蘇敏

（廣東省高速公路有限公司，廣東廣州 510420）

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石基層因具有板體性強、強度高、水穩(wěn)定性好，且料源豐富、造價低、施工速度快等特點，已成為中國高等級公路中最主要的基層材料［1］。對于瀝青路面結(jié)構(gòu)，水泥穩(wěn)定類基層的厚度通常較厚，達到36～60 cm。由于施工技術(shù)、施工機械性能的限制，通常都采取分層攤鋪、分層碾壓成型、分層養(yǎng)生的施工方式，即先攤鋪下層的混合料、碾壓成型、養(yǎng)生，待養(yǎng)生結(jié)束后再攤鋪上層混合料，碾壓、養(yǎng)生。很明顯，這種施工方式需要進行兩次持續(xù)時間較長的養(yǎng)生，工期較長，且由于上層混合料是攤鋪在已經(jīng)完成養(yǎng)生的、表面平整的下層板體上，兩層之間的黏結(jié)狀態(tài)較差?；鶎娱g的這種接觸狀態(tài)與在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時假定的完全連續(xù)狀態(tài)不同，致使路面結(jié)構(gòu)在行車荷載作用下的荷載效應(yīng)大于計算值，使路面的實際使用壽命低于預(yù)期，影響其耐久性。近年來，雙層連續(xù)攤鋪工藝由于減少了一次養(yǎng)生工序，可以有效縮短工期、節(jié)約施工造價，且能使基層具有良好的整體性，因而在基層施工中逐步得到了應(yīng)用［2-3］。

針對廣東省某高速公路連接線改擴建工程任務(wù)重、工作面窄、工期緊的實際困難，采用雙層連續(xù)攤鋪技術(shù)進行厚層水泥穩(wěn)定碎石混合料的施工，并通過對比不同層間措施、不同間隔時間對施工質(zhì)量的影響，提出雙層連續(xù)攤鋪的施工技術(shù)及質(zhì)量控制技術(shù)，既保證了工期，又提高了施工質(zhì)量。

1 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）原材料選擇

水泥選用P.O42.5 水泥。集料為井坑石場生產(chǎn)的普通碎石，其技術(shù)性能見表1。水泥、集料均滿足《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求［4］。

表1 集料的技術(shù)性能

（2）混合料配合比設(shè)計

水泥穩(wěn)定碎石混合料級配采用骨架密實型級配并提高粗集料含量。為減少離析，按“S”形曲線進行級配調(diào)整，3 個關(guān)鍵篩孔（4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm）的通過率盡量靠近規(guī)范推薦級配的下限，控制0.075 mm 篩孔的通過率約為3%，通過調(diào)整，最終確定所用集料比例為：（19～26.5 mm）碎石∶（9.5～19 mm）碎石∶（4.75～9.5 mm）碎石∶（0～4.75 mm）石屑=20∶33∶12∶35。參照《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）［4］，分 別 配 制 水 泥 劑 量 為5%、5.5%、6%的3 種混合料，振動壓實成型φ150 mm×150 mm 圓柱體試件，通過無側(cè)限抗壓強度試驗，確定水泥摻量為5.0%，混合料最大干密度為2.292 g/cm3，最佳含水量為5.40%，強度代表值為6.9 MPa。

為了確定水泥穩(wěn)定碎石混合料從首車出料到攤鋪碾壓完成的合理路段長度，分別按攤鋪后立刻壓實、攤鋪后悶料1～5 h 再壓實等不同條件成型標(biāo)準(zhǔn)試件［5］，得到相應(yīng)的強度隨延遲時間的變化關(guān)系見表2。根據(jù)水泥穩(wěn)定碎石混合料的設(shè)計強度標(biāo)準(zhǔn)值不小于5.0 MPa 的要求，確定施工的容許延遲時間為不大于5 h。

表2 容許延遲時間試驗結(jié)果

（3）機械設(shè)備配置

施工機械的合理配置是確保雙層連續(xù)攤鋪施工質(zhì)量的關(guān)鍵，參考類似工程的施工經(jīng)驗［6-10］，本試驗段所配備的主要施工機械見表3。

表3 施工機械配置

2 試驗段概況及試驗方案

試驗段位于連接線的左半幅，樁號為LK0+760～LK1+080，全長320 m，路面寬度15 m，在已通過驗收的底基層（20 cm）上還設(shè)計有兩層水泥穩(wěn)定碎石基層：18 cm 上基層+18 cm 下基層，總厚度為36 cm。

雙層連續(xù)攤鋪時需探討的問題：①上/下基層攤鋪的合理時間間隔；②如何提高上/下基層間的層間黏結(jié)強度。將試驗段分成4 小段，不同的時間間隔通過每段雙層鋪筑施工段落長度控制，不同層間黏結(jié)強度通過灑水和灑水泥漿的方式控制。

工作面攤鋪碾壓長度按容許延遲時間進行控制，即混合料拌和、出料、運輸、攤鋪到碾壓完成所需時間不超過5 h。經(jīng)過試驗段試拌試鋪確定工作面長度（表4）。由水泥初終凝時間（230 min）和強度與延遲時間的關(guān)系，可知工作面1 施工長度滿足初凝時間要求，工作面2、3 滿足終凝時間（375 min）要求，且都滿足容許延遲時間不超過5 h 的要求。

表4 試驗路段攤鋪方案

3 施工工藝

水泥穩(wěn)定碎石混合料基層的雙層連續(xù)攤鋪與普通攤鋪的最大區(qū)別在于只需進行一次養(yǎng)生，減少了一次養(yǎng)生時間，從而縮短建設(shè)工期。因此，其施工工藝大部分類似于普通水泥穩(wěn)定碎石混合料的施工工藝。保證其施工質(zhì)量的關(guān)鍵在于正確把握兩層攤鋪碾壓的時間間隔、采取合理措施加強上下兩層間的結(jié)合、上層攤鋪碾壓時不致破壞已碾壓成型的下層。本文主要介紹與普通水泥穩(wěn)定碎石混合料施工間的不同之處。

（1）下基層碾壓方式

下層混合料攤鋪后，即可進行碾壓成型。由于還要攤鋪上層，且為了增強上、下層之間的黏結(jié)效果，下層碾壓密實后不需終壓收光輪跡?？刹捎玫哪雺汗に嚍椋孩俪鯄海翰捎?6 t 的單鋼輪壓路機靜壓1 遍，并橫掃碾壓（速度控制為1.5～1.8 km/h）；②復(fù)壓：26 t 單鋼輪壓路機大振碾壓5 遍，前進的時候在初壓階段原橫掃的位置再橫掃一遍（速度控制為1.5～1.8 km/h）。碾壓完成后，立即檢測壓實度。

（2）鋪筑上基層前灑水/水泥漿

在進行上基層攤鋪前，應(yīng)采用灑水車對下基層表面灑水，使其保持濕潤狀態(tài)，以增強上、下基層間的黏結(jié)。為了對比不同層間處理方式時的上、下層間的黏結(jié)效果，在工作面3 上改為噴灑水泥漿，水泥漿用量及其水灰比根據(jù)已有工程經(jīng)驗定為0.385 g/cm3及1.5∶1。

（3）上基層鋪筑與壓實

下基層攤鋪壓實至擬定的長度后，攤鋪機應(yīng)立即返回至起點，開始上基層的攤鋪。由于運料車是在剛攤鋪碾壓完成的下基層上行駛，所以最好是倒進，不要在剛鋪好的下基層上掉頭，避免急剎車，以免破壞剛碾壓成型的下基層。

上基層的碾壓組合為：①初壓：采用單鋼輪壓路機（26 t）靜壓1 遍，并橫掃碾壓（速度為1.5～1.8 km/h）；②復(fù)壓：單鋼輪壓路機（26 t）大振碾壓5 遍，前進的時候在初壓階段原橫掃的位置再橫掃一遍（速度為1.5～1.8 km/h）；③終壓：采用輪胎壓路機（30 t）和雙鋼輪壓路機（13 t）交替靜壓2 遍（控制速度為2.5～3.0 km/h）。

上基層壓實后應(yīng)立即測量壓實度與平整度，須保證整個基層的壓實度與平整度均能達到規(guī)范要求。

（4）養(yǎng)生

碾壓完成后，必須在24 h 內(nèi)把透層、下封層做好，靠混合料自身水量養(yǎng)護。對已完成碾壓并經(jīng)壓實度檢測合格后應(yīng)立即進行養(yǎng)生，不能延誤。養(yǎng)生期不應(yīng)小于7 d，且養(yǎng)生期間禁止車輛在其表面行駛。

4 施工效果檢測及分析

（1）壓實度及平整度

各層碾壓完成后，按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）［4］對其進行壓實度和平整度的檢測，結(jié)果見表5。

表5 壓實度及平整度測試結(jié)果

從表5 可以看出：采用雙層連續(xù)鋪筑技術(shù)施工的上、下基層的壓實度與平整度均能滿足規(guī)范要求。

（2）基層的整體性

采用雙層連續(xù)攤鋪技術(shù)的目的之一在于消除以往分層施工中存在的層間分離現(xiàn)象。為此，在上基層壓實結(jié)束后，采用人工挖試坑的方法對上、下基層交界面的黏結(jié)情況進行觀測，結(jié)果表明上、下基層層間未出現(xiàn)明顯分層，黏結(jié)情況良好。養(yǎng)生結(jié)束后，鉆芯取樣，鉆至下基層底部，發(fā)現(xiàn)：上層芯樣、下層芯樣均完整、密實；但是，未噴灑水泥漿的工作面取出的芯樣上、下層間已斷裂分離，難以取出完整的芯樣；而噴灑水泥漿的工作面3 可以取出完整的芯樣（圖1）。說明噴灑水泥漿可以增強上、下層之間的黏結(jié)性，提高其整體性。因此，即使采用雙層連續(xù)攤鋪技術(shù)，仍然建議層間灑布水泥漿，以確保層間的良好黏結(jié)效果。

圖1 不同位置處的鉆芯芯樣

（3）抗壓強度

將在試驗路所取的芯樣切割成φ150 mm×150 mm 的標(biāo)準(zhǔn)試件，測試其無側(cè)限抗壓強度，試驗結(jié)果如圖2 所示。

圖2 芯樣無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果

由圖2 可以看出：隨著雙層攤鋪施工段落長度的增大，首車出料至雙層攤鋪完所用時間越長，上下基層攤鋪的時間間隔越長，下基層芯樣強度隨上、下基層攤鋪時間間隔的增大而降低。當(dāng)上基層攤鋪碾壓在下基層混合料水泥終凝之前完成時，下基層芯樣的強度均能滿足不小于4 MPa 的要求；而當(dāng)上基層攤鋪碾壓工作在下基層混合料水泥終凝之后進行時，下基層強度降低較大。其原因在于：碾壓成型但未進行養(yǎng)生的下基層尚處于半穩(wěn)定狀態(tài)，在上基層碾壓激振力的作用下，下基層混合料易出現(xiàn)一定的位移和變形，使水泥早期水化、凝結(jié)產(chǎn)生的水化產(chǎn)物及其結(jié)構(gòu)被破壞，膠結(jié)作用減弱，導(dǎo)致下基層的強度降低。因此，采用雙層連續(xù)攤鋪技術(shù)時，每個施工段落的長度應(yīng)該是自首車出料至段落施工完成之間的時間間隔不超過水泥的終凝時間，對于本工程而言，施工段落的長度為80 m。

（4）層間性能

采用室內(nèi)單面直剪試驗與直接拉拔試驗對雙層水泥穩(wěn)定碎石基層界面強度進行研究［11-13］。所取芯樣來自工作面2、3。試驗結(jié)果見表6。

表6 不同層間處理方式剪切試驗及拉拔試驗結(jié)果

由表6 可知：灑水泥漿的芯樣的層間抗剪強度比灑水芯樣的層間抗剪強度提高了40.02%，層間拉拔強度提高了178.86%。說明采取灑水泥漿的方式可以大幅提高層間抗剪強度和拉拔強度。

5 結(jié)論

（1）采用雙層連續(xù)鋪筑技術(shù)鋪筑水穩(wěn)碎石基層壓實度、平整度能夠符合規(guī)范要求。

（2）在上、下基層的界面噴灑水泥漿可以大幅提高層間的黏結(jié)強度、抗剪強度、拉拔強度，提高基層整體性。

（3）每段水泥穩(wěn)定碎石基層雙層連續(xù)鋪筑的施工段落長度由容許延遲時間控制，即自首車出料至段落施工完畢消耗的時間不超過5 h。