陳潤東

摘要：水泥石灰綜合穩(wěn)定土常被用作路面工程的基層與底基層，其施工質(zhì)量的好壞直接影響路面性能。結(jié)合實(shí)際工程，闡述素土攤鋪、水泥石灰的摻加與拌和、整修等施工要點(diǎn)。為了驗(yàn)證施工技術(shù)的可行性，并對其進(jìn)行溫縮試驗(yàn)。溫縮試驗(yàn)結(jié)果表明，工后基層水泥石灰綜合穩(wěn)定土溫縮系數(shù)為20.62με，具有優(yōu)越的抵抗溫度收縮開裂性能，驗(yàn)證了本文研究施工技術(shù)的有效性。

關(guān)鍵詞：公路路面結(jié)構(gòu)；基層；水泥石灰綜合穩(wěn)定土；施工技術(shù)

0? ?引言

近年來，為了響應(yīng)國家倡導(dǎo)的節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的方針政策，在公路施工中逐漸降低了砂石料的消耗量，更多的應(yīng)用水泥石灰綜合穩(wěn)定土來修建路面結(jié)構(gòu)的基層和底基層。然而水泥石灰具有強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差等特征，在實(shí)際公路路面工程中常發(fā)生干縮、裂縫等現(xiàn)象。與此同時(shí)，水泥石灰在與素土拌和過程中，如果石灰未充分消解，會因體積膨脹造成修建完成的路面基層出現(xiàn)鼓包等問題。

水泥石灰綜合穩(wěn)定土常被用作路面工程的基層與底基層，其施工質(zhì)量的好壞直接影響路面性能。采用水泥石灰綜合穩(wěn)定土建設(shè)路面工程基層和底基層，雖然可以節(jié)約自然砂石資源，但通常會大大提升工程造價(jià)，難以保障我國公路工程的經(jīng)濟(jì)效益，所以有必要對公路路面結(jié)構(gòu)中基層水泥石灰綜合穩(wěn)定土施工技術(shù)進(jìn)行深入研究。本文結(jié)合實(shí)際工程，闡述素土攤鋪、水泥石灰的摻加與拌和、整修等施工要點(diǎn)。為了驗(yàn)證施工技術(shù)的可行性，并對其進(jìn)行溫縮試驗(yàn)。

1? ?工程概況

某國道是我國規(guī)劃的“三橫九縱十二出口”公路骨架中的關(guān)鍵部分，其全長1025km，途徑兩個(gè)省份。隨著我國城市化進(jìn)程的加速，該國道已經(jīng)無法滿足這兩個(gè)省份的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，所以需要根據(jù)城市規(guī)劃，將其改建成一級公路。本次研究主要依托于該國道改建項(xiàng)目中第四標(biāo)段的路面結(jié)構(gòu)施工項(xiàng)目。國道主線采用雙向四車道，全路段路基設(shè)計(jì)寬度為28m，路面設(shè)計(jì)寬度為24m，按我國一級公路標(biāo)準(zhǔn)改建，路面結(jié)構(gòu)中基層采用水泥石灰綜合穩(wěn)定土。

2? ?基層水泥石灰綜合穩(wěn)定土施工要點(diǎn)

2.1? ? 施工準(zhǔn)備

在正式施工之前，需要做好施工準(zhǔn)備工作[1]。

2.1.1? 物資與人員準(zhǔn)備

首先做好技術(shù)與現(xiàn)場材料、設(shè)備的準(zhǔn)備，以保障施工現(xiàn)場交通安全暢通、用電、用水設(shè)備齊全。同時(shí)制定相應(yīng)的應(yīng)急措施，然后安排技術(shù)人員到崗就位，進(jìn)行技術(shù)交底。

2.1.2? ?路面結(jié)構(gòu)缺陷處理

在正式施工之前，需對公路路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，如果存在松散、車轍、坑洼等現(xiàn)象，需要預(yù)先進(jìn)行挖除加固處理，以此確保水泥石灰綜合穩(wěn)定土施工質(zhì)量不會受外界因素干擾。

2.1.3? ?放樣

在路基各項(xiàng)指標(biāo)檢測評定合格后，開始進(jìn)行施工放樣。在施工人員將公路中心線恢復(fù)后，對當(dāng)前公路路面的高程進(jìn)行復(fù)核，然后根據(jù)公路路面設(shè)計(jì)寬度，在路床兩側(cè)分別撒上一條白灰線，當(dāng)作邊線，以便后續(xù)素土攤鋪施工控制。與此同時(shí)，在路床兩側(cè)邊線50cm距離之外，設(shè)置一排施工邊樁，每一個(gè)樁身之間的距離控制在15m左右，據(jù)此控制施工路基的高程。在檢查邊線與樁身位置無誤后進(jìn)入下一道工序。

2.2? ? 素土攤鋪

2.2.1? 施工前灑水

水泥石灰綜合穩(wěn)定土基層施工的第一步就是素土攤鋪，攤鋪之前對路基表面少量灑水，以此提升素土攤鋪質(zhì)量[2]。

2.2.2? ?運(yùn)輸車選型與作業(yè)

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，采用較大噸位的自卸汽車運(yùn)輸土料。在汽車裝料前確保車廂干凈整潔，不能存在顆粒較大的石塊等，以免影響素土攤鋪效果。

在運(yùn)輸車進(jìn)入施工區(qū)域開始放料時(shí)，需要分次挪動運(yùn)輸車位置，避免出現(xiàn)粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，如圖1所示。在運(yùn)輸車進(jìn)場之前，需要使用篷布將土料覆蓋，避免受到污染，只有現(xiàn)場卸料時(shí)才能取下篷布。

2.2.3? ?攤鋪?zhàn)鳂I(yè)

一般來說，素土攤鋪質(zhì)量不僅與放料有關(guān)，還受攤鋪機(jī)性能的影響，所以本次施工之前需要對攤鋪機(jī)進(jìn)行全面檢查，避免設(shè)備工作過程中出現(xiàn)故障，影響素土攤鋪效果。同時(shí)結(jié)合公路路面結(jié)構(gòu)中基層施工實(shí)際情況，確定攤鋪機(jī)施工的相關(guān)作業(yè)參數(shù)。

在采用攤鋪機(jī)進(jìn)行素土攤鋪過程中，需要綜合考慮攤鋪離析、縱向接縫等因素，一般將素土最大攤鋪寬度設(shè)置在5m以下。本次水泥石灰綜合穩(wěn)定土基層工程量較大，可以采用多臺攤鋪機(jī)呈梯隊(duì)模式進(jìn)行素土攤鋪。此過程中做好不同施工段素土接縫處理，防止基層在后續(xù)使用過程中出現(xiàn)縱向開裂。

2.2.4? ?含水量檢測與壓實(shí)

初步布土完成后，及時(shí)測定素土含水量，如果含水量較低需要進(jìn)行灑水工作，并將土料翻拌均。直到含水量達(dá)到施工要求后，采用壓路機(jī)對素土進(jìn)行初壓，并通過拉線方式控制素土壓實(shí)度，直至素土厚度滿足施工設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行下一道工序。

2.3? ?水泥石灰的摻加與拌和

2.3.1? ?水泥石灰材料制備

本次水泥石灰綜合穩(wěn)定土施工最重要的工序就是水泥石灰的摻加與拌和[3]。本次施工采用普通硅酸鹽水泥，并取細(xì)度40%以上、燒失量1.8%以上，且各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求的粉煤灰進(jìn)行拌和。一般來說，水泥與粉煤灰制備的綜合穩(wěn)定土后續(xù)應(yīng)用過程中易出現(xiàn)開裂問題，為了提升水泥石灰綜合穩(wěn)定土的性能，本次施工在里面添加一定的土壤固化劑。

在正式拌和之前，需要確定相關(guān)參數(shù)進(jìn)行試拌和。對試樣進(jìn)行一周的抗壓、抗拉等項(xiàng)目檢測，得到本次施工制備的水泥石灰綜合穩(wěn)定土性能指標(biāo)如表1所示。

2.3.2? ?摻加與拌和作業(yè)要點(diǎn)

確定水泥石灰綜合穩(wěn)定土性能符合施工要求后，開始正式進(jìn)行撒布水泥石灰施工[4]。施工人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，指揮水泥石灰撒布位置與用量，并使用平地機(jī)將其整平。如果存在不平整的位置，需要人工進(jìn)行填補(bǔ)，以確保摻和水泥石灰的均勻性。

在水泥石灰攤鋪之后，采用路拌機(jī)進(jìn)行拌和。為保障水泥石灰綜合土拌和效果，本文采用分層拌和的方式。首先在路拌機(jī)下齒深度為3cm左右的位置進(jìn)行拌和，然后在下齒與下層面之間距離2cm左右的位置進(jìn)行第二遍的拌和，一些邊角部位如果路拌機(jī)無法進(jìn)行施工，采用人工方式進(jìn)行拌和，確保水泥石灰綜合穩(wěn)定土的均勻性與顆粒大小符合施工要求。

2.4? ?整修

本次水泥石灰綜合穩(wěn)定土施工的最后一道工序就是對拌和成功的綜合穩(wěn)定土進(jìn)行整修[5]，其流程包括2項(xiàng)：一是采用振動成型壓實(shí)設(shè)備將其表面整平、壓實(shí)，二是灑水養(yǎng)護(hù)。

2.4.1? ?采用壓路機(jī)整平、壓實(shí)

首先根據(jù)水泥石灰綜合穩(wěn)定土施工的實(shí)際情況，選擇合適的振動壓路機(jī)設(shè)備。振動壓實(shí)機(jī)的頻率、振幅等參數(shù)，都會對綜合穩(wěn)定土的壓實(shí)效果產(chǎn)生影響，所以在現(xiàn)場施工之前，需要提前設(shè)置好壓實(shí)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，確保達(dá)到最佳壓實(shí)效果。

2.4.2? ?灑水養(yǎng)護(hù)

在水泥石灰綜合穩(wěn)定土碾壓過后，需要對基層壓實(shí)度進(jìn)行檢測，確認(rèn)無誤后對路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行灑水養(yǎng)生。養(yǎng)生周期為一周，此期間采用土工膜覆蓋路面結(jié)構(gòu)，防止因陽光暴曬造成路面發(fā)生裂縫。如果施工處于高溫天氣，需要加大灑水量，至此本次公路路面結(jié)構(gòu)中基層水泥石灰綜合穩(wěn)定土施工結(jié)束。

3? ?性能檢測

3.1? ?確定試驗(yàn)類型

本章主要通過對水泥石灰穩(wěn)定土做性能檢測，來驗(yàn)證本文研究施工技術(shù)的有效性。由于該公路所處環(huán)境較為惡劣，晝夜溫差較大，所以本文主要對水泥石灰綜合穩(wěn)定土做溫縮試驗(yàn)，來判斷工后公路的路用性能。溫縮試驗(yàn)主要用于測定水泥石灰綜合穩(wěn)定土的溫縮系數(shù)，從而評定穩(wěn)定土在溫度變化過程中的變形情況，以此判斷該基層的體積穩(wěn)定性。

3.2? ?試驗(yàn)過程

先根據(jù)實(shí)際施工情況，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制作水泥石灰穩(wěn)定土試件，成型尺寸為80mm×80mm×100mm，試件需要與實(shí)際穩(wěn)定土基層保持一致。同時(shí)制作未添加外加劑的基準(zhǔn)水泥石灰綜合穩(wěn)定土試件作為試驗(yàn)對照組，該試件制作方法、尺寸和試驗(yàn)組試件保持一致。

在溫縮試驗(yàn)正式開始之前，對各試件進(jìn)行養(yǎng)生處理，以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生條件對試件養(yǎng)護(hù)一周，一周后將其放入水中，浸水一天后烘干至恒重。最后根據(jù)我國公路工程穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程，在-20～40℃范圍內(nèi)進(jìn)行溫縮試驗(yàn)。

水泥石灰綜合穩(wěn)定土試件溫縮試驗(yàn)如圖2所示。本次溫縮試驗(yàn)中每組3個(gè)試件，試驗(yàn)過程中記錄并計(jì)算出各試件的溫縮系數(shù)，以此判定試件的抵抗開裂性能。

4? ?結(jié)果分析

本次水泥石灰綜合穩(wěn)定土的溫縮試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可知，隨著試驗(yàn)溫度的不斷升高，各試件的溫縮系數(shù)呈下降狀態(tài)。其中試驗(yàn)組中各試件的溫縮系數(shù)平均值為20.62με，較對照組平均值降低了6.02με。

溫縮系數(shù)越小說明該試件的溫度收縮變形越小。在試驗(yàn)組試件與對照組試件材料彈性模量以及試驗(yàn)溫度降幅一致條件下，采用本文施工技術(shù)制作的試件溫縮系數(shù)更小，其產(chǎn)生的溫度應(yīng)力更小，表明該試件的抵抗溫度開裂性能較好。

由此進(jìn)一步說明，在公路路面結(jié)構(gòu)所處溫度水平相同的情況下，適當(dāng)添加外加劑，可以降低水泥石灰綜合穩(wěn)定土溫縮系數(shù)，顯著增強(qiáng)路面基層抵抗溫度收縮開裂性能。本文研究的公路路面結(jié)構(gòu)中基層水泥石灰綜合穩(wěn)定土施工技術(shù)有效，工后路面結(jié)構(gòu)中基層的體積穩(wěn)定性良好。

5? 結(jié)束語

在公路路面結(jié)構(gòu)工程中，常采用成本低廉、環(huán)境友好的水泥石灰綜合穩(wěn)定土來修建基層，本文從實(shí)際公路項(xiàng)目角度出發(fā)，深入研究了基層水泥石灰綜合穩(wěn)定土施工技術(shù)。著重控制水泥石灰配比與拌和流程，以將路面結(jié)構(gòu)中基層工程造價(jià)控制在更低范圍內(nèi)，提升工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。同時(shí)對水泥石灰綜合穩(wěn)定土進(jìn)行了路用性能檢測，驗(yàn)證了本文研究施工技術(shù)的可行性與可靠性，為水泥石灰綜合穩(wěn)定土的大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 方中明，張瑞坤，石名磊.石灰鐵尾礦砂穩(wěn)定土工程特性研究[J].公路工程，2021，46（3）：142-148.

[2] 南雪麗，姬建瑞，魏定邦，等.石灰石粉對超高強(qiáng)水泥基材料流變特性的影響[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，41（5）：100-106.

[3] 薛艷華，高明星，袁飛龍，等.聚丙烯酰胺對石灰穩(wěn)定土早期強(qiáng)度和破壞形式的影響[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2021，38（4）：1283-1291.

[4] 唐志，賈旭秀，王德輝.石灰石粉在水泥漿抗氯離子滲透性中的作用機(jī)理[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2022，19（9）：2647-2653.

[5] 侯世偉，張飛，張皓，等.石灰石煅燒煤矸石水泥處理鎳污染土的固化特性[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2022，42（5）：986-992.