【摘 要】 通过广东省开平市 - 阳江市高速公路阳江段水泥稳定基层的施工实践 , 详细阐述了水泥稳定碎石基层施工质量控制的关键步骤 , 以及应注意的几个 问题 。 【关键词】 水泥稳定碎石 ; 基层 ; 施工 ; 质量控制 水泥稳定碎石具有良好的力学性能和板体性、水稳性以及抗冻性等优点 , 被广泛用于修建高速公路路面基层或底基层。虽然其优点很多 , 使用范围也比较广泛 , 但是若对其特点了解不足 , 施工质量控制不好 , 就不能充分发扬其长处 , 甚至会留下工程隐患 , 造成严重的后果。笔者以开阳高速阳江段水泥稳定碎石基层施工实践为例 , 浅谈水泥稳定碎石基层施工的质量控制。
一、工程概况广东省开平 - 阳江高速公路是全国高等级公路网国道主干线同江 - 三亚高速公路的一段 , 既是广东高速公路网的重要组成部分 , 也是粤西 交通 大动脉 , 全长 126km,2000 年 9 月动工 , 计划 2003 年 6 月通车。按平原微丘区设计 , 双向四车道 , 宽 28m, 全互通、全立交、全封闭 , 路面结构上面层为 4cm 沥青混凝土 AK-16A, 中面层为 5cmAC-20 中粒式沥青混凝土 , 下面层为 6cmAC-25 粗粒式沥青混凝土 ;1cm 厚沥青中砂下封层 ,18cm 水泥稳定碎石上基层 ,18cm 水泥稳定碎石下基层 ,20cm 水泥稳定粒料底基层 ,15cm 级配碎石垫层。
二、原材料质量控制
1 水泥。水泥作为集合料的一种稳定剂 , 其质量对集料的质量是至关重要的 , 施工时选用终凝时间较长 , 标号较低的水泥。为使稳定土有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以及保证其具有足够的强度 , 不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥。按合同要求本标段使用由业主指定的水泥厂家提供的优质免检水泥 : 广东英德水泥厂熊猫牌 425 号普通硅酸盐水泥。
2 碎石。本标段沿线碎石储量较为丰富 , 石料强度较高 , 大部分施工段能就近开采 , 按路面垫层、底基层、基层施工的要求和用量 , 依 经济 合理的原则 , 经过对沿线附设的石料加工场的原材料的调查、试验 , 分别选定那程岭、漠地垌、阳西程兴石场作为三个基层拌和站使用碎石、石屑材料的供用场。碎石采用 1 ～ 3cm, 经实验筛分在单级配区间。通过实验严格控制碎石的其他指标 , 压碎值不大于 30%, 液限不超过 25%, 塑性指数小于 6, 有机质含量不超过 2%, 硫酸盐含量不超过 0.25% 等。
3 砂料。沿线大小河流较多 , 河砂储量丰富 , 为石英质中粗砂 , 采集方便 , 经实验各项指标符合规范要求。加之沿线降雨量充沛 , 河流沟溪纵横交错 , 地下水位较高 , 经实验水质比较纯洁 , 人畜就地饮用 , 农作物灌溉都不存在问题 , 所以沿线水可用以混合料的施工。
三、 混合料的组成设计
3.1 路面底基层路面两阶段施工图设计对路面底基层材料特性的要求中指出 : “底基层所用材料为水泥稳定粒料 , 其中粒料首选石屑 , 若石屑供应不足时 , 可采用碎石、石屑、砂砾组成一定级配的混合料 , 掺配比例通过实验确定。”按设计要求于 2002 年 2 月 3 日铺筑路面底基层试验路时 , 采用 4% 水泥石屑材料 , 通过铺筑实验路发现 , 用水泥石屑作底基层存在两方面问题 : 主要是工程质量方面 , 由于路面底基层用纯石屑集料 , 集料中缺少粗骨料 , 养生期结束后 , 由于干缩、温缩效应 , 路面底基层易产生对工程质量极为不利的横向裂缝 , 且在养生期结束仍需继续养生 , 从而增加工程成本。其次是材料供应方面 , 由于石屑材料为石场碎石生产过程的附带品 , 其产量最高仅为碎石产量的 25%, 因路面垫层、路面基层集料中都需石屑 , 如路面底基层用集料采用纯石屑 , 则石屑在开工后的短期内将面临严重短缺的不利局面 , 基于上述两个原因底基层改为水泥级配碎石。路面底基层集料用碎石、石屑、砂砾组成一定级配的混合料的多组配合比的设计工作 , 是以节省石屑、增加施工和易性 , 保证路基质量和使路面底基层具有良好强度和板体性 , 减少混合料离析等为原则。通过优化配合比实验 , 试铺实验路段 , 确立了路面底基层的施工配合比为 4% 水泥稳定粒料 , 其中集料的掺配比例第一组为 :2 ～ 4cm 碎石∶ 1 ～ 3cm 碎石∶石屑∶粗砂 =20 ∶ 25 ∶ 35 ∶ 20 。碾压混合料的最佳含水量为 6.8%, 最大干容重为 2.225g/cm3; 第二组为 2 ～ 4cm 碎石∶ 1 ～ 3cm 碎石∶石屑∶中粗砂 =15 ∶ 25 ∶ 40 ∶ 25 。碾压混合料最佳含水量为 7.0%, 最大干容重为 2.230g/cm3, 以上两组配合比可根据附近材料的供应情况选用 , 因为两组配合比通过试验试铺各项指标满足技术规范要求。
3.2 路面基层采用 6% 水泥、碎石、石屑、砂砾组成一定级配的混合料进行配合比设计 , 以保证工程量为主 , 同时考虑材料供应情况及施工易操作为原则 , 经优化配合比实验 , 通过试验路段的铺筑 , 确定了路面基层的施工配合比为 5.5% 水泥稳定碎石 , 其中集料的掺配比例 :1 ～ 3cm 碎石∶石屑∶中粗砂 =45 ∶ 35 ∶ 20, 碾压混合料的最佳含水量为 6.9%, 最大干容重为 2.240g/cm3 。 四、 应注意的几个 问题
1 厂拌设备的选型。拌和设备的质量直接 影响 混合料拌和的质量 , 而拌和设备的好坏的关键就要看其骨料、粉料、水等各种物料的配合比精度是否能够得到保证 , 本标段选用 WBC300 型稳定土厂拌设备。该设备采用电磁调速控制系统 , 能较好的保证各种物料的配合比 , 且拌和均匀 , 性能稳定。
2 严格控制水泥剂量。水泥剂量太小 , 不能保证水泥稳定土的施工质量 ; 而剂量太大 , 既不 经济 , 还会使基层的裂缝增多、增宽 , 从而引起沥青面层的相对应的反射裂缝。所以 , 必须严格控制水泥用量 , 做到经济合理 , 精益求精 , 以确保工程质量。
3 混合料的含水量控制。厂拌混合料现场 , 每天由后场专职试验人员在早上、中午、下午分别测定各种集料的含水量 , 根据施工配合比设计的最佳含水量指标 , 结合当天的气温、湿度、运距情况确定混合料拌和时的用水量。在前场负责检测压实度的专职试验人员 , 在混合料摊铺整型过程中亦及时测定混合料的含水量 , 及时指挥压路机碾压 , 力求在最佳含水量条件下碾压 , 尽量避免由于含水量过大出现“弹软”、“波浪”等现象 , 影响混合料可能达到密度和强度 , 增大混合料的干缩性 , 使结构层容易产生干缩裂缝 ; 或由于含水量偏小使混合料容易松散 , 不易碾压成型 , 也会影响混合料可能达到的密度和强度。所以只有严格按规范施工 , 加强每一施工环节的质量控制 , 才能保证施工质量。
4 混合料的运输应避免车辆的颠簸 , 以减少混合料的离析。在气温较高、运距较远时要加盖毡布 , 以防止水分过分损失。
5 混合料摊铺接缝的处理。接缝有纵向接缝和横向接缝两种 , 当摊铺机宽度足够时 , 整幅摊铺时不存在纵缝接缝问题。当摊铺机的摊铺宽度不足时 , 采用 2 台摊铺机一前一后同步向前摊铺混合料 , 并一起进行碾压 , 这样也可以避免纵向接缝。由于本标段结构物较多 , 一般情况下都以两结构物间为一施工段落 , 避免了横向接缝 , 如有特殊 , 需设置横向接缝 , 其处理 方法 是将摊铺机附近及其下面未经压实的混合料铲除 , 将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成一横向垂直向下的断面 , 摊铺机返回到压实层的端部 , 用木垫板垫至虚铺高度 , 再摊铺新的混合料 , 继续下一步施工。
6 混合料的压实。混合料经摊铺机摊铺成型后 , 即可用压路机碾压 , 碾压长度需根据施工现场的实际情况确定 , 如果实测混合料的含水量高于最佳含水量 , 且气温较低时可适当延长碾压长度 , 如果混合料已接近最佳含水量且温度较高蒸发快时 , 应缩短碾压长度 , 确保在最佳含水量时进行碾压。
7 混合料的养生。对已完成碾压并经压实度检测合格后应立即进行养生 , 不能延误。养生可用不透水的塑料薄膜覆盖或用湿砂覆盖进行养生 , 也可用沥青乳液进行养生 , 还可以在完成的基层上即时做下封层 , 利用下封层进行养生 , 同时也可在已完成混合料直接洒水养生。按技术规范养生期应不小于 7d, 在养生期间应由专人负责限制车辆行驶 , 除洒水车外 , 绝对禁止重型车辆行驶。本标段采用两种方法养生 , 加盖塑料薄膜和洒水车进行养生。
五、 结语高速公路基层施工质量的控制虽然受到人员、机械、材料、水文、气候、施工工艺等多种因素的综合影响 , 但只要严格按要求施工 , 完全能够保证工程质量。通过对已完成的阳江段水泥稳定碎石基层测试 , 其表面平整、无轮迹或隆起 , 横纵断面正确 , 平均压实度达到 99.1%, 最低压实度为 98.4%, 满足《公路工程质量检验评定标准》。