徐鑫
(煙臺(tái)市海陽(yáng)公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心,山東煙臺(tái) 265100)
水穩(wěn)基層施工技術(shù)由于其強(qiáng)度高、設(shè)備要求少、施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)公路工程中得到廣泛應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中,常存在水穩(wěn)基層的質(zhì)量問(wèn)題。水穩(wěn)基層因表面強(qiáng)度高、抗壓和抗凍性好,是公路普遍使用的基層。實(shí)踐表明,水穩(wěn)基層具有較高的收縮率,其抗壓變形能力和滲透性較差,很容易在路面上形成積水,一旦發(fā)生裂縫將無(wú)法修復(fù),嚴(yán)重影響路面的整體機(jī)械性能。在道路工程中,水穩(wěn)基層的施工質(zhì)量發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此,必須加強(qiáng)對(duì)公路建設(shè)問(wèn)題的持續(xù)研究,以提升公路水穩(wěn)基層工作的質(zhì)量。
道路基層是以特殊的施工技術(shù)方法,在路基墊層表面鋪設(shè)的層狀結(jié)構(gòu)。瀝青混合料的用量和施工質(zhì)量是影響瀝青混凝土路面性能的重要因素。路面水穩(wěn)基層又稱水泥穩(wěn)定碎石層,是將水泥穩(wěn)定碎石(簡(jiǎn)稱水穩(wěn))以級(jí)配碎石作為集料,并與水泥砂漿按一定的配比進(jìn)行填筑,其用量一般為3%~6%,采用嵌擠原理,用攤鋪、振搗、壓實(shí)等施工方法獲得混合料,形成水泥穩(wěn)定碎石層,達(dá)到公路工程養(yǎng)護(hù)的目的。其早期強(qiáng)度高,隨著時(shí)間的增長(zhǎng)強(qiáng)度迅速增大而形成板形,7d 時(shí)無(wú)側(cè)限壓縮強(qiáng)度可達(dá)到1.5~4MPa,較其他路基材料都要高。該施工技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、施工效率高、抗?jié)B性和抗凍性好,耐凍融交變荷載大,是一種理想的施工方法。
從工程實(shí)踐來(lái)看,原材料直接影響工程建設(shè)質(zhì)量,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原材料的控制,確?;炷潦┕さ恼w質(zhì)量。只有確保了混凝土原材料質(zhì)量,才能真正提升整體水穩(wěn)基層建設(shè)質(zhì)量。要想確保工程質(zhì)量,就必須從原材料抓起?;炷敛牧嫌泻芏喾N,其中,水泥材料、砂礫材料等作為原料,與混凝土質(zhì)量息息相關(guān)。要想使工程質(zhì)量得到保障,就必須重視對(duì)原材料的質(zhì)量控制。就公路工程而言,強(qiáng)化原材料質(zhì)量管理等,能夠有效保障項(xiàng)目順利實(shí)施。
其一,水泥混凝土作為一種重要的建筑材料,具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能,能夠滿足多種使用要求,且價(jià)格低廉、易于運(yùn)輸、便于儲(chǔ)存,被廣泛應(yīng)用于道路工程建設(shè)中。就公路建設(shè)而言,公路基礎(chǔ)是用具體施工技術(shù)方法,將其布設(shè)于路基墊層上,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),而基層作為整條道路的承載層,其主要組成是單一或混合的物質(zhì),按照一定比例做好鋪墊,材料的選擇和施工質(zhì)量,直接影響路面的品質(zhì)和性能。因此,必須做好基層的養(yǎng)護(hù)工作,以保障整體道路的使用性能,延長(zhǎng)使用壽命。
其二,路面作為水穩(wěn)基層,又稱為水泥穩(wěn)定碎石層,主要是采用水泥穩(wěn)定碎石作集料,用淤泥按一定的配比混合,并以此作為填料填入土中壓實(shí),經(jīng)攤鋪而成的一種半剛性瀝青路面面層。水泥的摻入量一般是混合料的3%~6%。該混凝土具有良好的穩(wěn)定性能、耐久性能,同時(shí)又有較好的抗裂能力,被廣泛應(yīng)用于公路工程中。通過(guò)碾壓等手段得到混合物料,由此形成相對(duì)穩(wěn)定的水泥碎石層,從而達(dá)到公路養(yǎng)護(hù)的目的。
目前,我國(guó)大多數(shù)高速公路都設(shè)置了水穩(wěn)拌和廠。由于水穩(wěn)拌和場(chǎng)在建設(shè)時(shí)未對(duì)原材料進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn),會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)很多質(zhì)量隱患。為避免水穩(wěn)拌和站生產(chǎn)品質(zhì)不過(guò)關(guān)、配比達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)或配比控制不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象,各級(jí)政府、公路相關(guān)部門對(duì)水穩(wěn)拌和站進(jìn)行了較為嚴(yán)格的監(jiān)督和管理。
由于施工期間經(jīng)常會(huì)遇到時(shí)間緊迫的問(wèn)題,因此,施工方如忽視對(duì)路面表面的清潔滲透及滲油的施工,就會(huì)造成下臥層較為松散、有浮土或噴淋不夠厚等問(wèn)題,從而影響水穩(wěn)層與下承層的結(jié)合。同時(shí),由于路面應(yīng)力的存在,會(huì)對(duì)各層的結(jié)合產(chǎn)生一定影響,使基礎(chǔ)層與下承層的整體性能變差,影響各層的黏附力和密封性。路面的穩(wěn)定性與下承層的黏結(jié)度不佳,將會(huì)降低路面的使用壽命。
在工程建設(shè)中,為滿足強(qiáng)度的要求,水穩(wěn)性拌和料的用量經(jīng)常偏高,從而導(dǎo)致后期路面出現(xiàn)收縮開(kāi)裂。水泥用量過(guò)多,不僅會(huì)提高工程造價(jià),在施工中還會(huì)導(dǎo)致碾壓后的水穩(wěn)層開(kāi)裂問(wèn)題,嚴(yán)重影響了整個(gè)工程的質(zhì)量。若水泥用量太低,水穩(wěn)層的強(qiáng)度也會(huì)隨之下降,因此,在進(jìn)行攪拌時(shí)需注意材料的選擇,使用的水泥用量應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)用量相適應(yīng)。公路裂縫主要分為兩種:
一種是因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生的裂縫,與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量有關(guān),在工程建設(shè)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工程質(zhì)量的控制,避免此類開(kāi)裂問(wèn)題[1]。
另一種是由于加入了太多的水泥或其他黏膠物質(zhì),也會(huì)產(chǎn)生收縮。主要分為干縮和冷縮,當(dāng)收縮時(shí)底層會(huì)產(chǎn)生收縮開(kāi)裂。要解決混凝土開(kāi)裂問(wèn)題,必須控制好水泥用量,水泥用量太大,混凝土中的水分流失很快,這種失水狀態(tài)也會(huì)導(dǎo)致混凝土的干燥收縮。
水穩(wěn)層的水分控制,必須保證在適當(dāng)?shù)暮氏逻M(jìn)行碾壓,以達(dá)到最大的水穩(wěn)層密度,水分含量過(guò)高或過(guò)低,將會(huì)對(duì)最終的壓實(shí)效果產(chǎn)生不利影響。通常水分含量在0.5%~1%之間是最適宜的。在實(shí)際的水穩(wěn)層含水率控制中,溫度和輸送距離的長(zhǎng)度應(yīng)加以考慮。若水分太多時(shí),碾壓過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)波浪、黏輪等現(xiàn)象,會(huì)對(duì)混凝土的密度、穩(wěn)定性造成一定的影響,并使混凝土的干燥收縮結(jié)構(gòu)層增大,從而導(dǎo)致開(kāi)裂。若水分含量低、混合料疏松、碾壓較為困難且不容易成型、同時(shí)會(huì)影響混合料的密度和強(qiáng)度[2]。
因此,在施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際氣候條件和運(yùn)輸距離,適時(shí)調(diào)整原料的含水率,以確保拌和料的最佳鋪展和碾壓效果。
在水穩(wěn)層混合料中,混凝土的摻水?dāng)嚢璐嬖趦蓚€(gè)時(shí)限,即初凝和終凝。在冬天和夏天,如果未及時(shí)進(jìn)行施工或未采取相應(yīng)的措施,會(huì)導(dǎo)致混凝土的整體強(qiáng)度和整體性能下降。在工程建設(shè)中應(yīng)嚴(yán)格控制工期,防止因施工組織不當(dāng)造成公路質(zhì)量降低。
對(duì)原料質(zhì)量的控制主要有兩類:水泥和級(jí)配碎石。水泥的初凝時(shí)間應(yīng)大于3h,終凝時(shí)間也比較長(zhǎng),應(yīng)選用6h 以上的低等級(jí)水泥。水泥固化的持續(xù)時(shí)間是決定水泥穩(wěn)定碎石的最佳施工時(shí)機(jī)[3]。級(jí)配碎石是指根據(jù)結(jié)構(gòu)特性選擇碎石的粒徑和成分,由此決定其配合程度和強(qiáng)度的具體調(diào)整,從而確保級(jí)配的持續(xù)進(jìn)行。原料的級(jí)配是質(zhì)量的核心,應(yīng)著重對(duì)堆放區(qū)進(jìn)行合理布局,對(duì)堆場(chǎng)進(jìn)行硬化處理,修建排水設(shè)施,防止對(duì)物料造成不必要的污染。堆料時(shí)應(yīng)用小堆,避免堆得太高,防止大顆粒滾落下來(lái)影響集料的級(jí)配。同時(shí),水泥穩(wěn)定混凝土的質(zhì)量與混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)度有密切關(guān)系,水泥、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑等均需嚴(yán)格控制質(zhì)量,水泥作為水泥的黏結(jié)劑,其質(zhì)量對(duì)水穩(wěn)層的強(qiáng)度有著很大的影響。
為了保證路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,保證路面的整體使用壽命和使用品質(zhì),在進(jìn)行水穩(wěn)層施工時(shí),應(yīng)先對(duì)原材料進(jìn)行配比測(cè)試,確定其強(qiáng)度指標(biāo),由工程師批準(zhǔn)后進(jìn)行示范和鋪筑,并對(duì)試驗(yàn)路段的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試,最后確定生產(chǎn)配合比和施工配合比[4]。水泥用量對(duì)混凝土的強(qiáng)度、硬度有很大的影響。水泥含量偏低,會(huì)導(dǎo)致水穩(wěn)層強(qiáng)度下降;水泥用量大,不僅會(huì)提高工程造價(jià),還會(huì)造成水穩(wěn)層裂縫,從而對(duì)路面的施工造成不利的影響。
因此,在攪拌過(guò)程中應(yīng)充分考慮混凝土的損失,并盡可能地將混凝土的實(shí)際用量與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,以確保水穩(wěn)層的質(zhì)量。瀝青混合料中水含量對(duì)瀝青路面的緊密性、強(qiáng)度影響較大,通常以0.5%~1%為宜。如在溫度高或運(yùn)輸距離遠(yuǎn)的情況下,應(yīng)將其調(diào)節(jié)到1%~2%,以補(bǔ)償在運(yùn)輸、鋪裝和碾壓時(shí)的失含水量。在水分控制中,應(yīng)比理想含水率稍低于0.5%,否則會(huì)造成水波等問(wèn)題,從而影響混凝土的密度和平整度,提高干縮率會(huì)造成干燥開(kāi)裂,若水分太少混凝土的密度和強(qiáng)度都會(huì)受到影響。在工程施工中,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和運(yùn)輸距離,適時(shí)調(diào)整原料的含水率,使之與實(shí)際情況相一致,以取得最佳的碾壓效果[5]。
在鋪設(shè)瀝青路面前,應(yīng)對(duì)路基的高、低、寬、斜坡的壓實(shí)度進(jìn)行全面檢查,確保路基符合要求,不合格的應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施,并清除基層表面的浮土、雜物等,避免后期施工中出現(xiàn)松動(dòng)、脫皮等問(wèn)題。在鋪展前,先向下承層噴灑水分,然后再進(jìn)行下一階段的施工。在施工之前,還需考慮到對(duì)施工的控制,應(yīng)重新測(cè)量線路的導(dǎo)線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn),水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)建在鄰近的橋梁岸邊,便于施工。在水穩(wěn)層施工之前,先用石灰標(biāo)出道路及邊界線,既能確保攤鋪機(jī)鋪面上的水穩(wěn)層作業(yè),又能有效控制鋪面的規(guī)整。垂直方向的間隔需特別注意,直線距離為20m,曲線為10m,鋼絲繩可以防止施工人員的干擾,避免引起平鋪起伏,在200m 處進(jìn)行分段,在鋪展之前應(yīng)對(duì)高處進(jìn)行指數(shù)檢測(cè)。同時(shí),因?yàn)樗韬偷臅r(shí)間有限,在鋪墊的過(guò)程中須檢查鋪墊設(shè)備的情況,以免機(jī)器出現(xiàn)故障而導(dǎo)致半路停車,對(duì)后期的施工帶來(lái)很大影響,應(yīng)準(zhǔn)備好攪拌設(shè)備和材料。攤鋪機(jī)的設(shè)備類型也會(huì)影響最終品質(zhì),在選擇攤鋪機(jī)時(shí)應(yīng)選用全自動(dòng)攤鋪機(jī),并盡量一次完成攤鋪,以保證鋪面的厚度和平整度,攤鋪效果需達(dá)到不離析、級(jí)配良好、均勻度和水平坡度達(dá)到規(guī)范要求。攪拌好的拌和料運(yùn)輸至工地時(shí),應(yīng)按規(guī)定的松鋪厚度均勻地?cái)備?,在攤鋪時(shí)盡量減小拌和料的數(shù)量,并保證攤鋪機(jī)器的方向精度在基層上畫上線控制,規(guī)范攤鋪機(jī)行走方向。
在混合料攤鋪后,在混合料含水率最優(yōu)的條件下,按試驗(yàn)階段所確定的碾壓工藝,采用20t 或更大的壓路機(jī),在結(jié)構(gòu)寬度范圍內(nèi)進(jìn)行全路段的碾壓,并根據(jù)時(shí)間的長(zhǎng)短和當(dāng)?shù)販囟鹊淖兓m時(shí)調(diào)整碾壓段的長(zhǎng)度。溫度越高,水分蒸發(fā)越快,碾壓長(zhǎng)度也就越短;在天氣寒冷時(shí),可以適當(dāng)加長(zhǎng)碾壓長(zhǎng)度,如果壓實(shí)區(qū)太短,則會(huì)產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象,通常采用橡膠壓路機(jī)或鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行1~2 次碾壓。復(fù)壓方法是用振動(dòng)壓路機(jī)加壓2~4 次,最后使用鋼輪式壓路機(jī)或橡膠輪式壓路機(jī)加壓1~2 次。在碾壓工序中不允許有任何多余的平彎段,應(yīng)從兩邊的道路上碾壓,如超高則要從內(nèi)部的道路向外碾壓。碾壓時(shí)相鄰的兩個(gè)路肩要形成45°的臺(tái)階,從攪拌到粉碎時(shí)間應(yīng)控制在2h以內(nèi)。
后期妥善維護(hù)水穩(wěn)層,以保證水泥層穩(wěn)定碎石的強(qiáng)度,有效減少和預(yù)防干縮開(kāi)裂的發(fā)生。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原材料的控制,確?;炷潦┕さ恼w質(zhì)量。每段基底層須經(jīng)過(guò)壓實(shí)度的檢驗(yàn),再加以維護(hù)、保濕養(yǎng)生,待基層施工結(jié)束后及時(shí)移交給路面施工單位用瀝青乳液保養(yǎng),以免基層長(zhǎng)時(shí)間曝曬于空氣中。對(duì)于瀝青路面,其表面必須保持干燥清潔,同時(shí),還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)行車荷載以及自然因素的控制。養(yǎng)護(hù)期一般超過(guò)7d,在一條徹底閉塞的路上,除灑水車外,不得有車輛通行。若溫度較低,須對(duì)公路面層進(jìn)行加熱處理。冬季養(yǎng)護(hù)中,應(yīng)采取覆蓋、保溫等措施。為了避免基層產(chǎn)生裂縫或表層的破壞,可使用先鋪設(shè)塑料膜的方法,然后用黏土膜保養(yǎng),減少或避免溫差過(guò)大造成溫縮裂縫。
由于水穩(wěn)定基層施工技術(shù)的特性,施工中被廣泛應(yīng)用。因其強(qiáng)度高、施工工藝簡(jiǎn)單、施工效率高,水穩(wěn)基層技術(shù)受到了廣泛重視。在實(shí)踐中,通過(guò)對(duì)路面質(zhì)量的控制,采取更加科學(xué)合理的控制方法,可以有效改善道路的施工質(zhì)量。目前,我國(guó)的公路工程建設(shè)已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,其優(yōu)良的力學(xué)性能、水穩(wěn)性、抗裂性等優(yōu)勢(shì)在工程實(shí)踐中得到充分體現(xiàn)。結(jié)合工程實(shí)際,從多個(gè)方面對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行全面控制,全面提高工程建設(shè)的質(zhì)量。在施工中需嚴(yán)格按施工程序進(jìn)行,避免人為因素的影響,不斷提高技術(shù)水平和路面的質(zhì)量,為通行安全打下良好基礎(chǔ)。