張政玖

（撫州市公路事業(yè)發(fā)展中心，江西撫州 344000）

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層是我國當前公路工程中常用的瀝青路面結構形式，整體厚度通常在40cm左右，在傳統(tǒng)攤鋪碾壓施工機械性能的制約下，必須分成底基層、下基層和上基層后分別施工，以保證單層水穩(wěn)基層施工質量。但這種傳統(tǒng)的分層施工方式會降低水穩(wěn)層整體性，容易造成上下層黏結不牢、縱向接縫處理困難、平整度不理想；此外，每層攤鋪碾壓施工后必須進行至少7d 的養(yǎng)生，影響施工進度。如何有效解決大厚度水穩(wěn)基層分層施工所面臨的問題，是高等級公路施工的重難點。近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，攤鋪、碾壓機械設備性能不斷提高，包括大功率抗離析攤鋪機、雙鋼輪壓路機、大噸位單鋼輪壓路機等機械的出現(xiàn)，使得大厚度水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層一次攤鋪碾壓成型施工技術得以推廣應用。大厚度水穩(wěn)碎石基層一次攤鋪碾壓成型工藝主要利用攤鋪機自身超大功率、傳動系統(tǒng)超大扭矩及液壓元件超大排量[1]，通過滿埋螺旋二次攪拌、均勻布料，攤鋪水穩(wěn)碎石，并配合使用相應噸位碾壓設備，有效克服橫縱向及豎向溫度離析，提升混合料平整度、密實度和均勻度，保證攤鋪碾壓成型施工質量。

1 工程概況

某高速公路按照雙向四車道設計，設計行車速度100km/h，路基寬28.5m，為整體式斷面設計。該公路全線長124km，共劃分為6 個合同段，主要對其起訖樁號YK58+050—YK70+820 的第三合同段的施工進行探討，主要包括路基、路面、橋涵、防護、排水等項目；路面結構為厚度18cm的石灰粉煤灰穩(wěn)定土底基層+厚度32cm 水穩(wěn)碎石基層+厚度8cm 的粗粒式瀝青混凝土下面層+厚度6cm 的中粒式混凝土中面層+厚度4cm 的SBS改性瀝青抗滑層，各面層間均增設瀝青黏層，面層和基層間則設置乳化瀝青透層與碎石瀝青下封層。為優(yōu)化半剛性基層材料性能，在多方論證的基礎上，提出大厚度基層一次攤鋪碾壓成型施工工藝，并委托相關部門進行了配合比優(yōu)化設計。

2 原材料配合比設計

2.1 集料合成級配

該公路水穩(wěn)碎石主要使用水泥和粗細集料等原材料，水泥為工程所在地某水泥廠生產的P.C32.5 復合硅酸鹽水泥；集料則按照《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F20—2015）和設計文件，選用粒徑19～31.5mm的1#料、粒徑9.5～19mm 的2#料、粒徑4.75～9.5mm 的3#料和粒徑0～4.75mm 的4#料。根據(jù)拌和站料倉集料篩分結果，水穩(wěn)碎石配合比摻配比例應為粒徑19～31.5mm 集料∶粒徑9.5～19mm 集料∶粒徑4.75～9.5mm集料∶粒徑0～4.75mm 集料=20∶27∶20∶33，集料合成級配具體見表1。

表1 集料合成級配

2.2 混合料含水量控制

為保證大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪碾壓施工質量，還應加強混合料含水量控制，如果含水率偏低，則水泥因無法充分發(fā)生水化反應而增大碾壓難度；如果含水率過高，則碾壓期間及工后必將出現(xiàn)開裂問題。該公路合同段大厚度水穩(wěn)基層混合料最佳含水量為4.3%，考慮到施工期間水分蒸發(fā)、散失等原因，實際施工過程中的含水量應比最佳含水量高0.5%～1.0%。第一次含水量檢測結果為4.5%～4.7%，比最佳含水量高出0.2%～0.3%；第二次含水量檢測結果為4.15%～4.85%，第三次含水量檢測結果為4.2%～4.35%。可見，實際施工期間混合料含水量隨時間的推移而散失加快，必須采取有效措施予以應對。

2.3 水泥摻量控制

混合料中水泥摻量過低會影響水穩(wěn)碎石基層承載力，水泥摻量過高則會引發(fā)水穩(wěn)碎石基層開裂，并增大工程投資，為此，必須加強水泥摻量控制。本工程在混合料拌和前進行了水泥摻量試驗及性能檢測，幾次檢測結果匯總見表2。

表2 水泥摻量檢測結果

根據(jù)表2中檢測結果，水穩(wěn)碎石基層試驗段水泥摻量均滿足規(guī)范要求，并且變動趨勢穩(wěn)定，也符合大厚度水穩(wěn)碎石基層質量控制要求。

3 施工要點

3.1 施工準備

為保證大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪碾壓施工質量，必須在施工前做好準備工作，編制詳細的施工方案，合理確定施工工藝；確定合理的配合比；驗收下承層，保證下承層表面無松散、無雜物，并在下承層表面噴灑水泥漿潤濕，增強層間黏結強度，確保其各項參數(shù)均滿足規(guī)范要求后正式進行大厚度水穩(wěn)基層施工。

大厚度水穩(wěn)基層攤鋪施工必須配備攤鋪機械、碾壓設備、拌和設備、運料車、平板夯等。本公路工程水穩(wěn)基層一次攤鋪碾壓成型施工采用2 套600 型水穩(wěn)拌和站、1臺攤鋪機、1臺17t雙鋼輪壓路機、1臺32t大噸位單鋼輪壓路機、1臺37t膠輪壓路機、3臺功率151kW的裝載機、15 輛容量25m3運輸車、2 輛灑水車、1 臺平板夯。

3.2 施工放樣

在恢復中線后按照10m間隔設樁，同時在兩側路肩邊緣外增設指示樁，樁身上標記水穩(wěn)碎石底基層邊緣的設計高度。通過白灰劃出水穩(wěn)碎石基層邊緣線，在線外0.3～0.5m 處按照10m 間隔設樁，并測量高程，主要用于高程控制傳感器基準線架設之用。攤鋪開始前檢查鋼絲繩基準線的松緊度，避免鋼釬發(fā)生松動、支桿滑動及鋼絲繩下垂。高程控制通過鋼絲引導完成，直線段和曲線段分別按照10m和5m間距設置鋼絲支架，所用鋼絲拉力至少為800N。

3.3 確定松浦厚度

根據(jù)同類工程施工經驗進行試鋪松鋪系數(shù)確定，再結合實際測量結果確定松浦系數(shù)最終值。測量過程中按照10m間隔設置斷面，每個斷面均依次布置三個測點檢測標高，測點1、測點2 和測點3 分別與中線相距2m、6m 和10m；先測量下承層各點標高H地，攤鋪完成后再測量各點標高H松以及壓實度檢測結束后的各點標高H實，根據(jù)所取得的以上數(shù)據(jù)，通過公式計算松浦系數(shù)[2]。該高速公路合同段前期20cm 厚水穩(wěn)碎石基層松浦系數(shù)按1.31 確定，待施工80m 后根據(jù)測量結果將松浦系數(shù)調整為1.35，考慮到設計厚度為35cm，則換算后的松浦厚度為48.6cm。

3.4 混合料拌制及運輸

拌和站必須嚴格按照實驗室確定的配比下料，料斗應通過間隔板隔開，裝載機上料時不得裝料過滿，以避免竄料。在混合料拌制前應先調試設備，保證混合料顆粒組成及含水量等指標均符合相關規(guī)范要求；定期進行水泥用量控制裝置標定。實時監(jiān)控混合料含水量，并根據(jù)施工環(huán)境溫度、濕度、風速等情況適當增減，保證混合料含水量滿足施工要求。

混合料拌制完成后，根據(jù)拌和站實際生產能力、運距、交通狀況、攤鋪機攤鋪能力等確定運輸車輛配置數(shù)量，并保證攤鋪機前等候卸料的運料車數(shù)量為5～8輛。裝料過程中出料口和車廂高度之間的距離應盡可能縮小，并按照前、后、中的次序分三次向車廂內裝料，避免發(fā)生集料離析。混合料運輸途中應覆蓋帆布保溫防塵，運料車應勻速緩慢行駛，不得急剎車。

3.5 攤鋪施工

攤鋪前應在下承層灑水并噴灑水泥漿，增強層間黏結性。運料車到場后應停放在攤鋪機前0.1～0.3m處，按次序啟動液壓系統(tǒng)并以料斗傾斜25～35°的方式卸料，車廂內集料剩余不多時可適當增大料斗傾斜角度，使集料自由下落至攤鋪機料斗中。攤鋪施工開始后必須連續(xù)攤鋪，避免出現(xiàn)停機待料、攤鋪中斷等現(xiàn)象；攤鋪機械后方安排3～5 人技術小組采用細料對集料離析處進行修補。

3.6 碾壓施工

該工程中，碾壓施工工藝控制是施工質量控制的重點，必須對不同碾壓方式及碾壓設備組合展開比較分析。為進行不同碾壓操作下平整度、壓實度及整體施工效果的比較，共設計出三種不同的碾壓施工工藝，設計情況具體見表3。

表3 碾壓工藝參數(shù)表

第一種碾壓施工工藝為傳統(tǒng)碾壓技術，只是用32t大噸位單鋼輪振動壓路機代替了26t 壓路機，第一遍碾壓時先靜壓后振壓，可有效避免推移、擁包等問題的出現(xiàn)。第二種碾壓施工工藝則采用雙鋼輪壓路機，考慮到大厚度水穩(wěn)基層碾壓結束后攤鋪機松浦厚度會增大，如果直接配合使用大噸位單鋼輪壓路機，會增大初始壓縮變形量，引發(fā)推移、擁包。為此，改用較輕的雙鋼輪壓路機可有效提高初始壓實度和平整度。第三種碾壓施工工藝最能提升大厚度水穩(wěn)基層壓實度和平整度，在不減少32t 大噸位單鋼輪振動壓路機碾壓遍數(shù)的基礎上，初始增加輕質雙鋼輪碾壓，以提升初始壓實度，并在結束膠輪碾壓后再用雙鋼輪壓路機收光，可進一步提升大厚度水穩(wěn)基層平整度。

本公路工程主要采用第三種碾壓工藝，碾壓施工過程中嚴禁壓路機在水穩(wěn)碎石路段急剎車或掉頭，防止損壞水穩(wěn)碎石表面，碾壓后應人工拍打邊緣，使其密實整齊。

4 施工質量檢測

4.1 壓實度檢測

根據(jù)壓實原理，隨碾壓層深度的增大，壓路機激振力不斷衰減，故碾壓層厚度越大，作用于壓實層底部的壓實功便越小[3]。為此，針對不同碾壓施工工藝，對大厚度水穩(wěn)基層上部和下部分別進行碾壓效果檢測。利用第三種碾壓工藝施工的大厚度水穩(wěn)基層壓實度實測結果詳見表4。根據(jù)檢測結果，該碾壓工藝實際壓實度符合98%的規(guī)范要求，其上部面層壓實度和第一種碾壓工藝下實際壓實度較為接近，說明增加雙鋼輪壓路機碾壓對實際壓實度貢獻并不大；但下部面層壓實度比第一種碾壓工藝明顯提高，這也使得大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪碾壓施工質量大幅提升。

表4 第三種碾壓工藝水穩(wěn)基層壓實度實測結果

4.2 平整度檢測

大厚度水穩(wěn)基層松鋪厚度及壓縮量均較大，且主要采用大噸位壓路機，所以平整度控制存在一定難度。對本工程試驗段施工后的現(xiàn)場平整度檢測結果表明，第一種碾壓工藝因未進行雙鋼輪初壓，攤鋪機松鋪后混合料松鋪密度小，通過大噸位壓路機直接碾壓后必將增大初始壓縮量，引發(fā)松鋪層混合料推移、擁包，平整度較差。第二種碾壓工藝增加了小噸位雙鋼輪初壓過程，在大噸位壓路機碾壓前就使松鋪密度大幅提高，有效避免了推移擁包等問題的出現(xiàn)，平整度有保證。第三種碾壓工藝同時增加了小噸位雙鋼輪初壓和收光處理，在提升收光效果和平整度的同時，還能有效處理膠輪壓路機碾壓后的輪痕和小擁包。

5 結語

綜上所述，大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪碾壓施工技術能有效避免并機分層攤鋪的縱向接縫，可加快施工進度，并能有效控制集料離析現(xiàn)象，人員投入少，機械化程度高，經濟效益顯著。為保證大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪碾壓施工質量，必須采用大功率、大噸位攤鋪碾壓機械，應用結果也證明了32t 大噸位單鋼輪壓路機的使用對大厚度水穩(wěn)基層壓實度貢獻較大；而在大噸位單鋼輪壓路機碾壓前，必須采用小噸位雙鋼輪壓路機初壓，以提升鋪面初始壓實度，避免發(fā)生推移、擁包，最后再采用小噸位雙鋼輪壓路機收光處理，以提升平整度。