1800攤鋪機攤鋪,此攤鋪機具有自重大、初始夯實效果好的特點。同時在試驗段內,采用三種碾壓設備組合方式,試驗得出最佳組合方式,保證路面基層的平整度,減少對路面面層平整度的影響。
第二,采取防離析措施。該合同段基層、底基層要求采用大厚度一體化施工方式,較以往項目的攤鋪寬度明顯增加,必定會造成離析現(xiàn)象。對此,采用DT1800抗離析大功率攤鋪機進行攤鋪,減少混合料攤鋪過程中的離析;同時在前擋板配備柔性擋料裝置,避免大料滾落造成骨料離析??刂坡菪剂掀骱蛿備佭吘壍木嚯x,要求≥50 cm,布料器的2/3要埋入混合料中[5]。在攤鋪機變速箱處,安裝反向葉片,后方安排專人消除離析現(xiàn)象,例如:鏟除局部粗集料產(chǎn)生的“窩”,使用新拌的混合料填補,保證攤鋪平整度。
4.2 質量問題和保障措施
該項目現(xiàn)場施工期間,主要質量問題是路面不平整,分析原因在于:
(1)基層不平整導致路面不平整?;鶎影纪固帞?shù)量多,攤鋪機行進時兩條履帶不在同一平面內,熨平板兩側會出現(xiàn)波浪。因基層平整度差,面層攤鋪即使很平整,碾壓后也會出現(xiàn)不平整問題。
(2)攤鋪工藝影響平整度。使用攤鋪機時,機械本身的性能和操作方法,均會影響攤鋪平整度。例如:攤鋪機結構參數(shù)不穩(wěn)定,行走時打滑,攤鋪速度不勻,突然起步或緊急制動,供料速度忽快忽慢等,都會造成面層不平整。
(3)路面施工工藝影響平整度。在路面接縫部位,處理不好會引起接縫處下陷或凸起;接縫處壓實度不夠,因局部強度低也會產(chǎn)生裂紋,最終導致路面不平整。針對以上問題,采取的質量保障措施如下:
第一,構建質量保證體系。以項目經(jīng)理為核心,總工、質檢工程師、部門負責人、施工隊、工班專職質檢員為成員,組成質量管理領導小組。明確各層級管理人員的職責,制定質量檢查程序,開展全過程質量控制。
第二,基層平整度控制。底基層和基層施工,嚴格執(zhí)行規(guī)范標準,尤其標高、橫坡、強度、平整度要達到設計要求[6]?;鶎邮┕ね瓿珊螅龊灭B(yǎng)護工作,包括土工布覆蓋、噴灑瀝青乳液、灑水養(yǎng)護等,期間禁止車輛通行。
第三,攤鋪和路面施工工藝控制。攤鋪工藝控制,主要從機械設備自身的性能、攤鋪機行進速度、冷接縫處理等方面入手。路面施工工藝控制,項目部與陜西長大控制數(shù)據(jù)有限公司簽訂了路面施工技術咨詢服務協(xié)議,由長安大學老師對項目部的原材料質量控制、底基層及基層施工質量控制、瀝青面層施工質量控制進行技術指導,提升路面施工水平。
4.3 施工控制成果
該項目大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工期間,沒有出現(xiàn)人員傷害事故,在規(guī)定工期內完工,實際造價在預算造價以內,且順利通過了各項驗收,取得了良好的綜合效益。
5 結語
綜上所述,大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層在高速公路項目中較為常見,具有諸多技術優(yōu)勢。文章結合工程實例,從準備下承層、安裝模板、測量放樣、混合料拌制、混合料運輸、攤鋪整形、碾壓、調頭處和接縫處理、養(yǎng)生各環(huán)節(jié)闡述了施工技術方法,配合科學完善的質量控制措施,取得了良好的綜合效益。通過該文為類似工程提供參考,實現(xiàn)預期管控目標。
參考文獻
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