摘 要 本文重点介绍了水泥稳定碎石施工中的材料、生产、摊铺、碾压等环节的施工及质量控制。
关键词 水泥稳定碎石 施工 质量控制
水泥稳定碎石是近几年新兴的用于高等级公路底基层、基层施工的一种半刚性路面结构型式。作为沥青混凝土的下承层,因其具有良好的板体性、水稳性和抗冻性,力学强度可视需要而调整以及整体承载能力强等优点,正逐渐受到设计部门和建设单位的青睐。但因其材料级配、水泥剂量,摊铺碾压、离析处理、成活时间及工后养生在实际施工中较难控制,稍有不甚,就会产生裂缝,厚度、强度不能满足设计要求等缺陷,导致沥青面层龟裂破坏,造成不可估量的损失,使许多施工企业谈之色变。本文通过对我单位几年来施工水泥稳定碎石的经验进行总结,以丹本高速公路路面基层施工为例,重点介绍了水泥稳定碎石施工中的材料控制、生产拌制、摊铺碾压等环节的施工及质量控制。
1 工程概况 丹东至拉萨国道主干线丹东至本溪段高速公路(简称丹本高速公路)路面三合同段全长43.012ｋｍ。结构层自下至上为:13ｃｍ级配碎石垫层,20ｃｍ4%水泥稳定碎石底基层,18ｃｍ5%水泥稳定碎石基层,6ｃｍＡＣ-25Ｉ型沥青混凝土底面层,5ｃｍＡＣ-20Ｉ型改性沥青混凝土中面层,4ｃｍＡＫ-13Ａ型改性沥青混凝土抗滑表层。水泥稳定碎石于2001年6月1日开工,2001年10月15日完工。
2 基层施工前期质量控制
2.1 原材料质量控制
2.1.1 水泥水泥采用矿渣硅酸盐水泥,但应选用初凝时间3ｈ以上、终凝时间较长(宜在6ｈ以上)的产品。快硬、早强以及受潮变质的水泥不准使用。水泥采用32.5级。
2.1.2 碎石基层和底基层所采用的碎石的压碎值应不大于28%,坚固性不大于8%,针片状不大于20%,0.075ｍｍ以下颗粒含量小于7%,液限小于25,塑性指数小于6,单级配范围应符合混合料级配范围要求,并保持稳定。为减少基层材料的收缩性和减轻基层裂缝,集料中不宜含有缩性指数的土。
2.2 混合料配比试验2.2.1 分别按3%,4%,5%,6%,7%五种水泥计量配制同一种集料、不同水泥计量的混合料。
2.2.2 确定各种混合料的最佳含水量和最大干(压实)密度,至少应做三个不同水泥计量混合料的击实试验,即最小计量、中间计量和最大计量。
2.2.3 按规定压实度分别计算不同水泥计量的试件应有的干密度。
2.2.4 按最佳含水量和计算得的干密度制备试件。进行强度试验时,作为平行试验的最少试件数量应不少于13个。
2.2.5 试件在规定温度下保湿养生6ｄ,浸水24ｈ后,进行无侧限抗压强度试验。
2.2.6 计算试验结果的平均值和偏差系数。
2.2.7 根据设计的强度标准,选定合适的水泥计量。
2.3 路基的交接验收由于路基、路面工程分属不同单位施工和监理,因此,路基顶面作为交接工序,其各项指标是否合格就显得格外重要。路面施工前,由路基、路面监理办和路基、路面施工单位4方共同进行联检,特别是路基顶面弯沉、标高以及构造物两头的回填质量。路基质量的好坏是直接关系到路面施工质量的关键。2.4 级配碎石垫层施工采用符合质量要求的未经筛分的级配碎石,直接用平地机械铺筑,要求采用滚浆压法,预防级配碎石在完工后表面松散,并重点加强施工控制桩的高程检测。
2.5 铺设试验段铺设好试验段,对于基层的顺利施工有着重要的意义。其目的在于:
(1)检验拌和、运输、摊铺、碾压、养生等计划投入使用设备的可靠性。优化其施工设备组合和工序衔接。
(2)检验选用的原材料及混合料的组成设计是否符合质量要求。
(3)确定用于大面积施工的材料生产配合比以及松铺系数。
(4)确定每一作业段的合适长度和一次摊铺的合理厚度。
(5)确定标准的施工方法或工艺。
3 基层施工过程质量控制 水泥稳定碎石基层是路面结构的关键部位,也是整个路面施工的关键。其使用性能(整体性、水稳性、抗冻性、承载能力)及控制指标(压实度、强度、平整度、厚度、标高)须符合设计要求,否则将直接影响沥青混凝土面层的施工质量和路面通行后的使用功能。为此,水泥稳定碎石基层在试验段取得最佳机械配套和最佳混合料生产配合比前提下,还应着重加强以下几个方面监控。
(1)设高程控制桩 为达到规范允许偏差(高程0～10ｍｍ,平整度小于5ｍｍ,厚度代表值-5ｍｍ)在中央分隔带边缘及路肩的内边缘各钉一排高程控制桩(采用钢钎)并确保其牢固稳定,桩距为5ｍ,每个控制桩必须进行换手复测,确保标高无误后挂基准线(采用3ｍｍ钢铰线),将其固定在钢钎的线槽内。
(2)混合料的拌制 采用专用稳定土集中厂拌机械拌制混合料,拌和站与摊铺机的生产能力应互相匹配,其产量宜大于400ｔ/ｈ。不同粒级的碎石以及细集料应隔离,分别堆放。在正式拌制混合料之前,必须先调试所用的设备,使混合料的颗粒组成和含水量都达到规定的要求。拌和时,要按照试验段确定的生产配合比进行配料,使混合料符合级配要求。拌和时的含水量要比重型击实试验确定的最佳含水量高0.5～1%,以补偿运输、摊铺及碾压过程中水分的散失。拌和过程中,要经常抽检其含水量、灰剂量并及时反馈、调整,确保出料质量。拌成的混合料要尽快运送到摊铺现场。车上的混合料应覆盖以减少水分损失。
(3)混合料的摊铺 采用两台ＡＢＧ423摊铺机联合进行摊铺,两台摊铺机相距5～8ｍ,前一台铺摊机一侧传感器搭在钢绞线上,另一侧采用横坡仪按设计坡度定位;后一台摊铺机一侧传感器搭在钢绞线上,另一侧用滑靴,把滑靴放在前一台所摊铺出的水泥稳定碎石基准面上,位置在距水泥稳定碎石边缘20～40ｃｍ内同一位置上,调整好横坡,调灭传感器的指示灯,按照确定的松铺系数连续地以稳定的速度进行摊铺。摊铺机后设专人消除粗细集料的离析,对局部粗集料窝进行铲除,并用新混合料填补。
(4)混合料的碾压 碾压是控制基层压实度、平整度的主要工序,碾压过程中必须特别重视碾压程序、时间、即时检测、接逢及桥头处理等几个环节。混合料在摊铺50ｍ左右时,压路机即可在摊铺的全宽范围内进行碾压。并严格遵循先轻后重,先慢后快,由低侧向高侧碾压的原则。初压:一台ＹＺ16Ｂ压路机以1.5～1.7ｋｍ/ｈ速度错1/3轮静压一遍,碾压距摊铺机50ｍ以内。复压:一台ＹＺ16Ｂ压路机和一台ＹＺ18压路机以2.0～2.5ｋｍ/ｈ速度错1/3轮交替振压二遍,碾压距摊铺机100ｍ以内。终压:ＹＺ16Ｂ压路机以3.0～3.5ｋｍ/ｈ速度静压一遍。擀光:ＹＬ16胶轮压路机碾压至表面平整、密实、无明显轮迹。碾压时间掌握在从加水拌和到碾压终了的延迟时间不超过4ｈ,以免时间过长影响强度。每一段落碾压结束后,即检测其压实度、含水量、厚度、平整度、顶面标高及横坡等各项指标是否满足设计要求。采用灌砂法检测压实度、含水量及厚度,每50ｍ检测一点;采用3ｍ直尺检测平整度,每200ｍ2处×10尺。经检测不合格的点位立即进行补压,直到合格。顶面标高及横坡采用水准仪每200ｍ4个断面检测,发现不合格,要及时调整下一段落正在摊铺基层的松铺系数,使其满足设计要求。在两台摊铺机搭接位置专人处理离析现象,大料集中处铲除大料,用细料找平,可消除纵向接缝。作业段最好选在两结构物之间,如段落较长,则在碾压结束后,在末端做成一斜坡,第二天开始摊铺新混合料前,将末端斜坡挖除,挖成一与路中心线垂直的断面。接缝最好选择在桥头搭板处,碾压时,压路机压不到的部位采用小型压实机具进行夯实。
4 基层施工后期质量控制 每一段碾压完成并经检测合格后,即可进行养生。可采用洒水车经常洒水,每天洒水次数应视气候而定,整个养生期间必须始终保持基层表面潮湿,养生时间应在7ｄ以上。也可采用喷洒乳化沥青进行覆盖养生,分两次进行,用量控制在0.8～1.1ｋｇ/ｍ。第一次洒沥青含量约35%的慢裂沥青乳液,使其能稍透入基层表层。第二次喷洒浓度较大的乳化沥青。乳化沥青破乳后撒布3～8ｍｍ的小碎石,作成下封层。在养生期间,除洒水车外要封闭交通。不能封闭时,要限制重车通行,其它车辆应限速30ｋｍ/ｈ。在清扫干净的基层上,也可先做下封层,以防止基层干缩开裂,同时保护基层免遭施工车辆破坏,宜在铺设下封层后的10～30ｄ内开始铺筑沥青面层的底面层。
5 实施效果施工过程中,自检人员和监理一起对已完基层随机进行检测。检测结果汇总如下:压实度代表值基层为98.6%(设计为98%),底基层为97.2%(设计为97%),合格率均为100%;平整度代表值基层为3.3ｍｍ(设计为5ｍｍ),底基层为4.2ｍｍ(设计为8ｍｍ),合格率均为100%;弯沉代表值基层为14.5(0.01ｍｍ)〔设计为36.6(0.01ｍｍ)〕,底基层为56.4(0.01ｍｍ)〔设计为78.5(0.01ｍｍ)〕,合格率均为100%。其它各项指标均满足设计要求。完工后的水泥稳定碎石基层,经前指质检大队、政府监督办抽检,各项指标均满足设计要求,合格率100%,优良率达95.6%,受到业主和监理的一致好评,在业主举办的优质优价评比中,以96.8的高分名列全线第一。同时,也为沥青混凝土面层摊铺打下了良好的基础。