肖國華
(廊坊市公路工程質量安全監(jiān)督處,河北廊坊 065000)
某道路工程起訖樁號為K32+430—K46+750,路線全長14.32km。由于車流量不斷增大,使得該路段無法滿足通行需要,經(jīng)研究,決定對路面整體性拓寬,變雙向四車道為六車道。拓寬過程中,基層采用二灰碎石鋪筑,為確?;鶎拥恼w質量,應掌握相關的施工技術要點。
2.1.1 下承層處理
為確保二灰碎石基層施工的順利開展,要對下承層妥善處理,并依據(jù)相關規(guī)范的規(guī)定要求,對底基層檢查驗收,保證表面平整,有適宜的路拱。下承層標高、平整度以及壓實度等指標,均應與設計和規(guī)范要求相符,存在問題的部位應采取有效的措施予以處理,避免對二灰碎石基層施工造成不利影響。
2.1.2 準備原材料
本工程中,二灰碎石基層施工使用的主要原材料有石灰、粉煤灰、碎石、水等。
(1)石灰應選用等級在Ⅱ級以上、質量達標的生石灰,當生石灰運至現(xiàn)場后,可以通過插管的方法,將之消解成粉末狀,整個消解過程持續(xù)7~10d 左右,消解好的石灰石粉末要覆蓋保存,避免引起揚塵污染環(huán)境。粉末狀的生石灰最長可以保存30d,應在保質期內(nèi)用完,過期的生石灰不得在施工中使用[1]。
(2)粉煤灰以氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵的含量及燒失量作為主要的控制指標,粉煤灰施工前要取樣試驗,并將其中的結塊敲碎。
(3)選擇與設計和規(guī)范要求相符的石料,并通過試驗的方法,對石料的各項指標加以檢測,依據(jù)級配要求,選取適宜的碎石規(guī)格,據(jù)此確定料源,報監(jiān)理工程師審核,獲得批準后方可進場。
(4)拌和水的水質應符合相關規(guī)范標準的規(guī)定要求,不得使用污水,可將自來水作為首選。
2.1.3 配合比設計
(1)二灰碎石歸屬于混合料的范疇,是由石灰、粉煤灰、碎石及水,按一定的比例混合而成的材料,通過碾壓,能夠使該材料達到一定的強度,大體上可將二灰碎石的強度分為黏粘力和抗剪切力,二者在相互作業(yè)下,形成基層的整體強度。由此可見,石灰、粉煤灰和碎石的質量及混合比例,對二灰碎石基層的強度具有直接影響。二灰的最佳比例為石灰可以充分激發(fā)粉煤灰,進而產(chǎn)生出最大的膠結強度,但不宜超量,二者的比例以1.2~1.4 為宜。而二灰與碎石的比例為碎石能夠被二灰包裹,并且碎石可以發(fā)揮出自身的骨架作用,二者常用的比例為15∶85~20∶80[2]。碎石要有良好的級配,可以確保集料與二灰相互充填,形成以粗集料為主的骨架。
(2)在對二灰碎石的配合比設計時,應以實際情況和施工要求作為依據(jù),在滿足強度需要的前提下,石灰、粉煤灰與碎石的比例為6∶14∶80。7d 無側限抗壓強度為1.1MPa,平均偏差系數(shù)為13.7%,最佳含水量和最大干容重分別為8.3%和2.03g/cm3。由于粉煤灰本身具有較大的燒失量,所以可通過摻入10%的石灰,提高抗壓強度,這樣可使二灰碎石的強度達到1.65MPa左右[3]。
(3)在對最終的生產(chǎn)配合比確定時,可以試驗段施工為依據(jù),按現(xiàn)場試驗,調(diào)整至最佳比例,確保配制出來的二灰碎石混合料各項指標與設計要求相符,并報現(xiàn)場監(jiān)理工程師審核,批準后,以此作為配合比,生產(chǎn)二灰碎石混合料。
2.1.4 鋪筑試驗段
在二灰碎石基層正式施工前,要選取一定長度的路段作為試驗段,通過對試驗段的鋪筑,可以確定二灰碎石混合料中的集料比例、松鋪系數(shù)、施工方法等。本工程中,試驗段的長度為300m。
2.2.1 混合料拌和
在原材料質量合格、級配合理的情況下,通過拌和能夠使混合料攪拌均勻,集料與二灰便可獲得合理的含水量,彼此之間能夠充分裹覆。常用的拌和方式有兩種,一種是路拌法,另一種是廠拌。本工程中選取廠拌法拌和二灰碎石混合料。廠拌法又被稱為集中拌和,是一種利用機械拌對原材料集中拌制的方法,拌和好混合料通過攤鋪設備,直接在路基上鋪筑,形成基層。
(1)將各種原材料運至拌和場,按順序加入拌和樓中,開始集中拌制。用于二灰碎石混合料拌制的拌和樓有5個料斗,盛裝不同的原材料,通過對料斗轉速的控制,達到控制原材料用量的目的。
(2)混合料拌制正式開始前,要先進行級配試驗,根據(jù)試驗結果對級配加以調(diào)整,使其達到最優(yōu)。在拌和過程中,要對原材料的含水量嚴格控制,其與混合料的質量和性能密切相關,尤其是石灰的含水量。若是高于試驗結果,則會導致材料在拌和時成團,對出料造成不利影響。
(3)為確保混合料的拌和質量,應對如下事項加以注意:要選用性能良好的拌和設備,具備電子計量功能,按施工情況,確定拌和設備的數(shù)量;要控制好級配碎石的質量,拌和前,對碎石反復測試,直至級配達到規(guī)定要求為止,每個工作日開拌前,必須開展篩分試驗,針對存在的問題,采取有效的措施加以處理,拌制好的混合料按照規(guī)定的頻率抽檢;嚴格控制含水量,尤其是在氣溫較高的夏季,混合料在拌和、運輸以及攤鋪等工序中,水分會出現(xiàn)蒸發(fā)的現(xiàn)象,所以要將含水量控制在大于最佳含水量1%~2%。
2.2.2 攤鋪
二灰碎石混合料攤鋪是否均勻,除了對基層的使用效果具有直接影響外,還會間接影響到基層的耐久性?;诖?,要對攤鋪過程加以嚴格控制,以此來確保質量達標。
(1)攤鋪二灰碎石混合料的過程中,要對攤鋪機的行進速度加以控制,不宜過大,以免混合料被熨燙板拉動,在慣性的作用下,造成料層上下粗細不均勻。若是攤鋪機的行進速度過快,粗集料容易被葉輪分向兩側,進而引起離析。一旦施工中發(fā)生這種情況,應安排工人將攤鋪機兩側的混合料鏟除,避免對基層的均勻性造成影響。
(2)攤鋪時,要控制好基層的平整度。由于二灰碎石基層的平整度與路面的平整度密切相關,如不平,會影響路面的行車舒適性,容易誘發(fā)交通事故。當拌和樓的生產(chǎn)能力與攤鋪機的作業(yè)能力不匹配時,攤鋪機會出現(xiàn)停機待料的情況,在該情況下啟動攤鋪機,縱面上會出現(xiàn)微小的波浪。因此,攤鋪機作業(yè)時,不得隨意變換速度,要保持勻速前進,攤鋪盡可能不要中斷,以免對平整度造成影響。
(3)攤鋪過程中要處理好接縫,縱縫的重疊寬度以5.0~10cm為宜,一個作業(yè)段攤鋪完畢后,留出50cm不壓,與下一個作業(yè)段一并碾壓[4]。攤鋪機作業(yè)時,安排專人跟隨,處理接縫位置處的粗集料,如有必要,應耙松、整平,全寬范圍內(nèi)一起碾壓密實;橫縫在當天攤鋪作業(yè)后,末端預留出2.0m 不壓實,次日開工前,將該段的混合料耙松,與新料一并拌和、整平后,碾壓密實。
2.2.3 壓實
二灰碎石混合料攤鋪完畢后,要及時碾壓密實,這是確?;鶎悠秸冗_標的關鍵。碾壓除了能夠使二灰碎石混合料達到密實效果外,還能加快二灰的反應速度,使基層得到更高的強度,有助于增強結構穩(wěn)定性。
(1)碾壓二灰碎石混合料的過程中,為達到預期中的壓實效果,要選擇適宜的壓實機械,以振動壓路機和光輪壓輪機作為首選。壓實設備選好后,要對碾壓程序合理安排,重型壓路機不宜過早使用,以免將中粗集料壓碎,影響基層的整體性。碾壓時,要遵循先輕后重、先慢后快、先靜后動的原則,從而使基層的結構穩(wěn)定性、密實度和平整度等指標達標規(guī)范要求。
(2)二灰碎石基層采取分層碾壓的方法,每層的壓實厚度控制在20cm 以內(nèi),若是厚度超出,則可能導致底層的混合料無法壓實,從而影響結構的穩(wěn)定性。嚴重時,會出現(xiàn)疏松的細集料,給水體的滲入提供通道,在車輛荷載作用下,會引起唧漿等病害。通過強振碾壓雖然可以使較厚的基層被壓實,但在振動碾壓時,混合料中的粗集料會大量破碎,基層的強度將會降低。所以厚度較大的基層必須分層攤鋪、分層壓實。在公路改擴建工程中,原路面或多或少存在一定的病害,且平整度一般,若是只攤鋪一層,雖然攤鋪后的頂面較為平整,但碾壓后則可能出現(xiàn)表面不平的現(xiàn)象。所以應分層攤鋪和分層壓實。
(3)依據(jù)相關工程的施工經(jīng)驗,對二灰碎石基層的碾壓時間適當推遲,能夠使混合料中堿性溶液的濃度有所增大,有助于加快二灰的反應速度,提高基層的早期強度。碾壓時,對于粗集料過于集中的部分,應先適當碾壓,隨后撒布細集料,也可挖除粗集料集中的部分重新攤鋪后碾壓密實。
2.2.4 養(yǎng)生
養(yǎng)生與二灰碎石基層的強度和質量密切相關,若養(yǎng)生不到位,則會導致基層的強度不足,間接影響路面的使用性能。所以要做好二灰碎石基層養(yǎng)生。早期的養(yǎng)生以7d 左右為宜,可以采取灑水的方法,要確保灑水量適宜,避免水量過多或過少,以保持基層表面潮濕為準[5]。基層養(yǎng)生時,要采取交通管制措施,控制車輛通行,養(yǎng)生后及時開放交通。
為使二灰碎石基層的質量達到相關規(guī)范標準的要求,應在施工過程中,采取行之有效的技術措施,對原材料及混合料的拌和質量加以控制。
2.3.1 控制材料質量
(1)石灰中所含的氧化鈣和氧化鎂,對二灰碎石基層強度具有直接影響,即含量越多,強度越高。上述兩種物質在混合料拌和時,會與其他物質發(fā)生化學反應,通過增加石灰能夠達到提高基層強度的效果,但卻會導致造價升高,不符合經(jīng)濟性原則,并且還會使基層的抗裂性下降。因此,要將有效含量高的石灰作為首選,即氧化鈣與氧化鎂的含量不低于80%。石灰消解是拌和的重要環(huán)節(jié),對此要加以控制,從本質的上講,消解是水化放熱過程,所以要控制好加水量,避免消解后的石灰過干或過濕,要求石灰的含水量不超過35%。實際施工中,可以采取提前消解的方法,滿足施工需要。
(2)粉煤灰本身不具備黏結性,與消石灰混合后,會生成新的化合物,這種化合物具有黏結性。用于二灰碎石混合料拌和的粉煤灰中有效含量應達到70%以上,燒失量不超過20%[6]。試驗表明,粉煤灰的顆粒與混合料的強度有關,即顆粒越細、強度越高。而較粗的粉煤灰顆粒會導致需水量增大,容易形成干縮裂縫。所以用于混合料拌制的粉煤灰比表面積應達到2 500cm2/g以上。進場后的粉煤灰要妥善保存,避免風吹雨淋,可采用覆蓋的措施加以防護。
(3)在二灰碎石混合料中,粒徑較大的集料具有骨架作用,而粒徑較小的集料則能夠充填空隙,二灰共同起著黏結和充填的作用。因此要對集料的質量加以控制??蓪⒅攸c放在集料的壓縮值、級配、含泥量等方面,確保用于拌和的集料質量達標。
2.3.2 控制拌和質量
在二灰碎石基層施工中,混合料的拌和是關鍵環(huán)節(jié),與混合料的各項技術指標密切相關,不僅如此,還關系到攤鋪、碾壓效果。在該環(huán)節(jié)中,可將灰量、水量、級配作為質量控制的重點。
(1)拌制混合料的過程中,要對石灰含量加以控制,采取抽樣檢驗的方法,定時檢測,安排專人對料倉的出口巡視檢查,確保出料正常。針對檢查中發(fā)現(xiàn)的問題,應及時采取相應的措施處理,每個工作日灰量滴定試驗的次數(shù)不少于3次[7]。
(2)二灰碎石基層歸屬于半剛性基層的范疇,此類基層的縮裂分為兩種情況,一種是溫縮,另一種干縮。溫縮的主要影響因素為水,當溫度在10℃左右時,最大溫縮系數(shù)通常會出現(xiàn)在最佳含水量。干縮是因為水分蒸發(fā)引起的體積變化,對混合料的含水量控制時,可在拌和前,控制粉煤灰的含水量,保持在35%以內(nèi),按照氣候、運輸距離等因素,調(diào)整加水量,在保證含水量適中的前提下,避免過干引起混合料離析[8]。
(3)拌和二灰碎石混合料時,要對材料用量加以控制,確保級配在規(guī)定范圍內(nèi)。進料時,要做好篩分試驗,使材料的規(guī)格達到設計要求,應將結團的粉煤灰打碎,石灰消解后,清除其中粒徑過大的顆粒。調(diào)節(jié)拌和機的門口開度時,要充分考慮材料的粒徑大小,并使電機處于中高速區(qū)間運行。
道路二灰碎石基層施工是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作,其中涵蓋的環(huán)節(jié)較多,一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,則可能對基層整體質量造成影響。為避免這一情況的發(fā)生,施工人員要掌握施工技術要點,并做好質量控制,以使二灰碎石基層的強度達到規(guī)范要求,為路面平整度提供保障。