曹樹鑫,謝天勝,于歆晨,袁 飛

（葛洲壩集團(tuán)交通投資有限公司,湖北 武漢 430030）

0 引言

隨著高速公路施工機(jī)械設(shè)備的創(chuàng)新應(yīng)用，近年來，大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層攤鋪技術(shù)越來越廣泛地被采用。雖然與之相適應(yīng)的大功率機(jī)械設(shè)備已研發(fā)成功并投入使用，但大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層攤鋪工藝目前仍不成熟，該文結(jié)合該技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，淺談寬幅大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工質(zhì)量控制重難點(diǎn)。

1 水穩(wěn)基層寬幅大厚度攤鋪施工技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 技術(shù)研究背景

我國(guó)的高等級(jí)公路普遍采用半剛性基層路面結(jié)構(gòu)形式。水穩(wěn)基層位于路面面層和路基之間，承擔(dān)路面荷載并傳遞應(yīng)力。在水穩(wěn)基層瀝青路面中，基層是主要的承重層，基層的強(qiáng)度和質(zhì)量對(duì)整個(gè)路面的強(qiáng)度、耐久性具有重要影響。目前，我國(guó)水穩(wěn)基層施工的主要方式是并機(jī)分層攤鋪。在高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)中，水穩(wěn)層的總厚度通常為30～60 cm，實(shí)際施工過程中一般分為二至三層進(jìn)行并機(jī)攤鋪。在施工過程中，這種工藝存在以下不足之處：

（1）分層攤鋪，基層整體性差。

（2）分層施工，需要分層養(yǎng)護(hù)，由于養(yǎng)護(hù)過程中水分的揮發(fā)，易造成基層質(zhì)量隱患。

（3）分層施工工藝復(fù)雜、繁瑣，施工時(shí)間長(zhǎng)，施工效率較低。

（4）并機(jī)梯次攤鋪搭接帶處會(huì)出現(xiàn)豎向離析，影響路面施工質(zhì)量。

針對(duì)水穩(wěn)基層傳統(tǒng)分層施工中存在的問題，采用寬幅大厚度一次攤鋪成型基層，通過對(duì)施工各個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，從而解決寬幅大厚度施工過程中的離析、平整度控制、壓實(shí)度控制等技術(shù)難題，不僅可以提高施工效率，加快工程進(jìn)度、降低施工成本，而且可以改善路面結(jié)構(gòu)，提高水穩(wěn)基層整體受力，避免了并機(jī)搭接處的離析現(xiàn)象，從而增加路面耐久性，延長(zhǎng)使用壽命，提高服務(wù)能力。

1.2 適用范圍

水穩(wěn)基層寬幅大厚度攤鋪施工技術(shù)，一般用于高等級(jí)公路路面水穩(wěn)基層設(shè)計(jì)厚度大于20 cm 的路面工程項(xiàng)目[1]。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介

采用將大型攤鋪機(jī)螺旋加大和熨平板加長(zhǎng)的方法，進(jìn)行寬幅大厚度攤鋪?zhàn)鳂I(yè)對(duì)以往2～3 層并機(jī)攤鋪完成的水穩(wěn)基層進(jìn)行一次性攤鋪成型，從而提高基層整體性。

另外需配備32 t 以上振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行整平碾壓，確保攤鋪基層的厚度、壓實(shí)度、平整度等指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

1.4 施工工藝簡(jiǎn)介

該施工技術(shù)與傳統(tǒng)水穩(wěn)基層多層并機(jī)攤鋪施工工藝相比，需增加培土模工藝，其他工藝與傳統(tǒng)做法相似，主要包括拌合—運(yùn)輸—攤鋪—碾壓—養(yǎng)生等環(huán)節(jié)，具體如圖1 所示。

圖1 工藝流程

2 寬幅大厚度水穩(wěn)基層施工質(zhì)量控制重難點(diǎn)

2.1 離析控制

由于現(xiàn)實(shí)情況中，拌合站與施工現(xiàn)場(chǎng)有一定的距離，且各地區(qū)每日氣溫隨時(shí)間不斷變化，早晚氣溫較低，中午氣溫較高，導(dǎo)致混合料含水率較難控制，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致混合料容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象；其次大厚度水穩(wěn)基層攤鋪，由于攤鋪厚度較大，混合料經(jīng)過螺旋布料器布料攤鋪后產(chǎn)生的粗細(xì)集料集中現(xiàn)象較薄層攤鋪更加明顯；另外，由于寬幅大厚度攤鋪施工，碾壓設(shè)備功率更高，高功率的振動(dòng)碾壓，會(huì)增加粗細(xì)集料的分離，從而更容易產(chǎn)生基層表面離析現(xiàn)象。因此，如何有效地控制離析現(xiàn)象，也是寬幅大厚度水穩(wěn)基層施工質(zhì)量控制的難點(diǎn)。

2.2 壓實(shí)度

壓實(shí)度作為水穩(wěn)基層實(shí)測(cè)項(xiàng)目的關(guān)鍵指標(biāo)，是水穩(wěn)基層施工的重難點(diǎn)，在基層碾壓過程中，壓實(shí)度隨著層厚的增加，從壓路機(jī)傳遞到基層的荷載壓力逐漸減少。如碾壓設(shè)備功率達(dá)不到要求，必然導(dǎo)致基層底部出現(xiàn)松散、欠壓等情況，所以大厚度攤鋪，基層壓實(shí)厚度較大，必須保證碾壓設(shè)備的功率達(dá)到要求以及碾壓機(jī)械組合的合理性，該項(xiàng)往往成為施工質(zhì)量控制重難點(diǎn)。

2.3 平整度

采用寬幅大厚度攤鋪水穩(wěn)基層，由于虛鋪厚度較大，平整度較難控制，另外，含水量控制不好，含水量過大，易產(chǎn)生彈簧、波浪的現(xiàn)象，碾壓時(shí)造成高低不平。

3 寬幅大厚度水穩(wěn)基層施工質(zhì)量控制措施

3.1 離析控制措施

3.1.1 混合料的配合比控制

（1）水泥摻量。在水泥摻量分別為3%、3.5%、4%、4.5%、5%的條件下，采用振動(dòng)壓實(shí)法確定各混合料的最佳含水量和最大干密度。根據(jù)最佳含水率和計(jì)算出的干密度制作試件，進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度和模量試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇合適的水泥摻量，如圖2 所示。

圖2 振動(dòng)擊實(shí)曲線

（2）生產(chǎn)、驗(yàn)證配合比：

①繪制水泥劑量含量的標(biāo)定曲線，根據(jù)礦石級(jí)配、水泥類型、標(biāo)準(zhǔn)水泥用量，以及加減1%、加減2%五個(gè)點(diǎn)繪制乙二胺四乙酸標(biāo)準(zhǔn)曲線。

②為了保證實(shí)際生產(chǎn)的混合料級(jí)配與目標(biāo)級(jí)配吻合，要求在拌合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取樣。做法為：在拌合站，各檔集料分別通過輸送上料皮帶，上料穩(wěn)定后停機(jī)，試驗(yàn)人員在上料皮帶上取1 m 范圍的全部礦料進(jìn)行水洗篩分；根據(jù)各檔料的篩分結(jié)果確定混合料級(jí)配，按照原材料情況進(jìn)行摻配，從而確定各檔集料的比例。

③按照各檔集料的比例，調(diào)節(jié)拌合機(jī)各料倉(cāng)的進(jìn)料速度，對(duì)相應(yīng)的稱量裝置進(jìn)行設(shè)定。

④按照設(shè)定好的拌合參數(shù)進(jìn)行第一階段的試生產(chǎn)，過程中不添加水泥等結(jié)合料和水，然后等輸送上料穩(wěn)定后停機(jī)，在上料皮帶上取1 m 范圍內(nèi)的所有混合料進(jìn)行篩分，驗(yàn)證級(jí)配是否符合設(shè)計(jì)要求，如不滿足，應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整施工參數(shù)，直到合格為止。這階段工作應(yīng)做好相關(guān)記錄，作為材料配合比設(shè)計(jì)報(bào)告中的一部分內(nèi)容。

⑤在第一階段試生產(chǎn)試驗(yàn)完成后，進(jìn)行第二階段試驗(yàn)。根據(jù)第一階段確定的各項(xiàng)施工參數(shù)輸送各檔礦料，先按照標(biāo)準(zhǔn)劑量加入水和水泥，再按標(biāo)準(zhǔn)劑量±1%的劑量加入水和水泥。取樣后分別進(jìn)行含水率、水泥摻量、振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)和7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

⑥在生產(chǎn)、驗(yàn)證配合比確定過程中，拌合站機(jī)械工程師和操作員應(yīng)在試驗(yàn)工程師的配合下對(duì)配料機(jī)的秤量系統(tǒng)、拌合速率、水泥輸料器，按π 型分布的規(guī)律進(jìn)行調(diào)試→試拌→檢測(cè)→調(diào)試，反復(fù)循環(huán)調(diào)試，直至級(jí)配、水泥劑量、含水量、集料均勻性滿足要求，調(diào)試時(shí)間一般不少于15 d。

⑦通過測(cè)定含水量，確定水流量計(jì)的合理設(shè)定范圍；通過測(cè)定水泥劑量，確定混合料拌合時(shí)摻加水泥的相關(guān)技術(shù)參數(shù)；針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配，通過振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)，確定當(dāng)水泥劑量、含水量發(fā)生變化時(shí)混合料最大干密度的變化情況，為工程質(zhì)量檢驗(yàn)提供參考；通過抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確定材料的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)和攪拌過程的變化等級(jí)，為工程質(zhì)量控制和評(píng)價(jià)提供參考材料。

⑧為減少基層裂縫，應(yīng)特別注意以下兩點(diǎn):在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下盡可能限制水泥的用量；當(dāng)合成級(jí)配滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求時(shí)，限制細(xì)骨料的使用量。

通過此過程對(duì)混合料配比的優(yōu)化，能夠明顯減少混合料離析的產(chǎn)生。

3.1.2 集料鏟料控制

由于鏟料過程中，上部粗集料會(huì)滾落到下部，因此裝載機(jī)不能從料堆的下部直接鏟料，而要用裝載機(jī)對(duì)料堆滾落的粗集料進(jìn)行重新拌合后再鏟料，避免因原材料的變異性造成混合料的級(jí)配變化，這樣在施工過程中將會(huì)有效減少離析現(xiàn)象的發(fā)生。

3.1.3 運(yùn)輸控制

一般采用自卸汽車運(yùn)輸，為了避免混合料在裝載和運(yùn)輸過程中產(chǎn)生離析現(xiàn)象，采用分三次呈“品”字形裝載的方法，如圖3 所示。該方法通過第一次在汽車前部、第二次靠近汽車尾部、第三次在汽車中部裝料的方式，避免裝料過程中粗集料的過度滾動(dòng)造成離析。此外，對(duì)運(yùn)輸便道進(jìn)行整平處理，減少運(yùn)輸顛簸，以進(jìn)一步減少離析。在施工過程中，根據(jù)實(shí)際情況制定施工組織計(jì)劃，并計(jì)算出適宜的運(yùn)輸車輛數(shù)量，可以確保攤鋪機(jī)前始終有運(yùn)輸車在等候卸料，水穩(wěn)混合料運(yùn)輸車的運(yùn)輸量需要略大于攤鋪機(jī)攤鋪量，從而使攤鋪機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)無間斷連續(xù)作業(yè)。

圖3 “品”字形裝料示意圖

3.1.4 攤鋪控制

混合料攤鋪過程中保持?jǐn)備仚C(jī)勻速行駛，攤鋪機(jī)攤鋪一車料將完成時(shí)，關(guān)閉送料器，保證攤鋪機(jī)料斗中剩余至少1/2 料斗混合料，暫停行駛，等下一車料倒入后再進(jìn)行均勻送料和布料。鋪筑過程中始終保持?jǐn)備仚C(jī)螺旋布料器勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)保證攤鋪機(jī)兩側(cè)持續(xù)保持有不少于送料器高度2/3 的混合料[2]。

3.2 寬幅大厚度水穩(wěn)基層壓實(shí)度控制措施

3.2.1 混合料含水率控制

碎石等原材料放在料倉(cāng)里經(jīng)過日曬、雨淋，含水率發(fā)生了一定的變化，在施工前，由試驗(yàn)室對(duì)碎石等原材料重新進(jìn)行含水率的測(cè)定，再根據(jù)試驗(yàn)室配合比準(zhǔn)確換算出施工配合比。針對(duì)環(huán)境溫度變化，對(duì)同車混合料出廠時(shí)含水量和攤鋪時(shí)含水量檢測(cè)，計(jì)算出變化關(guān)系，保證攤鋪時(shí)達(dá)到最佳含水率。

3.2.2 控制碾壓速度，增加碾壓遍數(shù)

通過對(duì)各個(gè)碾壓機(jī)具不同碾壓速度的研究，繪制碾壓速度與壓實(shí)度的關(guān)系曲線，根據(jù)曲線確定每種碾壓機(jī)具的最佳碾壓速度。

碾壓過程一般按照初壓—復(fù)壓—終壓進(jìn)行，初壓一般為靜壓，壓實(shí)度的大小主要取決于復(fù)壓過程中強(qiáng)振產(chǎn)生的壓實(shí)功，根據(jù)復(fù)壓過程中強(qiáng)振碾壓遍數(shù)繪制碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度關(guān)系曲線，確定達(dá)到要求壓實(shí)度的最少碾壓遍數(shù)，以此指導(dǎo)施工。

3.2.3 運(yùn)輸覆蓋，及時(shí)碾壓

首先，采用自卸汽車運(yùn)輸并加蓋篷布以防止雨淋和水分蒸發(fā)，從而保持混合料含水量的穩(wěn)定性。其次，在攤鋪時(shí)應(yīng)盡快進(jìn)行碾壓，攤鋪20～30 m 后立即進(jìn)行碾壓。對(duì)于直線形橫坡路段，應(yīng)從外側(cè)到內(nèi)側(cè)依次碾壓；對(duì)于超高路段，則應(yīng)從內(nèi)側(cè)向外側(cè)路肩依次碾壓，以保證混合料在碾壓時(shí)的均勻和穩(wěn)定。此外，在碾壓時(shí)，應(yīng)將碾壓輪橫向錯(cuò)半輪，防止漏壓或碾壓不均勻。最后，嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車，以避免對(duì)水穩(wěn)層表面造成擾動(dòng)。同時(shí)，在碾壓過程中應(yīng)適當(dāng)噴水，使水穩(wěn)層表面始終濕潤(rùn)。天氣炎熱時(shí)，水穩(wěn)層表面水分蒸發(fā)過大，如表面干燥無法碾壓密實(shí)，可使用人工及時(shí)翻開并換填新的混合料，使其可碾性達(dá)到要求。

3.3 寬幅大厚度水穩(wěn)基層平整度控制措施

3.3.1 底基層平整度的檢測(cè)

攤鋪前，需按照規(guī)范要求檢測(cè)底基層平整度，底基層平整度必須達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，才能進(jìn)行水穩(wěn)基層的攤鋪，否則必然影響基層平整度。

3.3.2 攤鋪機(jī)的調(diào)整與運(yùn)行

攤鋪前，應(yīng)對(duì)攤鋪機(jī)熨平板進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)整達(dá)到水平狀態(tài)，確保熨平板處于同一平面，經(jīng)過實(shí)踐，一般采用掛線法進(jìn)行調(diào)節(jié)；攤鋪過程中，保持?jǐn)備佀俣染鶆蚯疫B續(xù)進(jìn)行攤鋪，根據(jù)拌合站產(chǎn)能以及運(yùn)距計(jì)算攤鋪機(jī)最佳的攤鋪行走速度，并確保攤鋪機(jī)前方始終有一定數(shù)量的運(yùn)料車輛在等候卸料，否則攤鋪機(jī)停機(jī)待料會(huì)影響基層攤鋪的平整度。

3.3.3 碾壓作業(yè)

碾壓作業(yè)應(yīng)在混合料含水量接近最佳含水量時(shí)進(jìn)行，避免含水量過大，產(chǎn)生彈簧、波浪現(xiàn)象。碾壓應(yīng)本著“先快后慢”“由低到高”的原則，防止出現(xiàn)混合料的推移。每一條壓路機(jī)軌跡應(yīng)與前一條重疊車輪寬度的1/3，以便攤鋪層在每一層的全寬范圍內(nèi)均勻地壓至所需的壓實(shí)程度。壓實(shí)后，表面光滑，無車輪痕跡、隆起、裂紋或松散材料，碾壓折返處應(yīng)成“階梯形”或“圓弧狀”，避免同一段面上的推擠波浪造成不平整。

3.3.4 接縫的處理方法

人工沿著與道路垂直方向?qū)⒛┒撕亢线m的混合料處理整齊，緊靠混合料末端放高度合適的方木，方木的高度應(yīng)與混合料的壓實(shí)厚度相同；將緊靠方木的混合料表面處理平整；在重新開始攤鋪混合料之前，需要進(jìn)行一些準(zhǔn)備工作。首先，除去方木，將已壓實(shí)成型的接頭做成垂直斷面聯(lián)接，并在接頭處灑水濕潤(rùn)以加強(qiáng)新舊混合料的黏結(jié)。接著，用6 m 直尺控制相鄰接縫高差不大于3 mm，確保橫縫平整、密實(shí)相接。在繼續(xù)攤鋪時(shí)，應(yīng)將鋸切時(shí)留下的基層料等殘?jiān)鍜吒蓛?，并灑上少量水。攤鋪熨平板從接縫處起步攤鋪，確?；旌狭系木鶆蛐?。最后，碾壓時(shí)使用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行橫向壓實(shí)，從先鋪基層上跨縫逐漸移向新鋪基層。這樣可以保證混合料的壓實(shí)度和穩(wěn)定性，從而提高路面的質(zhì)量和使用壽命[3]。該施工方法不產(chǎn)生縱向施工縫。

4 結(jié)束語

近年來，水穩(wěn)基層寬幅大厚度攤鋪技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛地被采用，該技術(shù)相比于傳統(tǒng)的水穩(wěn)基層分層并機(jī)攤鋪技術(shù)，既節(jié)省工期提高施工效率，又能提高基層施工質(zhì)量，必將成為今后高等級(jí)公路水穩(wěn)基層施工的發(fā)展趨勢(shì)。但同時(shí)，相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制要求也更加嚴(yán)格，應(yīng)通過不斷地實(shí)踐應(yīng)用，持續(xù)開展該技術(shù)的質(zhì)量控制要點(diǎn)及控制措施的研究，使該技術(shù)的應(yīng)用更加成熟，得到更廣泛地推廣。