郭忠政

（昆山市交通科技研究中心有限公司,江蘇 昆山 215300）

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石因具有早期強(qiáng)度高、通透性好、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)而在道路建設(shè)中廣泛應(yīng)用，建設(shè)成型的基層結(jié)構(gòu)能有效抵御水侵蝕作用，穩(wěn)定性和耐久性突出。但水泥穩(wěn)定碎石基層成型后易干縮開(kāi)裂，影響結(jié)構(gòu)的完整性，且虛鋪厚度不合理時(shí)將導(dǎo)致路面缺乏平整性。因此，在水泥穩(wěn)定碎石基層施工期間必須加強(qiáng)質(zhì)量控制。

1 水泥穩(wěn)定碎石基層施工原理

水泥穩(wěn)定碎石基層屬于道路基層的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，以水泥穩(wěn)定碎石為原材料，按比例摻入膠凝材料和灰漿，填充骨料間的間隙，提升水穩(wěn)層的密實(shí)性和穩(wěn)定性，具體流程如圖1所示。在市政道路工程建設(shè)中，水泥穩(wěn)定碎石基層施工時(shí)需加強(qiáng)壓實(shí)，通過(guò)碎石填充與嵌擠的方式建設(shè)高強(qiáng)度的路基。碎石填充有助于消除水穩(wěn)層的空隙，提高基層的強(qiáng)度，強(qiáng)度在施工初期以較快的速度提高，后續(xù)借助車輛對(duì)道路結(jié)構(gòu)的壓實(shí)作用進(jìn)一步促進(jìn)強(qiáng)度的增加。市政道路工程建設(shè)中應(yīng)用水穩(wěn)層施工技術(shù)后，有利于提高路基路面的強(qiáng)度、抗?jié)B性，保障道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。水穩(wěn)層無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度以1.5～4.0 MPa為宜，水泥用量取混合料總量的3%～6%，控制中粒土及各類關(guān)鍵材料的用量，憑借混合料的性能優(yōu)勢(shì)建設(shè)穩(wěn)定可靠的水穩(wěn)層。在保障材料質(zhì)量的前提下，適配機(jī)械設(shè)備，以機(jī)械化的方式規(guī)范施工。

圖1 水穩(wěn)層施工工藝流程圖

2 影響水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素

2.1 水泥的組成成分和用量

在集料類型和用量均一致的前提下，若調(diào)整水泥的組分，水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度發(fā)生改變，影響到水穩(wěn)層的抗壓性能。相比以鋁酸為主要成分的水泥，硅酸鹽水泥的強(qiáng)度更高，可以結(jié)合此材料特性和水穩(wěn)層的施工要求對(duì)水泥類型做合理的選擇。水穩(wěn)層施工全程均選用相同的水泥材料，有效促進(jìn)水泥活性的提升，建設(shè)成型的水穩(wěn)層具有較高的強(qiáng)度。

2.2 含水量

含水量對(duì)水穩(wěn)層的穩(wěn)定性和強(qiáng)度具有影響，基本規(guī)律是：

混合料的含水量偏低時(shí)，集料與水分之間無(wú)法充分融合，抑制水泥正常的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)由于水分不足，水泥在混合料中的分布缺乏均勻性，施工的水穩(wěn)層強(qiáng)度有限。

混合料的含水量偏高時(shí)，水穩(wěn)層干縮、變形，水穩(wěn)層的表觀質(zhì)量和力學(xué)性能均受到影響。

因此，需根據(jù)適中的原則合理控制混合料的含水量，避免偏多或偏少。

2.3 施工工藝

除材料的質(zhì)量外，施工工藝的應(yīng)用水平也將影響水穩(wěn)層的質(zhì)量?；旌狭习韬碗A段，加強(qiáng)對(duì)材料質(zhì)量和材料用量的控制，投料后做充分的拌和，提高水泥穩(wěn)定碎石的穩(wěn)定性，避免裂縫或其他病害的出現(xiàn)。嚴(yán)格控制拌和用水量，若拌和加水時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致水泥發(fā)生硬化，難以保證混合料的性能。混合料拌制完成后盡快投入使用，避免混合料的性能由于間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而硬化。嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)方案拌制混合料，控制好水穩(wěn)層的平整度、密實(shí)度等關(guān)鍵的參數(shù)，施工期間加強(qiáng)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并處理。

3 水穩(wěn)基層裂縫的類型及原因分析

3.1 干縮裂縫

水穩(wěn)基層施工對(duì)水的需求量大，基層中的水分受環(huán)境溫度及其他因素的影響大量蒸發(fā)，水分異常偏低時(shí)水穩(wěn)基層產(chǎn)生干縮裂縫。水泥穩(wěn)定碎石基層施工材料以水泥、碎石、粉煤灰為主，不同水穩(wěn)基層對(duì)材料的用量具有特定的要求，但無(wú)論按照何種配比取用材料，均會(huì)消耗大量水分。根據(jù)規(guī)律，水穩(wěn)基層混合料中水泥的含量增加時(shí)，水化熱劇烈，釋放熱量，基層內(nèi)部的溫度升高，產(chǎn)生干縮裂縫。由于溫度的升高，水穩(wěn)基層的水分減少，體積發(fā)生改變，水分大量散失而產(chǎn)生干縮裂縫。因此，加強(qiáng)對(duì)混合料含水量、水泥用量、溫度的控制均具有必要性。

3.2 溫度異常導(dǎo)致的水穩(wěn)基層裂縫

施工溫度對(duì)水穩(wěn)基層的質(zhì)量有顯著影響，在溫度較高的施工條件下，水分以較快的速率蒸發(fā)，含水量降低至許可范圍后導(dǎo)致水穩(wěn)基層產(chǎn)生裂縫。溫度控制不當(dāng)是水穩(wěn)基層產(chǎn)生裂縫的關(guān)鍵原因，并且在大面積混合料施工時(shí)體現(xiàn)得更為明顯。原因在于高溫條件下水穩(wěn)基層表面快速凝固，阻礙內(nèi)部水分的蒸發(fā)，而由于水分無(wú)法正常蒸發(fā)，溫度下降幅度較慢，施加給表層的壓力增強(qiáng)，導(dǎo)致水穩(wěn)基層出現(xiàn)裂縫。

3.3 沉降裂縫

水穩(wěn)基層局部不均勻沉降，出現(xiàn)沉降裂縫。水穩(wěn)基層的施工以分層的方式有序進(jìn)行，每層填筑后按照規(guī)范安排壓實(shí)。但具體至工程建設(shè)中，由于施工單位重視程度不足或是其他原因而導(dǎo)致壓實(shí)不充分，后續(xù)二次壓實(shí)時(shí)水穩(wěn)基層受外力的作用產(chǎn)生反射裂縫。沉降裂縫隨著道路車流量的增加而逐步加劇，若處治不及時(shí)，將嚴(yán)重影響道路的平整性，車輛行駛時(shí)的顛簸感增強(qiáng)，甚至誘發(fā)交通事故。

3.4 網(wǎng)狀裂縫

水穩(wěn)基層受過(guò)強(qiáng)的外力作用產(chǎn)生網(wǎng)狀和龜裂狀的網(wǎng)狀裂縫。網(wǎng)狀裂縫初期小規(guī)模顯現(xiàn)，長(zhǎng)度和寬度均較小，未及時(shí)采取處理措施時(shí)，裂縫有擴(kuò)大的跡象，同時(shí)雨水經(jīng)由裂縫滲入水穩(wěn)基層內(nèi)部，產(chǎn)生水侵蝕作用，加之車輛超載等外部因素的影響，裂縫持續(xù)發(fā)展，影響水穩(wěn)基層的表觀質(zhì)量和穩(wěn)定性。

4 道路工程路面水穩(wěn)層施工質(zhì)量控制措施

4.1 原材料的質(zhì)量控制和配合比控制

原材料的選取影響到混合料的質(zhì)量，在節(jié)能環(huán)保的建筑發(fā)展趨勢(shì)下，優(yōu)先考慮綠色建筑材料的應(yīng)用。天然礫石中的卵石屬于優(yōu)質(zhì)的材料，承載性能突出，易于就地取材，在緩解建筑材料短缺局面的同時(shí)還有利于降低建設(shè)成本。

根據(jù)前述分析可知，含水量的高低影響到水穩(wěn)基層的施工質(zhì)量，在控制含水量時(shí)，需考慮到水泥、集料等材料的特性和現(xiàn)場(chǎng)氣候的變化特征。以高寒地區(qū)為例，即便水穩(wěn)基層的抗凍脹特性突出，但在持續(xù)性的凍融循環(huán)作用下基層仍有可能出現(xiàn)粉化、斷裂問(wèn)題，為予以規(guī)避，可加強(qiáng)對(duì)混合料含水率的控制、適度提高混合料的斷裂韌性。

縱觀水穩(wěn)基層建設(shè)狀況，再生粗骨料的應(yīng)用具有突出的效果，具體表現(xiàn)在吸水率較高、壓碎指標(biāo)高、節(jié)能環(huán)保等方面，因此在條件適宜時(shí)可以將再生粗骨料用于水穩(wěn)基層施工中。

4.2 水穩(wěn)料的拌和

確定材料的取用方法并采購(gòu)材料后，進(jìn)入拌和階段[1]。拌和工作人員嚴(yán)格依據(jù)配合比稱量原材料，投料后做充分的拌和，提升混合料的均勻性。若攪拌現(xiàn)場(chǎng)的地面呈斜坡?tīng)?，為適應(yīng)特殊的拌和條件，對(duì)攪拌機(jī)與葉槳間的連接角度做靈活的調(diào)整。遇強(qiáng)降雨、大風(fēng)等極端天氣時(shí)，必須抓緊時(shí)間，在不影響混合料性能的前提下完成拌和作業(yè)，必要時(shí)可在通過(guò)許可后對(duì)用料數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保質(zhì)保量拌和混合料。水泥穩(wěn)定碎石基層施工期間加強(qiáng)質(zhì)量檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)局部有干燥現(xiàn)象，適度增加混合料的含水量，改善干燥的問(wèn)題。對(duì)于已施工的缺水路段，采取噴霧、均勻噴灌等方法適量補(bǔ)充水分，防止基層由于水分不足而開(kāi)裂。局部確實(shí)存在干裂、受損問(wèn)題時(shí)，深入分析，確定質(zhì)量缺陷的影響范圍，以鑿除、清理雜物、修補(bǔ)的流程予以處理，修補(bǔ)的材料需要與現(xiàn)有水穩(wěn)基層的材料保持一致。從已經(jīng)存在的質(zhì)量問(wèn)題中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)后續(xù)水泥穩(wěn)定碎石基層的施工，避免類似的問(wèn)題再次出現(xiàn)。

拌和方法容易影響混合料的性能，不利于水穩(wěn)基層質(zhì)量的有效控制。施工方需密切關(guān)注前方施工路段的實(shí)際情況，拌制適用于工程施工條件的混合料。含水量以3%為宜，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣溫、攤鋪層厚度等條件做小幅度的調(diào)整。

4.3 混合料的攤鋪

攤鋪時(shí)定期檢測(cè)混合料的含水量，不達(dá)標(biāo)時(shí)隨即做出調(diào)整，但禁止直接向混合料中加水或向路面噴水，否則強(qiáng)制性的含水量調(diào)整方法會(huì)破壞水穩(wěn)層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。水穩(wěn)基層施工恰逢降雨天氣時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)，隔絕外界因素的影響。

在機(jī)械攤鋪方式下，準(zhǔn)備性能達(dá)標(biāo)的攤鋪設(shè)備，由專員按照設(shè)計(jì)方案規(guī)范作業(yè)，有條不紊地將攤鋪工作落實(shí)到位。例如，嚴(yán)格控制攤鋪速度、攤鋪厚度，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，保證攤鋪的連續(xù)進(jìn)行。攤鋪后檢查各路段的攤鋪效果，若有問(wèn)題及時(shí)處理，不留下質(zhì)量隱患。攤鋪檢驗(yàn)結(jié)果顯示基層的平整度、厚度或其他方面不達(dá)標(biāo)時(shí)，對(duì)作業(yè)方案做出調(diào)整，通過(guò)審核后投入使用。

4.4 混合料的壓實(shí)

水穩(wěn)基層鋪筑后安排碾壓，借助機(jī)械設(shè)備提供的外力作用提高基層的密實(shí)度和平整度。碾壓設(shè)備可選擇膠輪壓路機(jī)、單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，按照初壓、復(fù)壓、終壓的流程有序推進(jìn)碾壓進(jìn)程。通常，初壓環(huán)節(jié)用膠輪壓路機(jī)靜壓1遍，復(fù)壓用振動(dòng)壓路機(jī)按照弱振2遍、強(qiáng)振4遍的方式處理，使水穩(wěn)基層有足夠的密實(shí)性，終壓用單鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍，消除前期施工中機(jī)械設(shè)備殘留在水穩(wěn)基層表面的痕跡。碾壓期間加強(qiáng)對(duì)壓實(shí)度和平整度的檢測(cè)與控制，接頭部位擁包時(shí)，先用直尺檢查，確定超出設(shè)計(jì)標(biāo)高的部分，以人工鏟除的方法處理。若攤鋪后至壓實(shí)前的間歇時(shí)間不同，基層的收縮率產(chǎn)生差異，具有間歇時(shí)間長(zhǎng)則收縮率高的變化規(guī)律。為保證水穩(wěn)基層的壓實(shí)效果，在混合料填筑后的0.5 h內(nèi)隨即安排壓實(shí)，此時(shí)混合料在外力作用下可有效成型，成型基層的收縮率降低，可較為有效地規(guī)避基層開(kāi)裂問(wèn)題。

水穩(wěn)基層的壓實(shí)遵循連續(xù)、勻速的原則，壓實(shí)機(jī)的運(yùn)行速度需穩(wěn)定在合適的區(qū)間內(nèi)，禁止隨意大幅度變更速度或是急剎車。壓實(shí)后安排質(zhì)量檢驗(yàn)，著重從壓實(shí)度和平整度兩個(gè)方面加以判斷，某項(xiàng)指標(biāo)不合理時(shí)，隨即處理，直至檢測(cè)合格為止。

4.5 接縫的施工

水泥穩(wěn)定碎石基層接縫形式以縱向接縫和橫向接縫為主[2]。接縫與道路中線呈平行位置關(guān)系的稱之為縱向接縫，與道路中間呈垂直位置關(guān)系的稱之為橫向接縫。若水泥穩(wěn)定碎石基層施工期間因故中斷且時(shí)間超過(guò)2 h，需設(shè)置橫向接縫，施工中由人工找齊末端的水穩(wěn)料，布設(shè)兩根高度與基層壓實(shí)厚度一致的方木，對(duì)緊靠方木的混合料整平，向另一側(cè)回填碎石或砂，回填高度適量超過(guò)方木，回填到位后安排水穩(wěn)料的碾壓處理。重新鋪筑水穩(wěn)料前，將方木模板、砂、碎石去除，清理下層頂部位置，隨后依次安排攤鋪和碾壓。若由于混合料供應(yīng)不足、機(jī)械設(shè)備故障等原因而導(dǎo)致中斷時(shí)間在2 h以上且未做橫向接縫處理，需對(duì)已壓實(shí)基層的末端適度開(kāi)挖，形成與路中心線垂直的斷面，此后方可繼續(xù)攤鋪新的水穩(wěn)料。在設(shè)置縱向接縫時(shí)，優(yōu)先安排在道路中線位置，設(shè)置為階梯形式的接縫，階梯寬度取層厚的1/2較為合適，必要時(shí)適當(dāng)增加階梯寬度。為保證接縫的施工質(zhì)量，施工前鑿除松散的水穩(wěn)料并清理，使鑿除部位保持干凈。盡可能采取全幅攤鋪或梯隊(duì)攤鋪的作業(yè)方案，避免縱向接縫的出現(xiàn)。

4.6 含水量控制

在進(jìn)行道路工程路面水穩(wěn)層施工時(shí)，對(duì)于含水量的控制十分關(guān)鍵。水穩(wěn)層的穩(wěn)定性與其含水量有著密不可分的關(guān)系。一旦出現(xiàn)含水匱乏的問(wèn)題，就會(huì)對(duì)水泥的融入產(chǎn)生很大影響，甚至?xí)档退€(wěn)層的穩(wěn)定性，進(jìn)而造成公路工程路面的斷裂。反之，若水泥中的含水量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致水穩(wěn)層萎縮問(wèn)題的出現(xiàn)，難以保障路面的穩(wěn)定性與平整性。另外，對(duì)于含水量的多少，應(yīng)依據(jù)實(shí)際的天氣情況來(lái)決定，天氣過(guò)于炎熱時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加含水量，以確保水泥的濕潤(rùn)度，更好地為路面水穩(wěn)層施工所用。

4.7 水穩(wěn)層的后期養(yǎng)護(hù)

水穩(wěn)基層混合料拌和、攤鋪、壓實(shí)后，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，營(yíng)造良好的條件，以便水穩(wěn)基層的有效成型。水穩(wěn)基層的養(yǎng)護(hù)由專員負(fù)責(zé)，時(shí)間以6 d為宜，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和水穩(wěn)基層的質(zhì)量做靈活的調(diào)整[3]。為保證水合作用，著重做好如下工作：

（1）嚴(yán)格控制基層的含水量，避免水分過(guò)量，具體控制值可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境做動(dòng)態(tài)化的調(diào)整。

（2）水穩(wěn)層后期維護(hù)過(guò)程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)交通管制，疏導(dǎo)車輛和行人，避免由于外部因素的作用影響水穩(wěn)層的穩(wěn)定成型。

（3）養(yǎng)護(hù)后期適度對(duì)水穩(wěn)基層補(bǔ)水保濕，防止水穩(wěn)基層的混合料因失水干縮而開(kāi)裂。

（4）養(yǎng)護(hù)方法并非一成不變，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境發(fā)生改變后，需要適時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)方法，保證養(yǎng)護(hù)用水量、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等方面的合理性，從而使水穩(wěn)基層有效成型。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，以合理的方式施工路面水泥穩(wěn)定碎石基層后，將發(fā)揮出水穩(wěn)基層在承載性能、強(qiáng)度、耐久性等方面的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而提高路面乃至道路整體的施工質(zhì)量，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。水穩(wěn)基層施工期間的質(zhì)量控制尤為重要，工作人員需考慮原材料質(zhì)量、混合料拌和質(zhì)量、攤鋪質(zhì)量、碾壓質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)質(zhì)量等方面的控制工作，不遺漏橫、縱向接縫及各處細(xì)節(jié)。唯有在全方位的質(zhì)量控制之下，才可建設(shè)高質(zhì)量的水泥穩(wěn)定碎石基層。