35cm厚5%水泥稳定碎石基层一次性摊铺碾压成型的研究

摘 要

近年来，水泥稳定碎石基层已成为高速公路的主要结构形式，基层作为路面主要承重层，它的质量优劣直接影响到道路建成通车后的路用性能及使用寿命。水稳层大厚度一次性摊铺碾压成形，基层将形成一个整体的板块结构，相对于2次分层摊铺来说，其抗拉伸，抗冲击强度可以显著提高，并可以有效地避免和推迟早期路面的下沉、凹陷、龟裂脱落、坑洞等病害的产生。对于提高公路路面质量，延长公路寿命有重大的意义。

我国高速公路进入快速发展的时代，全国各地的高速公路都能蓬勃的发展。在路面施工方面，水稳层的施工工期短要求高，如何在有限的工期内保证施工的安全、质量及进度，就要求有合适的施工机械和合理的施工工艺。水泥稳定碎石半刚性基层作为最普遍的路面基层结构，主要承载路面传递的荷载，其整体厚度基本为30～40cm。国内路面结构设计中，一般设计为分2层摊铺施工，主要是由于传统摊铺设备性能不能满足大厚度摊铺压实的需要，形成了将基层分层、每层厚度不超过20cm的施工工艺。随着抗离析大功率摊铺机、大吨位大激振力压实设备的研发应用，目前逐步形成了超过20cm层厚水稳基层整体摊铺碾压成型的新工艺。经过实践证明，一次性大厚度整体施工水泥稳定碎石基层的新工艺满足施工要求。2014年鹤大高速ZT06标水泥稳定碎石基层采用一次性摊铺成型工艺，取得了一定成效。2015年5月19日交通运输部颁布了《公路路面基层施工技术细则》( JTG/TF20 －2015) ，2015 年8 月1 日起实施。该细则明确了大厚度摊铺的具体要求。

研究方案

主要研究内容

本项研究是广西壮族自治区梧州至柳州高速公路路面工程。路面结构为沥青混凝土路面，主体结构层为20cm厚级配碎石垫层+20cm厚4%水泥稳定碎石底基层+35cm厚5%水泥稳定碎石基层+1cm厚透层封层+18cm厚沥青混凝土面层，总厚度94cm。

主要研究内容如下:①大面积施工时水泥稳定碎石混合料配合比的研究;②水泥稳定碎石混合料摊铺时松铺系数合理值的研究;③拌和、运输、摊铺和碾压机械的协调配合研究;④压实机械的选择和组合，压实顺序、速度和遍数的研究。

研究目标

通过本课题的研究探索出一套合理的针对35cm厚5%水泥稳定碎石基层一次性摊铺碾压成型的施工技术，直接为广西梧州至柳州公路路面工程施工提供技术支持，亦为后续类似条件下的大厚度基层一次性摊铺碾压成型的施工提供参考借鉴。

大厚度试验段施工方案

①35cm基层全厚度摊铺的松铺系数采用1.30挂线。根据拌合设备出料能力为640t/h，基层采用全厚度摊铺，摊铺速度控制为1m/min。施工段落的摊铺碾压参数见表1、表2、表3。

②混合料的拌合运输。按照经监理工程师批复允许使用的施工配合比，采用WBC800型全自动电脑控制计量的双卧轨强制连续式水泥稳定碎石拌和设备集中拌和。

拌合设备配料带有电子称量装置，电子称量装置按设备操作规程定期检验、标定，以确保其计量精度。

开拌前，对准备使用的集料进行含水量快速测定，从而确定施工配合比。在拌和时，加水量准确，避免混合料出现干湿不均匀。

拌和操作时，严格按监理工程师批准的配合比施工，拌和机内的死角中得不到充分搅动的材料，及时清除。

水泥稳定碎石混合料拌和质量控制。级配碎石集料的质量控制:采用规格分料掺配成混合料的施工方法。在拌和之前，应反复检试调整，使其符合级配要求，同时，每天开始拌和前几盘应作筛分试验。如有问题及时调整，全天拌和料应按摊铺面积和规范要求检测频率(每天或2000m2一次)进行抽样检测。

水泥剂量的控制:施工用的水泥剂量考虑施工离散性的影响，较配合比设计值略有增加，在拌和过程中随时观察混合料拌和后的颜色，防止水泥堵塞不流动。按规定频度抽检水泥剂量，每工作班应根据所用水泥、集料总量计算一下每班的水泥用量是否满足要求。

含水量的控制:含水量是水泥稳定级配碎石中一项重要控制指标，必须严格掌握。在炎热的夏季施工，考虑到拌和、运输、摊铺过程中水分的蒸发，在拌和时适当加大水量，水量加大值应由拌和出料时含水量和摊铺碾压含水量进行对比，损失多少补多少。根据施工经验，在夏季加水量比最佳含水量略有增加。在雨季施工期间，由于下雨的影响，石料中占有一定水分，因此，在每天拌和前应对砂石料进行含水量测定，加水量应按最佳含水量减去砂石含水量进行控制，在其他季节施工不考虑增加或少量增加，增加量控制在1%～2%以内。

运输混合料采用15t自卸汽车，所有汽车货箱干净、密封、以保证混合料的质量和倒料顺利;装料时按车厢的前部、后部、中部分多次装载，并保持装载高度均匀以防离析。装料方法如图1。

发料时应认真填写发料单，内容包括车号、拌和机出料时间、吨位以及采用的水泥品种。由司机带至摊铺现场，应由收料人员核对查收，严格控制混合料从拌和到碾压终了的延迟时间不超过水泥初凝时间(一般不超过3h)。否则，将全车混合料废弃。

汽车行车速度控制在30km/h以内，并合理组织交通，保证现场混合料的连续供应。自卸汽车将混合料卸入摊铺机喂料斗时严禁撞击摊铺机，卸料速度均匀。

③水泥稳定碎石基层混合料摊铺

水泥稳定碎石基层总厚度为35cm，施工段为35cm全厚度摊铺，施工段都采用中大DT1800大功率摊铺机(带伸缩功能)单机整幅摊铺。

基层摊铺时，摊铺机两侧都以导线作为基准标高控制进行摊铺作业。

摊铺机就位前按松铺标高采用木方设置，摊铺机不少于2个的支垫点。摊铺机熨平板就位在支撑点上。挂线检查熨平板平整度。然后设置好高程传感器，检测传感器工作是否正常。

有5台运料车到达现场后开始摊铺，摊铺起步前保证螺旋料仓布料满仓，布料高度保持与螺旋持平。摊铺机缓慢起步，起步后保持行驶速度在2m/min左右(其中全厚度摊铺行驶速度在1m/min左右)，摊铺机熨平板振动频率保持在25Hz，夯锤夯击频率保持20Hz。摊铺一米左右时拉线检测摊铺高度，高度如偏高或偏低应调整自动调评仪，使摊铺厚度减薄或增厚，这种调节应微量微调，直至达到理想的厚度。

为保证摊铺的连续性，摊铺机前必须保证有3～4车料的储备。卸料车辆在摊铺机前方10～20cm处停车(严禁料车碰撞摊铺机)，由摊铺机活动推棍迎上去推动卸料车，一边前进一边卸料，卸料速度应与摊铺速度相协调，卸料时由专人指挥。

摊铺过程中应每10m采用“挂线法”检查松铺高度，如超过误差范围及时缓慢调整传感器;人工及时清除局部骨料窝集现象换补新料。松铺高度、平整度检查满足要求后，人工洒布表面嵌缝料。随时检查现场含水量的变化情况，并随时与拌合站和试验室联系进行调整。

④碾压成型

水泥稳定碎石混合料的一般施工程序按以下实施;经检验混合料的含水量在最佳含水量±1.0%范围内时，进行碾压工序。碾压工艺见表1、表2。每道碾压工序应遵循“由内侧向外侧，由低侧向高侧碾压。碾压时轮迹应重叠1/2轮宽，碾压速度一般先慢后快”的原则。均匀压实到规定的密实度为止，压路机无法碾压到的边角，用小型振动夯碾压。

碾压过程中，表面应始终保持潮湿，压实前需检查含水量，如发现含水量偏差过大，需及时通知拌合场进行拌合料调整。

碾压过程中，压路机严禁随意停放，应停放在已碾压完成的路段;同施工过程中，严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上掉头或紧急制动;水泥稳定碎石层施工缝处理:摊铺机摊铺完成驶离后，在压实前及时补料，铲除局部粗集料堆积或离析的部位，用新拌料补齐，碾压完毕后检测平整度，将达不到要求的尾端人工铲除。重新摊铺时再返回已压实层的末端，重新开始摊铺。两作业段的衔接处应洒布水泥浆。宜避免纵向接缝，在分两幅铺筑时，纵缝应搭接拌和、整平和碾压，搭接宽度宜不小于300mm。

碾压完成后应立即进行压实度检验，如果合格即进行养护，如不合格应继续碾压，或分析原因进行处理。碾压完2h后拆除模板。

⑤交通管制及养护

碾压结束后，经检查，压实度、标高、横坡、平整度、宽度合格后，采用土工布覆盖洒水养生方式养护7天，养护期间应封闭交通，设置禁行标志牌，除洒水车和小型通勤车辆外严禁其他车辆通行，特别是载重车辆。小型车辆和洒水车的行驶速度应不大于20km/h。

研究开发方法

本项研究实施前，将组织技术人员广泛参考学习国内外已建成高速公路大厚度基层一次应摊铺碾压成型的类似经验，在施工过程中严格按照施工工艺进行施工，采集各种相关数据，确保施工技术、进度、效益等各项目标的实现。

施工完成后，整理研究成果，编制研究报告，形成完整的“35cm厚5%水泥稳定碎石基层一次性摊铺碾压成型技术成果”，为后续类似工程提供借鉴。

技术创新之处

35cm厚5%水泥稳定碎石基层一次性摊铺碾压成型的混合料配合比、松铺系数、机械的协调配合及压实机械的选择和组合与路面的质量息息相关，是基层乃至路面质量管控的重点、难点和创新之处。

设立35cm厚5%水泥稳定碎石基层一次性摊铺碾压成型的试验段，对成品进行各类质量功能检测，已确立最佳混合料配合比、松铺系数、机械的协调配合及压实机械的选择和组合等方面的研究结果，确保公路路面的质量。

试验分析及成果总结

生产配合比

水泥:0～5mm:5～10mm:10～15mm:15～20mm:20～25mm:水=5:37:13:16:15:19:5.0，最大干密度为2.400，最佳含水率5.0%。施工时，拌合含水率控制在5%～6%之间。

拌合

水稳拌合站产量设定为640t/h，采用连续式拌合方式。

摊铺

采用中大DT1800摊铺机单机整幅摊铺，摊铺机的摊铺速度设为1m/min，熨平板振动频率为25Hz，夯锤夯击频率为20Hz;5%水泥稳定碎石基层大厚度施工采用的松铺系数采用1.30，松铺厚度控制为45.5cm。

碾压

初压:22t单钢轮压路机静压1遍;小振振压1遍，行驶速度1.8～2.0km/h;复压:26t单钢轮压路机强振振压4遍，30t胶轮压路机碾压3遍，单钢轮压路机与胶轮压路机交错碾压，行驶速度1.8～2.0km/h;终压:13t双钢轮压路机收光1～2遍，行驶速度2.0～2.5km/h。

质量检测情况

混合料检测:现场取样进行混合料击实试验一组，最大干密度为2.400，与生产配合比最大干密度偏差小于0.02，符合规范要求;现场取样进行级配筛分试验一组，得出现场取样筛分结果基本与生产配合比级配吻合。水泥剂量检测次数为1组，平均值为5.0，符合设计要求。压实度检测3点，平均值为98.3，满足设计规范要求。

整个段落压实后表面基本平整密实，平整度为6.3，厚度平均值为35.2cm，满足设计规范要求;横坡、宽度、高程均满足设计规范要求。

混合料室内试件7d无侧限抗压强度共检测13个，强度在6.1～6.9MPa之间，平均值为6.4MPa，代表值为5.9MPa，满足设计规范要求现场钻芯4个，整体来说芯样完整不烂根;芯样表面密实，碎石分布均匀，基层现场养生效果较好。

 结论

大厚度水泥稳定碎石基层一次性摊铺碾压平整度良好、生产率高、成本低、离析少、整体结构好，是一种适应我国快速发展施工要求前进的施工工艺。

参考文献：

［1］JTJ/TF20－2015，公路路面基层施工技术细则．

［2］JTGF80/1－2004，公路工程质量检验评定标准．

［3］孟勇军，蒋允田，等．水泥稳定碎石基层全厚式摊铺碾压施工工艺研究．四川建材，2015(6

全文完。

作者简介:姚殴阳(1978－)，男，安徽芜湖人，工程师，从事道路桥梁施工工作。