張建英

(張家口路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 張家口 075000)

1 引言

基層作為主要承重層在路面結(jié)構(gòu)中占據(jù)著重要作用。受到經(jīng)濟(jì)條件和實(shí)際國情的影響，半剛性基層是我國城市道路和高速公路的主要選擇，其中，水泥穩(wěn)定碎石基層(以下簡稱“水穩(wěn)基層”）由于強(qiáng)度高、使用壽命較長、承載能力好等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。水泥穩(wěn)定碎石混合料是由水泥、集料和水充分拌和后形成的，同時(shí)考慮到攤鋪后，水穩(wěn)基層的干縮、溫縮效應(yīng)，在混合料制備時(shí)，往往會(huì)摻入外摻劑以提高基層的抗裂性能?？紤]到水穩(wěn)基層受溫度和濕度影響顯著，在其施工中進(jìn)行質(zhì)量控制是十分重要的。

2 水穩(wěn)基層特性

水穩(wěn)基層強(qiáng)度的形成主要是通過水泥的膠凝作用，水泥的劑量越高，水穩(wěn)基層強(qiáng)度越高，但水泥劑量高帶來的副作用是基層受溫度和濕度影響顯著，溫縮、干縮效應(yīng)嚴(yán)重。因此，在進(jìn)行混合料制備時(shí)，需要嚴(yán)格控制水泥劑量，既保證水穩(wěn)基層強(qiáng)度滿足要求，又能緩解水穩(wěn)碎石基層干縮、溫縮效應(yīng)[1]。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某公路全線長5.8 km，設(shè)計(jì)采用雙向6 車道，路寬50.5 m，通車運(yùn)行十年以來道路路況整體較好，在舊路檢測中通過落錘式彎沉儀發(fā)現(xiàn)，該道路整體彎沉值偏大。通過取芯機(jī)選取典型位置取樣發(fā)現(xiàn)芯樣整體破損嚴(yán)重，其中，K2+100～K3+500路段芯樣基層完全松散。檢測結(jié)果表明，該道路承載性能已不足以滿足當(dāng)前使用要求。經(jīng)過相關(guān)部門召開專家會(huì)后決定對該道路基層進(jìn)行處理，擬通過水穩(wěn)基層替代原路面的水穩(wěn)砂礫基層。

3.2 原材料

3.2.1 水泥

在水泥的選擇上，嚴(yán)禁使用早強(qiáng)或高強(qiáng)水泥，早強(qiáng)和高強(qiáng)水泥雖然早期強(qiáng)度較高，但隨著使用時(shí)間的增長基層開裂會(huì)愈來愈嚴(yán)重。本項(xiàng)目以源頭把關(guān)、質(zhì)量控制為原則，對比多種水泥性能后選擇硅酸鹽水泥作為水泥穩(wěn)定碎石基層原材料。該水泥的物理性能指標(biāo)檢測結(jié)果如表1所示。

表1 水泥物理性能指標(biāo)檢測結(jié)果

3.2.2 碎石

道路工程中常用碎石主要有玄武巖、花崗巖和石灰?guī)r，考慮到工程成本和材料性能，項(xiàng)目選擇石灰?guī)r作為水穩(wěn)碎石基層原材料。石灰?guī)r碎石性能指標(biāo)如表2所示。

表2 石灰?guī)r碎石性能指標(biāo)

3.3 水穩(wěn)基層施工工藝

3.3.1 施工準(zhǔn)備工作

水穩(wěn)基層施工前，首先應(yīng)配備相應(yīng)的挖掘機(jī)、銑刨機(jī)、水穩(wěn)攤鋪機(jī)、壓路機(jī)、碎石篩分機(jī)等施工機(jī)械，同時(shí)對基層施工所需的設(shè)備做好調(diào)試工作，該措施主要是考慮到水泥穩(wěn)定碎石混合料的終凝時(shí)間在6 h 左右，需要保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工的連續(xù)性，避免施工機(jī)械發(fā)生故障阻礙施工。機(jī)械調(diào)試完畢后，對原路面面層進(jìn)行銑刨處理，然后采用挖掘機(jī)將原道路的水穩(wěn)基層挖除并通過壓路機(jī)對土基進(jìn)行壓實(shí)處理。土基壓實(shí)度滿足要求后開始測量放樣工作，設(shè)置中樁，然后在土基表面撒布一定量的水泥漿，該措施目的主要是提高土基與底基層的黏結(jié)性能。

3.3.2 混合料的拌和與運(yùn)輸

本項(xiàng)目基層結(jié)構(gòu)采用雙水穩(wěn)基層結(jié)構(gòu)，基層結(jié)構(gòu)由36 cm水泥穩(wěn)定碎石上基層+18 cm 水泥穩(wěn)定碎石下基層組成。為了保證基層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的連續(xù)性，混合料的拌和需要采用工廠集中拌和的方式進(jìn)行，保證拌和站拌和能力不低于500 t/h。每天水泥穩(wěn)定碎石混合料制備前，應(yīng)先對拌和廠內(nèi)儲(chǔ)料倉的集料進(jìn)行含水量檢測，按集料的實(shí)際含水量計(jì)算當(dāng)天的混合料配合比，以此保證混合料各類材料用量的準(zhǔn)確性?；旌狭习韬瓦^程中，每次向拌和設(shè)備中投入原材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)精確計(jì)算好用量。各類原材料加入后確保拌和時(shí)間，使其能夠均勻分布于碎石集料中。水泥穩(wěn)定碎石混合料拌和完畢后，進(jìn)行出料時(shí)，首先要將拌和機(jī)內(nèi)死角或粘在內(nèi)壁的混合料充分排出，避免影響后續(xù)混合料的級配和含水量。

3.3.3 混合料的運(yùn)輸

水穩(wěn)碎石混合料裝料前，應(yīng)當(dāng)對車廂內(nèi)壁進(jìn)行清理，將黏結(jié)在車廂內(nèi)壁的混合料鏟除。其次，為了避免粗細(xì)集料的離析，應(yīng)當(dāng)盡可能分多次對混合料裝車。裝車完畢后，對車廂頂部區(qū)域加以覆蓋，特別是高溫時(shí)期，水分散失迅速，若未進(jìn)行覆蓋保護(hù)，混合料水分散失嚴(yán)重將會(huì)影響后續(xù)攤鋪及碾壓施工。此外，混合料裝車時(shí)，應(yīng)保證自卸汽車數(shù)量，確保車輛數(shù)量能夠符合拌和站出料要求[2]。

3.3.4 混合料的攤鋪

水泥穩(wěn)定碎石的攤鋪應(yīng)在取得總監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后方可進(jìn)行作業(yè)。施工前，根據(jù)放樣結(jié)果打好導(dǎo)向控制線支架，根據(jù)松鋪系數(shù)計(jì)算出來的松鋪厚度懸掛厚度控制導(dǎo)線。準(zhǔn)備就緒后開始卸料，由于基層厚度小于20 cm，項(xiàng)目采用一次性攤鋪方式。

攤鋪開始后，首先卸料車停留在攤鋪機(jī)前約5 m，然后攤鋪機(jī)緩慢前進(jìn)抵住自卸汽車，汽車駕駛員接到施工員指令后提升車廂緩慢卸料，卸料過程中車輛掛空擋，由攤鋪機(jī)抵住前進(jìn)。

3.3.5 混合料的碾壓與養(yǎng)護(hù)

水泥穩(wěn)定碎石的碾壓是基層強(qiáng)度形成的重要工序，在水穩(wěn)碎石的攤鋪過程中，應(yīng)當(dāng)確保每臺(tái)攤鋪機(jī)后緊跟三輪壓路機(jī)或雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，每次碾壓時(shí)控制碾壓段距離在50～80 m，每個(gè)碾壓段設(shè)置明顯標(biāo)識(shí)，初壓控制速度在1.5～1.7 km/h，后續(xù)復(fù)壓及終壓控制在1.8～2.2 km/h。具體施工首先采用鋼輪壓路機(jī)碾壓使基層壓實(shí)度達(dá)到90%，再采用振動(dòng)壓路機(jī)低頻高幅振動(dòng)碾壓，經(jīng)過檢測達(dá)到相應(yīng)壓實(shí)度要求后，通過膠輪壓路機(jī)消除水穩(wěn)基層的輪跡效果。

針對壓實(shí)度的檢驗(yàn)，初壓、復(fù)壓過程中可以采用核子密度儀測量，終壓后為了保證測量準(zhǔn)確性，應(yīng)采用灌砂法檢測壓實(shí)度。經(jīng)檢測壓實(shí)度滿足要求后，立即采用土工布覆蓋水穩(wěn)基層。

3.4 水穩(wěn)基層質(zhì)量控制措施

本項(xiàng)目為城市道路基層修筑，在材料選擇質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，應(yīng)選用標(biāo)號(hào)不低于42.5 的普通硅酸鹽碎石或硅酸鹽水泥，避免使用早強(qiáng)或高強(qiáng)水泥，同時(shí)水泥進(jìn)場前對其物理性能和化學(xué)成分進(jìn)行分析，應(yīng)符合通過GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》的規(guī)定。在水泥劑量的控制上，過高的水泥用量雖然能極大地提高水泥穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度和剛性，但劇烈的溫縮、干縮效應(yīng)會(huì)引起瀝青路面的反射裂縫，而過低的水泥劑量則無法充分保證水穩(wěn)基層的強(qiáng)度和剛度，因此，混合料拌和前需要進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，精確控制水泥用量。在碎石的選擇上，粗、細(xì)集料應(yīng)堅(jiān)硬、耐久、公稱最大粒徑不得超過31.5 mm，石料的強(qiáng)度等級不小于3 級，混合料中，砂應(yīng)采用潔凈、堅(jiān)硬、符合規(guī)定級配、細(xì)度模數(shù)在2.5 以上的粗、中砂。

在施工過程中的質(zhì)量控制上，筑底基層前，應(yīng)對土基壓實(shí)度進(jìn)行檢驗(yàn)，壓實(shí)度、平整度符合要求，報(bào)監(jiān)理審核后方可進(jìn)行攤鋪施工。為了避免混合料離析，水穩(wěn)基層的攤鋪應(yīng)當(dāng)采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè)，同時(shí)為了避免施工過程中機(jī)械碰撞，兩臺(tái)攤鋪機(jī)應(yīng)間隔一定距離，并保證行進(jìn)速度一致，攤鋪厚度一致等。基層壓實(shí)時(shí)，為了防止基層推移和起浪，壓路機(jī)倒車、轉(zhuǎn)彎過程中應(yīng)掛低擋緩慢操作，當(dāng)駕駛速度過快時(shí)，可能會(huì)拉動(dòng)基層。此外，碾壓作業(yè)應(yīng)當(dāng)從標(biāo)高較低的一側(cè)開始碾壓，先低后高，最后碾壓道路中心區(qū)域。

養(yǎng)護(hù)是水穩(wěn)基層強(qiáng)度形成的重要步驟，養(yǎng)護(hù)時(shí)間內(nèi)應(yīng)封閉交通，防止車輛碾壓基層導(dǎo)致碎石集料松散。同時(shí)，在覆蓋土工布的7 d 內(nèi)，要每日灑水，使基層表面處于潮濕狀態(tài)。

4 試驗(yàn)路段性能檢測

4.1 壓實(shí)度檢測

為了檢測碾壓作業(yè)后路面的最終壓實(shí)度是否滿足規(guī)范要求，項(xiàng)目通過灌砂法進(jìn)行壓實(shí)度檢測，壓實(shí)度檢測結(jié)果見表3。

表3 水泥穩(wěn)定碎石壓實(shí)度檢測結(jié)果

根據(jù)檢測結(jié)果可知，行車道基層、底基層壓實(shí)度和非機(jī)動(dòng)車道基層壓實(shí)度最小值分別為98.1%、97.1%和97.2%，均滿足規(guī)范對水穩(wěn)碎石基層壓實(shí)度的要求。

4.2 強(qiáng)度檢測

水穩(wěn)基層養(yǎng)護(hù)完畢后，在進(jìn)行面層施工前，為了檢測水泥穩(wěn)定碎石強(qiáng)度是否符合要求，針對K2+100～K3+500 路段隨機(jī)選取樁號(hào)進(jìn)行鉆芯取樣，對芯樣進(jìn)行7 d 抗壓強(qiáng)度檢測，芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 水穩(wěn)基層強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

對芯樣進(jìn)行7 d 抗壓強(qiáng)度檢測，抽取芯樣抗壓強(qiáng)度最小值為3.55 MPa，滿足規(guī)范要求的3.5 MPa 要求。

5 結(jié)語

水穩(wěn)定基層是我國高速公路和城市道路主要選用的基層類型之一，由于水穩(wěn)基層的干縮、溫縮特性，對其進(jìn)行質(zhì)量控制是十分必要的。本文結(jié)合某公路工程實(shí)例，簡要介紹了水穩(wěn)基層的特性，通過項(xiàng)目實(shí)例對水穩(wěn)基層施工技術(shù)和質(zhì)量控制措施進(jìn)行了詳細(xì)闡述，通過強(qiáng)度檢測和壓實(shí)度檢測得出以下結(jié)論：

1）對壓實(shí)完畢的水穩(wěn)基層進(jìn)行灌砂法試驗(yàn)，行車道基層、底基層壓實(shí)度和非機(jī)動(dòng)車道基層壓實(shí)度最小值分別為98.1%、97.1%和97.2%，均滿足規(guī)范對水穩(wěn)基層壓實(shí)度的要求。

2）通過7 d 抗壓強(qiáng)度檢測可知，抽取芯樣抗壓強(qiáng)度最小值為3.55 MPa，滿足規(guī)范3.5 MPa 的要求。