浅谈水泥稳定碎石基层施工的质量控制

　　【关键词】水泥稳定碎石；基层；施工工艺；质量控制

      一、引言

　　S318五显—三板桥公路改建工程，跨越舒城、金安区、霍山三个区、县，呈东西走向，东与S317直接G206，西与G105相连，全长30.685867Km。

　　本项目采用山岭重丘二级公路标准，计算行车时速40Km/小时，路基宽12m，路面宽9m，本项目共有小桥4座，中桥1座，涵洞137道（设计）。设计荷载：汽—20；挂—100。路面结构：底基层：20cm天然砂砾加20cm路拌级配碎石（新线段），12～26cm路拌级配碎石（老路补强）；基层：20cm，5%水泥稳定碎石；下封层：乳化沥青；下面层：4cm中粒式沥青碎石；上面层：3cm细粒式沥青碎石。

　　S318五显至三板桥公路二级公路改建工程，基层采用了水泥稳定碎石，即水泥、碎石，天然砂按一定比例组成的混合料。由于按现行规范要求设计的配合比收缩系数较大，加之施工工艺简陋，易使该种基层形成裂缝、离析等影响路面使用性能。因此在基层修筑过程中，如何搞好水泥稳定基层的配合比设计，如何保证其施工质量显得尤为重要。基层质量的好坏直接影响路面使用寿命，保证基层的质量，必须抓好施工机械的配备，试验段的实施，以及基层大面积施工等各个环节。

　　二、水泥稳定碎石基层的施工程序

　　（一）原材料

　　水泥：水泥作为稳定剂，其质量至关重要。本项目选用纵阳P.O.32.5普硅水泥，在进场过程中每批次或每500t检测一个样品，进行水泥标号、初凝时间、终凝时间、安定性、细度指标的检验(见表1)。

表1 水泥稳定碎石基层水泥质量要求

 

      碎石：选用五显金城石料：技术要求及试验检测结果见表2。石料按粒径分为小于16mm及16～31.5mm两级与砂级配，经试验确定各级石料及砂的掺配比例。

表2水泥稳定碎石基层集料技术要求及选料试验检测结果

 

　　天然砂：选用杭埠河上游中.粗砂，试验检测结果见表3，在进料过程中每2000m3检测2个样品，当有怀疑时进行有机质含量和硫酸盐含量的检测

　　水泥稳定碎石：根据S318五显至三板桥公路改建工程项目办对路面基层水泥稳定碎石混合料组成设计的要求，本着使路面设计建立在科学和经济合理的基础上，结合当地材料和施工环境等实际情况，按照设计弯沉值Ls =45.9(0.01mm)，回弹模量为1500Mpa，七天浸水抗压强度3.0MPa进行。

　　通过几种粒料级配试验，最后确定掺配比例为：16～31.5mm碎石占30%，5～16mm碎石占30%，河砂占40%，可满足规范级配要求（见表4）。        

表3水泥稳定碎石基层集料试验结果

　

 

 

表4  根据材料配合比计算混合料的级配组成

 

 

      按以往施工经验暂以5%水泥剂量为标准，分别增加减少1%水泥剂量各做一组试验，从试验结果来看4%剂量水稳砂砾强度略低，安全系数小，5%剂量基本能够满足要求；6%剂量则强度过高不经济，因此选用5%水泥剂量作为施工标准。

表5  基层水泥稳定碎石无侧限试验结果

 

 

 

　　考虑室内试验与实际施工存在的差异，气温较高、干燥时，施工含水量较最佳含水量增加0.5%～1%左右（凭施工经验观察而定）。

　　水泥延迟时间对强度的影响：水泥延迟时间的长短直接影响水泥稳定基层的施工质量。过短影响水泥稳定混合料的搅拌、运输、摊铺等工序；过长则影响水泥稳定基层强度的形成。因此，在确定施工配合比时，水泥延迟时间的测定很重要。

　　表6是根据所确定的配合比，在三种各延迟时间下的水泥稳定碎石7天无侧限强度值。

表6  不同延迟时间下的无侧限抗压强度

 

 

 

 

      由表中试验结果分析得出，当试件制作时间从4h 延迟至6h，强度也能满足要求。

　　（二）施工机械的配备

　　在施工过程中，施工机械要求如表7所示：

表7  施工机械的配备

 

 

      （三）试验段的实施

　　铺筑试验路段的目的，是为了总结和确定施工过程中所需的各种参数，便于指导大面积的生产。经监理工程师批准，在已验收合格的底基层路段上铺筑200m 试验路段。具体实施步骤如下：

　　1.施工前检查底基层的高程、横坡、平整度，宽度指标并做详细记录。

　　2.清除工作面上的松散粒料、灰尘、泥土和其他杂物。

　　3.进行施工测量放样.由测量人员准确量出路面中线、宽度线、高程。定出引导摊铺机行走的标高基准控制线，要求用钢筋焊接的支杆按直线段10m间隔锭入地面，并用钢丝绳拉紧，起到摊铺机行走控制方向和高程的作用。

　　4.按拟定方案组织施工，详细记录，及时杆测摊铺厚度，摊铺机行走速度，压路机碾压速度和碾压遍数。

　　5.试验段施工结束后，按部颁尽快验收试验段高程厚度、平整度、压实度、强度和路拱等。

　　6.根据现场获取的数据和验收检测结果，以及试验段施工过程中采用的施工方法，施工工艺，人员机械设备等情况，总结分析确定大面积施工配合比和施工方案。

　　7.编制试验路总结报告，报请监理工程师审批。

　　8.批准后，进行水泥稳定碎石基层的大面积施工。

　　9.实验段数据总结：

　　压实设备类型和最佳组合方式：试验得知，摊铺平整后的混合料应先用轮胎式振动压路机静压2遍，微振1遍，再强振2遍，紧接用18—21T光轮压路机碾压2～3遍，最后用振动碾压2遍结束（先强后微）。另外，碾压过程中，准备一台喷雾洒水车洒水，保持水泥稳定碎石表面湿润。

　　碾压遍数的确定：在试验中，通过实验室人员现场灌砂法跟踪检测压实度并记录可得出。

　　松铺系数的确定：在试验中，通过定点、定桩位控制测量高程并记录.可得出水稳碎石松铺系数为1.33～1.37间，并取1.35的松铺系数指导全线施工。

　　混合料质量控制：按业主要求，采用集中厂拌、电子自动配料方法生产混合料，自卸车运输至施工作业面摊铺。正式生产前和生产中定时和不定时检测水泥稳定碎石混合料的各项指标，并随时进行调试。

　　无侧限抗压强度试验：工地试验室现场取样，监理监督做7天无侧限抗压检测。

　　钻芯取样：7天后现场钻芯取样3个，芯样外观要光滑密实，集料分布要均匀，整体性好。

　　（四）水泥稳定碎石基层的大面积施工

　　施工放样，主要是高程控制。本工程项目一个水稳施工队配制一个测量组，以保证施工放样及时，平面位置，标高随时得到控制。放样时，首先是在已铺好的底基层上恢复中线，边线，直线段每20m设一桩，曲线段每10m设一桩，并在两侧外缘外0.3～0.5m设指示桩；然后进行水平测量。在各桩点上根据设计标高及试验段确定的松铺厚度设置摊铺机水平传感导线。导线采用直径2～3mm的不锈钢丝，用张紧器张紧并固定好，张紧力不小800N，每次架设长度不大于200m，钢丝绳与钢筋支杆间要固定好，一般在钢筋支杆端刻出3mm槽，让钢丝绳正好卡在槽内并用扎丝固定，以防钢丝绳上下滑动，应在摊铺前和摊铺过程中对导线进行复核测量，确保施工的准确性。

　　下承层面清除和洒水湿润。摊铺前对底基层顶面进行彻底清除，使底基层表面不留任何杂物，浮土；必备一台洒水车，确保底基层达到较湿润的状态。

　　水泥稳定混合料的拌和。基层水泥稳定碎石采用集中厂拌法，JS500强制式拌和机4台共2套，自动配料称量系统按砂、碎石、水泥的比例依其重量比采用试验段总结出的施工配合比进行配合，含水量应根据气温以及各种原材料自然含水量等情况，较最佳含水量增减0.5%～1%左右。使混合料运到现场摊铺碾压时，含水量不小于最佳含水量。

　　摊铺。基层选用RP751型混合料摊铺机。第一，将摊铺机的压板高度控制在试验段所确定的松铺系数高度，并采用做标高线的方法，利用摊铺机在已设置的导线上，探杆传感器自动控制路面纵横坡坡度，均匀摊铺。第二，结合各标段拌和能力，摊铺机采用最低速度摊铺，减少停机待料情况。第三，为了防止混合料运输车辆在卸料时碰撞摊铺机而对路面平整度造成影响，要求运料车必须在摊铺机前20～30cm停下，不得撞击摊铺机，卸料过程中运料车应挂空挡，靠摊铺机推动前进。第四，对于无法摊铺的路段或部位采用人工摊铺，并严格控制基层纵横坡和平整度。第五为保证熟料水分不受损失，摊铺机铺好后的基层，及时用薄膜覆盖，待碾压前卷开，循序渐进。

　　碾压。压路机（按其吨位大小）在碾压过程中按照“稳定—振动—收面”，和“先轻后重，先慢后快，先边后中”的原则进行阶梯型碾压，碾压长度不小于50m，碾压时控制混合料的含水量处于最佳值，有时还需人工补水（简易喷雾气）；根据试验段试验结果，先用自重20T 振动压路机及时并连续地在全宽范围内进行一遍初压(静压)，碾压均与路中心平行，直线段由边到中，超高段由内侧到外侧依次、连续、均匀地进行碾压，相邻碾压轮迹重叠1/2轮宽，然后微振2遍，强振2遍，再用18～20T光轮压路机静压2～3遍，最后用振动强振一遍，微振一遍结束。

　　养生。每一段碾压完成且自检压实度合格后，立即进行养生，不能延误。第一，养生采用麻袋覆盖，因当地有麻纺厂用麻袋较为经济，覆盖后用洒水车洒水，由于麻袋能吸水并保水时间较长，在气温较高的夏天每天只需洒透3～5遍水，且麻袋结实，周转期长，成本低，养生效果较好；也可以用草袋等（不允许使用土）。第二，在养生中特别应注意对两个侧边的养护，养护不宜少于7D，在养生期间应封闭交通，严禁车辆通行；第三，养生期结束后应立即清除麻袋，浮土杂物，喷洒透层油（乳化沥青），待2小时后，均匀洒铺0～5mm 石子，用6～8T轻型压路机碾压后方可开放交通。

　　纵缝处理。本路段为路网改造工程，只有半幅施工保持半幅通车。在前一幅放样时，向中线外侧已放宽30cm，以便纵缝的处理。本项目应业主与监理的要求，即在铺第二幅时，将第一幅中线超宽部分用切缝机垂直切深8～10cm，宽15～20cm，然后用机械或人工凿除放宽部分，垂直面用人工凿毛，以防止产生纵向裂缝，这与规范虽有相异，但也是一种处理方法。

　　三、水泥稳定碎石基层质量控制要点

　　（一）前场

　　1.含水量控制：当实际含水量W接近最佳含水量（W0）时，压实度才能保证，当W>W0时，水分过大碾压时容易“弹簧”，且在振动碾压时，容易将水泥浆集聚在表面。这样在取芯检查时，试件下部易出现松散或强度不够，当W<W0时，也就是水份偏小时，压实度就会达不到要求，所以在施工中除了对拌和时水分控制外还应注意气温，天气的影响。

　　2.平整度控制：摊铺机摊铺后，自检员及时用三米直尺或没有变形的铝合金尺条检查其平整度，不符合要求的地方即时用人工整平，并对已形成的基层需及时检测。

　　3.压实度控制：若发现压实度不足的现象，及时补压（碾压取样必须在初凝前结束）避免留下隐患。

　　4.水泥延迟时间的限制，因而在施工过程中一定要严格控制混合料的拌和、运输、摊铺及碾压时间。

　　5.管养：碾压终了，及时覆盖洒水养生，并派专人分段看管，封闭交通，禁止车辆及重车通行。并对被风吹动的或没有覆盖好的地方及时补盖。洒水应由专人专车负责，保持养护期内水泥稳定碎石基层表面始终保持湿润。

　　6.喷洒透层（乳化沥青）尤为重要，它能起到保持水泥稳定碎石内部水分，通车后基层不至于松散并与上面层粘结作用，因此必须足量喷洒。

　　（二）后场

       原材料控制：第一，水泥作为稳定剂，其质量至关重要。在进场过程中每批次或每500t检测一个样品，进行水泥标号初、终凝时间、安定性和细度指标的检验。第二，砂、碎石每天使用前取2个样品测其含水量，以便及时调整施工配合比；碎石在使用过程中，每2000m3 取2个样品进行颗粒分析、相对密度，吸水率、压碎值试验，杜绝不合格材料进场。

　　加强混合料拌和质量的控制：检查生产的实际配合比是否在容许的偏差范围内，尤其是级配和水泥剂量的控制。拌和场需配置一名试验工程师和一名试验员，随时抽查水泥剂量和级配情况。水泥剂量检测EDTA标准曲线，一旦发现混合料的质量有异常，及时通知拌和机手查找机械和配料系统，待排除故障后再继续生产。

　　压实后的基层表面应达到平整，无轮迹和隆起的现象，平均压实度达98%以上，使其满足《公路工程质量检测评定标准》（JTJ071-98）的要求。

　　四、结语

　　路网改造二级路建设中，基层结构大部分地市都采用水泥稳定碎石基层，施工工艺也较成熟，但经过S318五显至三板桥公路的基层施工，以下几点值得总结：

　　第一，石料应分级备料，采用分级的石料进行拌和的混合料均匀且级配容易控制，建议基层石料采用2～3挡石料进行配料，尤其是临时拌和厂，占地面积小，各级粒料一定要隔离开；

　　第二，水泥稳定碎石施工应尽量避免高温天气下施工，关键是最佳含水量难以控制，水份蒸发快，基层面难以成型；

　　第三，水泥稳定碎石基层采用麻袋覆盖养生较好，但在连续阴雨天的时候，养护期间应维持交通，严禁车辆在铺麻袋的基层上行驶，否则麻袋易烂粘在基层上，难以清除，给透层施工造成困难，若清除不尽，将影响透层的施工质量，造成质量隐患。

　　第四，虽然水泥稳定碎石是半刚性结构层，但对当今营运车辆的严重超载，对路基路面的使用寿命将带来严重的威胁，这是一种社会现象，公路是基础设施，往往都认为是建设质量问题，这一点也应当引起社会关注！ 

　　

【参考文献】

　　[1]JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2000.

　　[2]JTJ051-93公路土工试验规程[S].北京：人民交通出版社，1993.