水稳碎石基层在公路工程中的应用

水稳碎石基层在公路工程中的应用（共10篇）

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇1

水稳碎石基层在公路工程中的应用

本文结合实际工程分析了水稳碎石配合比设计,并结合试验路段施工阐述了水稳碎石基层施工技术及质量控制.

作 者：周海旺 ZHOU Haiwang  作者单位：温州市交通规划设计研究院永嘉分院,浙江温州,325100 刊 名：科技传播 英文刊名：PUBLIC COMMUNICATION OF SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(3) 分类号：U416.1 关键词：水稳碎石基层   配合比设计   含水量  

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇2

目前中部地区高速公路工程项目广泛采用水稳碎石基层, 水稳碎石基层的施工质量好坏将直接影响着路面的使用寿命。在高速公路基层施工中, 对于其强度、平整度、压实度等技术指标应进行严格控制, 为提高路面结构工程的质量, 取得较好的经济效益, 要科学地制定施工方案, 选定出最优的混合料配合比精心施工, 确保公路工程施工质量。

2 工程概况

湖南某高速公路工程项目, 路基宽度24.5~26m, 采用水泥稳定碎石基层。其中P6合同标段路面结构共由5层即沥青砼路面厚17cm;下封层0.6cm乳化沥青稀浆;基层采用5%水泥稳定碎石34cm;底基层采用4%水泥稳定碎石, 厚20cm;及路基底层组成, 全线沥青砼路面上面层和中间面层均采用改性沥青。

该高速公路基层结构所用主要施工材料有:水泥、碎石、水等, 为保证质量, 应对材料的技术特性严格进行控制和要求, 并按规范进行混合料配合比试验, 以确保高速公路水稳基层工程质量。

3 水稳碎石基层混合料配合比设计试验过程分析

对于水泥含量的控制是保证水泥稳定碎石基层整体质量的关键, 水泥稳定碎石中强度指标在很大程度上取决于水泥的含量, 随着水泥剂量的增加, 水泥稳定碎石的物理力学性质也将显著改善。但过多的水泥用量, 虽然可以获得强度的增加, 同时也会产生较大的收缩和较多的裂缝, 在经济上是不合理的。因此, 在进行水泥稳定碎石基层材料设计时, 常常需要综合考虑各种因素, 并采用室内试验确定最佳水泥含量, 以确保水泥稳定碎石基层整体质量。

3.1 混合料组成设计

水稳级配碎石基层采用石灰岩, 材料规格为20~30mm, 10~20mm, 5~10mm和0~5mm。按照《公路工程集料试验规程》中的方法, 经测定, 石料的压碎值为21.5%, 针片状含量为11.3%, 小于0.6mm的颗粒液限18%, 塑性指数1.8, 均满足《公路路面基层施工技术规范》的要求 (见表1) 。水泥采用普通P.O42.5水泥, 经检验各项指标均满足规范要求 (见表2) 。

JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范规定对于高速公路和一级公路, 水稳碎石用作基层时, 单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm。文中采用公称最大尺寸26.5mm。该试验基层设计强度为4MPa, 按JTJ034-2000中表3的颗粒组成范围, 并取中值作为控制, 如表3所示。

该试验分别选取4%, 5%, 6%, 8%的水泥用量进行比较, 分别编号为A, B, C, D。

3.2 无侧限抗压强度试验

根据确定的级配曲线, 按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行击实试验和无侧限抗压强度试验, 试验结果见表4。由表4中的数据绘成图1。

3.3 回弹模量试验

采用承载板法测定整体性材料的回弹模量。承载板直径为100mm, 选定单位压力为0.3MPa, 分6级加载, 压力机以2.356k N逐级加载。记录各级荷载加、卸载的回弹变形, 计算回弹模量。

式中:P为单位压力, MPa;D为承载板直径, mm;为单位应力P的回弹变形, mm;为泊松系数, 试验结果见表5。由表5中的数据绘成图2。

3.4 干缩试验

该试验研究试件是在室温自然风干状态下, 因水分散失而引起的形变特性。采用静压制作梁式试件, 分别用千分表法测其干缩应变, 以比较其抗干缩能力。参照JTGE30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程中的T0566-2005水泥混凝土干缩性试验方法进行。试验结果见图3。

4 水稳碎石基层最佳配合比分析与确定

从以上试验分析可以看出:

⑴7d龄期的试件无侧限抗压强度随着水泥用量的增加线性增加, 水泥用量4.0%时的强度低于设计强度要求, 8.0%的强度明显偏高, 而水泥用量5.0%, 6.0%相比之下, 5.0%经济上比较合适;

⑵水泥用量在4.0%~6.0%范围内时, 试件的回弹模量随水泥用量的增加而线性增加, 而8.0%的水泥用量增加值明显高于这一关系。刚度与强度有相近的线性增长趋势;

⑶8.0%的水泥用量干缩变形和干缩率最大, 4.0%的水泥用量干缩变形和干缩率最小。从干缩试验的过程可以看出, 材料结合水的蒸发, 特别是扩散层水的蒸发, 对混合料的收缩有这重要的影响;随着龄期的增长, 干缩速率也随之减小, 初期变形较大, 随后逐渐变缓, 说明了结果强度的形成对材料的干缩起制约作用。

综合现行规范和试验结果, 可以确定8.0%的水泥用量不可取, 在试验中仅作对比, 因为过高的强度和刚度与面层的强度相差过大, 是对面层结构不利的, 并且过高的水泥用量会带来较大的收缩和较多的裂缝。故在满足强度稳定性和经济合理性的情况下, 基层水泥用量为5.0%~6.0%, 最大干密度为2.42g/cm3, 最佳含水量5.8%。

5 高速公路水稳碎石基层施工

5.1 试验段铺筑

在正式开工的前15天, 应当在不合格路段上进行整修使其达到标准。底基层表面应平整、坚实, 具有规定的路拱, 没有任何松散和软弱地点。确定混合料数量和每车混合料的摊铺面积。对200~300m试验段的具体压实厚度、密度、含水量、混合料达到标准压实度的碾压程序、压实机械的选择和组合, 压实的顺序、速度, 碾压遍数等做详细记录。验证改进施工工艺, 进一步修订施工组织设计。

5.2 施工放样

直线段每15~20m设一桩, 平曲线段10~15m设一桩, 水准点闭合。沿路槽两边补钉边桩, 量出中桩位置补钉中桩。在各桩上量出铺砌高度, 用油漆作出标记 (标记高度:按松紧铺系数水稳碎石1.35加虚厚) , 按标记高挂好小钱。中桩与边桩之间, 根据需要, 可以加放木 (铁) 平桩。

5.3 水稳碎石的运输

⑴装料:装料根据放料人员的提示, 按前、中、后三次作业的方法进行, 不得太满外溢, 车内混合料必须在初凝时间内运到工地。

⑵覆盖:用油布覆盖混合料。

⑶车辆倒车在摊铺机前30cm处停住, 卸料时挂空挡, 注意不要撞击摊铺机, 不要把料卸在摊铺机外面。

5.4 混合料拌和

混合料应在中心拌合厂拌合, 可采用间歇式拌合设备, 所有拌合设备都应按比例 (重量比或体积比) 加料, 要准确配料。拌合厂设置在施工路段中间的路旁 (场地硬化处理后, 分隔贮存集料) , 不宜离的太远, 避免运输导致混合料离析。拌和要均匀, 含水量要略大于最佳值, 使混合料运到现场摊铺碾压时的水量不小于最佳值, 运距远时混合料的车箱应加覆盖, 以防水分损失过多。

5.5 混合料摊铺

⑴摊铺前, 应将下承层彻底清扫干净, 根据铺装层的厚度和要求达到的压实干密度, 计算每车混合料的摊铺面积;将混合料均匀地卸在路幅中央, 路幅宽时, 也可将混合料卸两行;用2台摊铺机将混合料按松铺厚度摊铺均匀, 摊铺机应连续、均匀、不间断摊铺。

⑵设一个3人小组, 携带一辆装有新拌混合料的小车, 跟在摊铺机后面, 及时清除粗集料窝和粗料带 (铲除粗料, 补以新的均匀混合料, 或补撒拌匀的水泥细集料混合料, 并与粗集料拌和均匀) , 消除粗细集料离析现象。

5.6 碾压

⑴整型后 (用静载压路机) , 当混合料的含水量等于或略大于最佳含水量时, 立即用18~20t压路机在基层全宽内进行碾压。碾压时, 应重叠1/2轮宽, 后轮必须超过两段的接缝处, 后轮压完路面全宽时, 即为一遍。应在规定的时间内碾压到要求的密实度, 同时没有明显的轮迹一般需碾压6~8遍, 压路机的碾压速度, 头两遍的碾压速度以采用1.5~1.7km/h为宜, 以后用2.0~2.5km/h碾压速度。

⑵整型后 (用振动压路机) , 当混合料的含水量不小于最佳含水量时, 立即用停振的振动压路机在全宽范围内先静压1~2遍, 然后打开振动器均匀压叠, 通常除路面的两侧应多压2~3遍外, 其余各部分碾压到的次数尽量相同。

⑶严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车。

⑷碾压过程中, 如有“弹簧”松散, 起皮等现象, 应及时翻开重新拌和 (如加少量的水泥或换新拌合料处理, 使其达到质量要求) 。水泥稳定碎石的表面应始终保持潮湿, 如表层蒸发过快, 应尽快洒少量的水。从加水拌和到碾压终了的时间应控制在2~3h内, 并应短于水泥的终凝时间。

5.7 接缝处理

⑴横缝的处理: (1) 当天两工作段的衔接处, 应搭接拌和, 即先施工的前一段尾部留5~8m不进行碾压, 待第二段施工时, 对前段积留下未压部分要再加部分水泥重新拌和, 并与第二段一起碾压。 (2) 应十分注意每天最后一段末端缝 (即工作缝) 的处理, 工作缝应成直线, 而且上下垂直, 将两根方木 (长度各为水泥稳定混合料层宽的1/2, 宽度30cm左右, 厚度与其压实度相同) 紧靠着已完成的稳定料, 以保护其边缘不至遭第二天工作时的机械破坏。

⑵纵缝的处理:纵缝应按下述方法处理:在一幅施工时, 在靠中央一侧用方木或钢模板作支撑, 方木或钢模板的高度与稳定土层的压实厚度相同;在铺筑另一幅时, 或养生结束后, 拆除支撑木 (或板) ;靠近第一幅的部分, 用人工清杂后进行摊铺, 然后进行整型碾压。

5.8 养生

每一段碾压完成后应立即开始养生, 不得延误, 并用粗麻布、草帘覆盖, 养生不得少于7d。

6 水稳碎石基层裂缝预防控制措施

水泥稳定碎石公路基层的裂缝一般有温差引起的温缩裂缝, 干缩应变引起的干缩裂缝、反射裂缝及外力破坏应变产生的疲劳裂纹等, 这些裂缝随龄期的增长而增加。从已成型的基础施工段落来看, 裂缝的出现和有规则, 一般12~15m左右出现一条横向裂缝, 而网状裂纹则比较少见。基层裂缝由于会对沥青面层造成反射裂缝或对应裂缝, 从而导致面层水下渗, 积聚在基层与面层之间, 在车轮荷载作用下形成动压, 基层中的细料在动水的不断冲刷下, 产生“唧泥”现象, 导致面层出现坑洞破坏。因此, 在施工中尽量减少裂缝的产生, 采取一些防止措施:

⑴集料级配稳定均匀, 0.5mm以下细料的质量应严格要求, 控制好其含量及塑性指数;

⑵水泥剂量控制在5%~6%之间, 在达到规定的强度下尽量采用水泥剂量低限;

⑶碾压时含水量不宜超过最佳含水量的1%;

⑷控制好下层的压实度、强度指标;

⑸碾压成型后养生及时周到防止忽干忽湿, 炎热多风天气多洒水及时补足散失水分;

⑹基层施工完毕后, 最好在7d后即进行下封层或喷撒透层油, 随后尽早铺筑沥青面层, 保证基层不继续失水, 引起干缩裂缝。

7 结语

综上所述, 高速公路水稳碎石基层施工质量的影响因素很多, 为确保工程质量, 应在工程勘探、技术设计、施工方案、工程管理等方面做到精心设计, 精心施工, 精心管理, 并根据当地的具体情况进行综合性比较与分析、严格执行规范规定, 控制各项技术指标, 确保公路基层施工质量。

参考文献

[1]JTJ034-2000, 公路路面基层施工技术规范[S]。

[2]JTJ057-94, 公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].

[3]JTJ034-2000, 公路路面基层施工技术规范[S].

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇3

摘要：公路作为重要的交通运输方式之一，其路基的施工将会直接关系到整个公路施工的质量，在此过程中，水稳碎石基础施工和试验检测技术将会直接关系到施工的质量。本文将从试验检测的目的及意义，影响强度的因素等方面进行分析，并提出了试验检测技术质量控制措施。

关键词：公路工程；水稳碎石；基层施工；试验检测

一、前言

在公路施工过程中，水稳碎石是其中十分重要的组成部分，将会直接关系到施工质量，其试验检测技术的好坏，对整个施工的安全和效益也会有着关键影响，在公路工程日渐增多的背景下，加强对其试验检测技术的探讨具有十分重要意义。

二、水稳碎石层质量检测的目的及影响强度的因素

1、检测的目的及意义

水稳碎石层是由水泥、粗细集料和水拌合的混合料经过运输、摊铺、压实、养生而成，其质量控制的最终目标是获得强度稳定性好、收縮变形小、无裂 缝的基层，而施工中的变异性如水泥剂量波动、级配改变、含水量变化、压实度差异等对水稳碎石层的质量都有影响。据相关研究，影响7d无侧限压抗压强度及90d劈裂强度的影响因素依次为水泥剂量、集料级配、压实度和含水量；影响干缩应变和干缩系数的影响因素依次为水泥剂量、集料级配、失水率和暴露时间。另外，工程上一般不直接以水泥的凝结时间进行施工时间控制，而引入了延迟时间这个概念，即混合料可以达到设计强度而从加水拌合到完成碾压成型的最长时间。因此，在公路水稳碎石层施工中可通过控制这些因素来确保施工质量。

2、影响强度的试验因素

干密度对强度影响很大，施工单位一般采用配比试验所得出最大密度定值。但是作为基层所采用的原材料一般都不是很稳定，材料变化没有体现出来，一方面不符合实际，另一方面没有能很好的控制施工。预定的干密度宜为当天混合料击实的干密度，测定混合料的干密度试验也是很快的完成的。建议压实度也采用此值，就不会出现路面不论怎么碾压，路面压实度也不满足的情况了。

制备方法 我国对无侧限强度试件应用的是静压法，在试验的过程中应严格遵守试验规程，试模两端的压柱应匀速的压入试模内，这样试件的两端密度才能达到一样，一组试件的强度变异性才可能小。

脱模时间的影响 水泥的初凝时间在3h以上，终凝在6h以上，过早的脱模会破坏其内部结构的形成，会影响其强度的形成，过早脱模有时就形不成整体。湿度、温度的影响 试件用塑料薄膜包复后宜放在标准养护室内，在北方应保持20±2℃，在南方地区应保持25±2℃，不论水泥混凝土还是水稳碎石，湿度和温度是试件强度形成不可缺少的条件，也是很重要的条件。

三、公路水稳碎石基层施工和试验检测技术要点

1、混合料的含水量检测

当混合料运到施工现场时，应该首先进行含水量检测，在施工现场进行含水量的试测方法，通常采用酒精法。先将蒸发器清洗干净后烘干，再称其质量设其为m1，然后取样本放在蒸发器中，再称蒸发器和样本的总质量设为m2，取适量酒精倒在样本上点燃，再对燃烧的酒精进行搅拌，通常需要燃烧两到三次，当酒精燃烧完冷却以后，现称蒸发器和试样的总质量设为m3。计算混合物材料的公式为w=（m2 - m3）*100/（m3 - m1）*100%。混合料的含水量一般与施工现场的温度、现场材料的温度、搅拌人员的技术水平和工作态度决定。如果混合料的含水量过小，集料就得和水泥争水，水泥就不能完全的水化和水解，水泥通常水化时所需要的水大约是水泥重量的20%左右，所以容易影响强度的形成，也能影响到现场的压实度，而含水量过大的话却容易造成翻浆。所以在搅拌时，要严格控制混合料的含水量。

2、水泥剂量的检测

每2000m2需要进行6次以上的检测，如果施工中发现异常也要随时进行检测。检测是采用EDTA滴定法进行试验，并需要与水泥的用量进行校核。试验时取规定质量的试样放入搪瓷杯中（稳定中、粗粒土约3000g，稳定细粒土约1000g），在杯内加入10%的氯化铵溶液，然后采用搅拌棒进行充分的搅拌5min，并静放10min；用移液管将上层的悬浮液吸取10ml，放到200ml容积的三角瓶中，用量管量取1.8%氢氧化钠溶液50ml倒入三角瓶中，然后加入约0.2g的钙红指示剂进行摇匀，当溶液呈红色时，用EDTA二钠标准液滴入直到呈现纯蓝色，同时记录EDTA二钠的使用量，根据EDTA的标准曲线就能够参考出灰剂的值。灰剂量控制通常受搅拌的时间、实际水泥的用量和混合料的出料量校核影响。如果剂量过小的话强度不达标，但灰剂量过大又会增加收缩裂缝的产生。在采用集中厂拌法施工时，水泥的剂量应该比试验确定的剂量略大0.5%，而且应该采用终凝的时间在6小时以上的32.5号的水泥。水泥稳定碎石的混合料一定要搅拌均匀，以确保水稳碎石的强度和稳定性能够瞧达到标准。如果混合料搅拌不均匀，当混合料发生离析时，水泥剂量少的地方强度就很难满足规范要求，而在水泥剂量多的地方就会产生裂缝，这就必须加强灰剂量的滴定力度，所以取样时，一定要有代表性，不合格一定要在搅拌场进行处理。

3、级配筛分

级配在每2000平方米或者当观察发现异常时，应该进行检测，级配应该完全符合设计需要。要按四分法进行采集和试样，烘干以后需要用标准的筛进行筛试验，然后根据筛子上的剩余物的质量和试样的总量，计算各筛上的分计筛余的百分率、累计筛余的百分率和通过筛分量的试验参数。材料的堆放是否紧凑或者各种材料上料的转速变化是影响级配控制的是主要因素。而级配的质量又会直接的影响到水泥稳定碎石的密实度和压实度。所以要进行级配试验时，一定要严格控制。

4、压实度的试验检测

每2000平方米或者在某个作业段应该检测6次。检测时，在检测点凿开直径与灌砂筒一致，深度为测定厚度的圆洞，并将洞凿松，取出材料称出总的重量，在进行凿开作业时要注意凿松的材料不丢失，并测出其含水量，把灌砂筒的下口对准试洞，并打开筒的开关直到砂不再下滑为止。称出洞内砂的质量；按公式计算其湿密度和干密度，最后确定其压实度。影响压实度控制的主要因素为碾压的厚度、碾压的遍数以及碾压的机械型号。而压实度又是公路质量的主要保障，一般情况下压实的厚度应该为10cm～20cm之间。压实度的检测要在碾压施工完成之后及时进行。

四、水泥稳定碎石基层质量控制要点

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

2、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。

五、结束语

公路工程水稳碎石的基层施工及其试验检测技术，是整个施工过程中一个十分重要的环节，在此过程中，要不断提高施工人员的综合素质，提升试验检测水平，改善试验检测方法，从而确保整个施工的质量，确保公路运行的安全。

参考文献：

[1] JTJ 034-2000.公路路面基层施工技术规范

[2] JTG E51-2009.公路工程无机结合料稳定材料试验规程

[3] JTG F80/1-2004.公路工程质量检验评定标准

[4]薄立明；水泥稳定碎石压实度控制和碾压组合方式[J]；现代交通技术；2011年01期

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇4

水泥稳定碎石半刚性基层是我国常用的基层结构形式,但由于设计强度高易导致其开裂并形成面层反射裂缝,从而造成沥青路面较严重的损害.依托S320沿江公路铜陵段路面改建工程的实例,文章系统地介绍了这种半柔性基层材料的性能、组成设计及施工工艺过程,为半柔性基层的`推广应用提供可借鍪的经验.

作 者：朱 谭宜飞  作者单位：朱(安徽交通职业技术学院,安徽,合肥,230051)

谭宜飞(六安交通公路实业有限公司,安徽,六安,237000)

刊 名：安徽建筑 英文刊名：ANHUI ARCHITECTURE 年，卷(期)：2009 16(3) 分类号：U418.8 U416.214 关键词：乳化沥青-水泥稳定碎石材料   配合比设计   施工控制  

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇5

根据某旅游公路采用同步碎石封层进行路面预防性养护的工程实例,对施工后出现的`纵向条纹和表面松散和剥落等问题进行了深入分析,探讨了其产生的原因所在,同时,指出了同步碎石路面施工中值得改进的地方,旨在为同步碎石路面的进一步研究提供参考.

作 者：梁维广 黄斌宇 作者单位：梁维广(广西交通厅交通基建管理局)

黄斌宇(广西贵港公路管理局)

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇6

多碎石沥青混凝土在高速公路上的应用

多碎石沥青混凝土是粗集料断级配沥青混凝土中的一种.它从1988年诞生到目前经历了20多年.在这个艰难漫长的`岁月中,它冲破重重阻力,像一颗充满生机和活力的幼苗,逐渐成长,现已趋向成熟.至今已在多公里高速公路上应用.作为解决高速公路抗滑性能不足的养护措施.

作 者：孙洪坤 作者单位：黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司,黑龙江,安达,151401刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(3)分类号：U4关键词：多碎石沥青混凝土 高速公路 应用

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇7

根据施工总结的经验, 就如何减少水稳碎石基层裂缝的主要环节做简单的介绍:

1 首先把好原材料关

原材料质量的好坏, 是保证工程质量的根本。浙江省实行原材料准入制度, 碎石选择含泥量小, 颗粒稳定无杂物, 其技术指标为:最大粒径为31.5mm, 压碎值应不大于28%, 针片状含量不宜大于15%, 集料中小于0.6mm的颗粒必须做液限和塑性指数试验, 要求液限小于28%, 塑性指数<9。

水泥采用的是32.5级低标号路用缓凝水泥。28天水泥胶砂抗压强度严格控制在32.5~37.5Mpa之间, 水泥初凝时间不小于5小时, 终凝时间8个小时左右, 且不大于10小时。这样就减少了因含泥量偏大、水泥强度偏高而产生的裂缝。

2 配合比设计———控制最大粒径, 级配稍微偏粗

水稳碎石基层的级配要尽可能控制在规范级配范围中值偏下, 且在范围以内。水泥采用低标号缓凝水泥。

为了获得较理想的配合比, 我们在原材料统一的情况下, 同时做了三种不同的级配:一种在规范级配范围中值偏上且在上限以内;另一种尽可能接近中值;再一种就是在规范级配范围中值偏下且在下限以内。针对这三种不同的级配, 我们分别进行了不同水泥剂量的击实和无侧限抗压强度试验, 最终均取4.5%的水泥剂量为最佳剂量。7天无侧限抗压强度均大于3.5Mpa, 且三种级配相差不大;然后我们又以中间级配为标准, 用28天水泥胶砂强度为43.2Mpa的普通水泥进行了击实和无侧限抗压试验, 发现其4.0%的水泥剂量为最佳剂量, 7天强度大于3.5Mpa。

针对以上四种情况, 我们均采用4.5%的水泥剂量, 分别进行了100m水稳碎石基层试验段的摊铺。并采用了同样的压实工艺和养生措施。观察7天后的结果, 发现用早期强度较高的普通水泥做的试验段和级配偏细的用特制水泥做的试验段上均有不同程度的横向线形裂缝, 另两种情况未见异常。28天后, 对未见异常的两种试验段进行清扫和洒水湿润, 发现级配接近中值的试验段表面, 局部有轻微的线形水迹, 而级配偏粗的试验段则表现良好。

3 不同软基处理形式界面的处理

杭浦高速公路位于杭嘉湖平原, 全线软土地基地段约为70%, 软土厚度深, 全线根据不同的地质条件采取的处理方法各不相同, 各种处理方式的界面数量众多, 沉降情况各不相同, 交界面水稳碎石裂缝的防治更是重中之重, 我们采取了在交界面加铺一层高强涤纶丝土工格栅的方法解决, 土工格栅技术要求延伸率≤10%, 纵向抗拉强度≥50KN/m, 横向抗拉强度≥35KN/m。铺设方法为:有软基处理过渡段的按2/3长度铺设在过渡段范围 (一般为复合地基处理) , 1/3长度铺设在相邻软基处理范围;没有过渡段的以交界处为中心对称铺设, 取得了良好的效果。

4 拌和与摊铺

杭浦高速公路路面施工, 采用稳定粒料拌和机进行水稳碎石混合料的生产。正式生产前, 先进行拌和机调试, 调试过程中应扣除原材料自身的含水量, 以确保混合料的配合比不变。然后绘出各种原材料在一定料门开度下的转速流量曲线, 根据混合料配比确定各种原材料配料皮带的转速, 进行试生产。当混合料的各项指标均达到目标配比的要求后, 再进行正式生产。铺筑试验段, 测定松铺系数, 摊铺机施工时的松铺系数在1.25~1.35之间, 但不同的摊铺机具有不同的振实系数, 应分别测定。在施工时应当测定准确, 以免造成标高控制不准。压实遍数应严格按照施工指导意见推荐的压实工艺进行压实, 工地配备足够的压实设备, 并在尽量短时间内碾压完成, 使压实度一次检测合格。生产过程中, 要根据天气变化及时调整混合料的含水量, 含水量应等于最佳含水量加上水泥水化的用水量 (约为1%) , 施工时测定的含水量一般要比实际的小, 因为测定含水量时, 部分水与水泥反应形成结晶水, 因此含水量略高于最佳含水量也有利于强度的形成。故使摊平后的含水量均匀且略高于最佳含水量。

摊铺前应将路面底基层清扫干净, 并洒水保持地面湿润, 但不应积水。

调整好传感器臂与导向控制线的关系, 严格控制基层厚度和高程, 保证路拱横坡满足设计要求。

摊铺前应事先挂好钢丝绳, 采用钢丝绳控制标高, 钢钎选用具有较大刚度的 (直径16~18mm) 光圆钢筋进行加工, 并配固定架。固定架采用丝扣为好, 便于拆卸和调整标高, 钢钎长度60~70cm, 钢丝绳采用3mm为好, 不宜过大也不宜过小, 另配两套紧线器, 将钢丝绳拉紧固定, 钢钎一般以10米一个断面, 间距大, 容易产生悬链, 间距太小则增加了工作量, 测量跟不上, 遇有平曲线路段, 应加密钢钎, 采用5m一个断面, 钢钎应打设在离铺设宽度以外30~40cm处, 以防止与施工机械碰撞, 或由于机械的振动, 造成钢丝的跳动, 而干扰摊铺机自动找平系统。在铺料时, 严禁人为造成的对钢丝绳的干扰。

摊铺机应连续摊铺, 如拌和机生产能力小, 在用摊铺机摊铺时, 应采用最低的速度摊铺, 禁止摊铺停机待料。摊铺机的螺旋布料器应有三分之二埋入混合料中。

在摊铺机后面设专人消除细集料离析现象, 特别应该铲除局部粗集料“窝”并用新拌混合料填补, 以确保配比稳定统一。

5 碾压

在摊铺机摊铺之后, 应紧跟压路机进行碾压。一次碾压长度一般为50~80m, 碾压段落必须层次分明, 设置明显的分界标志。碾压应遵循生产试验路段确定的程序与工艺。注意稳压要充分, 振压不起浪、不推移。压实时, 按照稳压→轻振碾压→重振碾压→胶轮稳压的程序, 直到无轮迹为止。压路机碾压时重叠1/2轮宽。压路机换挡要轻且平顺, 严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头和急刹车, 以保证水泥稳定碎石层表面不受破坏。碾压应在水泥终凝前及试验确定的延迟时间内完成, 并达到要求的压实度, 同时没有明显的轮迹。压路机碾压时, 建议行驶速度, 第一遍为1.5~1.7km/h, 以后各遍应为1.8~2.2km/h。为保证水泥碎石基层边缘强度, 应有一定的超宽。碾压达到遍数后, 及时检测压实度, 如果压实度没有达到规范要求则继续补压, 但补压时间与前面拌合碾压时间之和不能超过水泥的终凝时间。

6 检测

碾压结束后, 及时进行压实度检测, 对压实度不符合要求的要立即进行处理, 以保证其结构的整体性。

7 养生

碾压结束后, 采用可透气保水的土工材料进行覆盖并用水车保水养生7天, 始终保持表面湿润。7天后揭除覆盖物, 还要继续洒水养生7天, 且每天上午、下午至少洒水两次。及时有效的养生也可减少温缩或干缩裂缝。在养生期内加覆盖层以前, 应尽可能禁止车辆通行, 遇有不可避免的车辆也必须遵循轻车慢速行驶的原则, 否则将导致水泥稳定碎石面层松散、剥落, 形成坑洼。洒水养生期间, 严禁其它车辆通行。

结语

通过对已完成的杭浦高速公路有关路段的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, 平均压实度及最低压实度均能满足《公路工程质量检验评定标准》。说明水稳碎石基层在软基路段只要严格按要求施工, 完全能够保证工程质量。

参考文献

[1]JTJ034-2000, 公路路面基层施工技术规范[S].

[2]JTJ057-94, 公路无机结合料稳定材料试验规程[S].

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇8

关键词：道路工程,振动成型法,水泥稳定碎石,施工质量控制

工程应用表明, 采用振动法水泥稳定碎石基层成型方式, 以振动击实确定的最佳含水量、最大干密度作为现场施工质量控制标准更为合理[1]。振动成型法设计的水泥稳定碎石混合料具有水泥剂量低、密度大的特点, 能够在保证基层强度要求的前提下, 有效地减少基层收缩裂缝的发生[2]。河南省某高速公路路面基层采用振动成型法进行水泥稳定碎石的设计, 在施工过程中总结出与之相匹配的碾压工艺, 取得了良好的使用效果。

1 水泥稳定碎石混合料振动成型参数

压实过程是压路机和被压材料发生复杂的相互动态作用的过程, 因而对压路机的特性研究不能脱离被压实材料, 应将振动压路机和被压材料作为一个闭环系统[3]。主要取决于如下2点。

1) 被压实材料内部颗粒处于运动状态。机械振动使得被压实材料间的摩阻力由初始的静摩擦状态逐渐转变为动摩擦状态, 在这种状态下颗粒间的摩阻力大为降低, 为颗粒的运动创造了十分有利的条件, 使得材料变得容易压实。

2) 振动压路机施加在被压实材料上的压力与剪应力。振动压路机是依靠振动轮的高频振动, 产生冲击波, 使材料产生共振, 材料的内摩阻力大为降低, 再利用压路机的自重和冲击力将材料压实, 使材料的深层得到压实, 压实能力大大优于静作用压路机[4]。

影响振动压路机压实效果的主要因素有:振动参数、结构参数、材料因素、碾压工艺、碾压层厚度、碾压遍数、地基和下承层的强度等, 诸多影响因素之中, 只有振动参数与振动成型压实机械直接相关。振动参数包括:振动频率、振幅、振块质量和振动时间。根据天津市市政工程研究院的研究成果[5], 确定水泥稳定碎石混合料振动成型参数为:振动频率30 Hz, 偏心块夹角30°, 激振力7 612 N, 静面压力140 k Pa, 振幅1.4 mm, 振动总时间2 min。

2 配合比设计

2.1 原材料性质分析

2.1.1 水泥

工程所用水泥的主要指标[6]如表1所示。

2.1.2 集料

工程所用集料的压碎值指标[7]如表2所示。

%

2.2 矿料级配设计

依据工程不同规格矿料筛分结果, 以级配范围中值为目标, 通过计算机试算使所设计的矿料级配与级配中值达到最佳拟合效果, 最终确定工程矿料配合比和矿料级配设计曲线。工程设计级配如表3、图1所示。

mm

由表3、图1可以看出, 工程目标设计级配接近设计级配范围的中值, 满足设计要求。

2.3 混合料最佳含水率、最大干密度

重型击实和振动击实方法确定的混合料最佳含水率、最大干密度结果[8]如表4所示。

从表4可以看出:在水泥剂量相同时, 振动法得出的最佳含水量均低于静压法的最佳含水量, 但是影响不显著被试验误差所掩盖。振动法确定的最大干密度均大于重型击实法确定的最大干密度, 振动击实的最大干密度与重型击实确定的最大干密度关系为ρ振动击实=1.034~1.038ρ重型击实。振动击实之所以确定的最大干密度较重型击实大, 基本可归结为如下2点。

1) 对材料施加冲击力, 使被压材料之间的摩擦力由初始的静摩擦状态逐渐进入到动摩擦状态, 材料间的摩擦阻力减小, 而且由于共振的作用, 当振动压路机的振动频率和被压材料的固有频率一致时, 被压材料的受迫运动最大, 材料最易被压实。

2) 由于振动使被压材料易于移动, 颗粒之间相互填充, 使得材料更易密实。

2.4 7 d无侧限抗压强度试验

将混合料在振动击实试验方法确定的最佳含水率与最大干密度下, 分别用振动和静压成型圆柱形试件, 振动成型试件和静压成型试件的压实度为振动击实试验确定的各种混合料最大干密度的98%, 尺寸为φ15 cm×15 cm。按试验标准方法进行试验, 试验结果如表5所示。

从表5可以看出:在最佳含水率、最大干密度与压实度相同的情况下, 振动成型试件的强度要比静压成型试件的强度高, 为1.4~2.0倍。这是因为水泥稳定碎石混合料在振动与冲击作用下, 材料处于振动状态, 减小了材料间的摩擦力和黏结力, 颗粒更容易移动到密实状态, 出现了相互填充现象, 材料内骨架颗粒之间相互嵌挤所产生的内摩擦阻力和结合料与骨料的黏结力都很大, 具有较高的承载能力和稳定性。而对于静力压实, 在材料松散状态时, 必须使静力压实引起的应力超过材料的剪切破坏应力, 迫使粗集料破碎达到密实稳定状态。这种压实导致预计的级配退化, 粗颗粒减少, 没有形成骨架, 其承载能力和稳定性相对较低。根据振动成型法试验结果:比较95%概率的强度值Rc0.95和设计强度值Rd, 水泥剂量取4.0%、4.5%或5.0%时, 振动成型试件的95%概率的强度值Rc0.95均大于上基层设计强度值Rd≥4.0 MPa, 即满足R (1-ZaCv) ≥Rd的要求。从工程经济性和现场拌和、施工工艺考虑, 基层水泥稳定碎石的水泥剂量确定为水泥∶级配碎石=4.5∶100。

3 施工工艺

3.1 施工要求

水泥稳定碎石各层摊铺厚度及压实度要求如表6所示。

3.2 碾压工艺

1) 1标。碾压前, 严格控制混合料的含水量, 应在最佳含水量的0.5%至1.0%之间。及时碾压, 根据现场情况, 摊铺长度达到40~50 m时, 采用12 t钢轮压路机在全宽范围内稳压1遍, 速度宜慢, 控制在1.5~2.0 km/h;复压选用20 t振动压路机弱振第2遍、重振3遍, 速度为2 km/h, 平均压实度达到98%以上;采用25 t振动压路机强振第4遍, 速度为2 km/h, 平均压实度达到98.9%, 且单点压实度均≥98%;用20 t振动压路机不开振动静压1遍消除轮迹, 用胶轮压路机光面、表面平整、密实、无坑洼、无明显离析。

2) 2标。根据现场情况, 摊铺长度达到40~50 m时, 用YZ12型双钢轮压路机在全宽范围内静压1~2遍。碾压前, 严格控制混合料的含水量, 应在最佳含水量的1%至2%之间。

复压采用YZC-20型20 t单钢轮压路机振动压实2~4遍;采用YZC-22型单钢轮压路机振压2~3遍, 采用YZC28型单钢轮压路机往返振动碾压2~3遍, 再采用YL26型胶轮压路机振压收面1~2遍后开始检测压实度, 碾压至不小于最大干密度的98%为止。用胶轮压路机碾压收面、消除轮迹。碾压速度前两遍采用1.5~2.0 km/h, 其后采用2.0~2.5 km/h, 每次碾压与上次碾压重叠1/2轮。

3) 3标。试铺段初压采用DD110双钢轮静压1遍, 再振压1遍;碾压速度1.5~1.7 km/h。复压采用3台单钢轮振动压路机碾压, 其中, XS202L单钢轮振动压路机各碾压2遍, SD160单钢轮振动压路机碾压1遍;碾压速度2.0~2.5 km/h。终压采用XP260胶轮压路机, 静压2遍;碾压速度1.5~1.7 km/h, 以消除表面轮迹。

4 基层施工质量监控及检测数据统计分析

4.1 矿料级配

水泥稳定碎石矿料级配控制要求其级配关键筛孔19 mm、4.75 mm和0.075 mm通过率接近设计的目标级配, 其差值应控制在+2~-4范围内。由表7级配统计结果可见, 水泥稳定碎石矿料级配关键筛孔19 mm、4.75 mm和0.075 mm的平均通过率与其目标级配的差值较小, 最大差值仅为-2.0, 而且质量通过率的标准差≤5.0%, 满足规范控制要求, 表明施工过程中水泥稳定碎石的级配控制良好。

4.2 水泥剂量

水泥剂量是影响混合料强度等路用性能的关键, 水泥剂量低, 基层无法形成板体、取出完整芯样;水泥剂量过高, 基层强度大, 易出现裂缝, 进而影响路面结构性能。从表8水泥剂量统计结果得出, 水泥稳定碎石混合料水泥剂量的平均值与施工控制要求值的差在0.5以内, 标准差均<0.3%, 变异系数<5.6%, 表明在施工过程中水泥剂量控制稳定。

4.3 含水量

水泥稳定碎石含水量的大小关系到现场摊铺、碾压效果。

从表9含水量统计结果得出, 水泥稳定碎石混合料现场含水量的平均值与施工含水量控制要求值的差值在0.3%以内, 且标准差均<0.5%, 变异系数<8.9%, 表明在施工过程中水泥稳定碎石含水量控制稳定, 有利于现场施工的碾压效果。

%

4.4 压实度

压实度是保证路面基层形成强度的重要因素, 规范要求控制值为98%, 由表10压实度统计结果得出, 各标段基层的压实度平均值均大于规范要求控制值, 其标准差、变异系数均<0.5%、整个基层压实度均匀。这说明以振动击实试验确定的最大干密度作为压实度控制指标是可行的, 与现场压实设备的压实功是相匹配的。

%

4.5 7 d无侧限抗压强度试验

混合料的7 d无侧限抗压强度是衡量水泥稳定碎石混合料强度性能的基本指标, 由表11统计结果得出, 水稳基层无侧限抗压强度的平均值均大于其强度特征值, 满足设计要求, 其标准差<1.1%、变异系数<15.1%, 说明整个基层的整体强度较高, 且分布较为均匀。

4.6 基层的表面构造

由于各标段严格控制水泥稳定碎石的现场含水量、水泥剂量和级配, 基层表面构造效果很好, 粗细颗粒摆布均匀, 且有明显的粗糙感。这种表面不仅有助于透层油的下渗, 而且可增强面层与基层的粘结, 改善层间抗剪力, 提高整个路面结构的路用性能。

4.7 现场取芯检验

通过现场芯样的形貌, 能得出芯样的完整性, 骨料分布的均匀性以及级配合理性等 (见图2) 。

4.8 裂缝调查

基层施工2个月后, 对全线各标段基层进行了裂缝普查, 普查结果显示, 振动法设计的水泥稳定碎石混合料具有明显的抗裂性能, 双幅超过40 km的基层仅12条裂缝, 最小间距仅为50 m。

5 结语

1) 以实际工程为依托, 采用振动试验方法设计水泥稳定碎石混合料, 总结出与之相匹配的碾压工艺, 取得了良好的使用效果

2) 采用振动成型方式能够最大限度地模拟基层施工条件, 以振动击实确定的最佳含水量、最大干密度作为现场施工质量控制标准更为合理。

3) 从现场钻取的芯样表观来看, 水泥稳定碎石骨架密实结构形成情况良好。

4) 从裂缝调查来看, 采用振动成型方法设计的水泥稳定碎石抗裂性能明显改善, 所铺筑的基层收缩裂缝明显减少。

5) 从各标段的检测数据及现场施工情况分析得出:水泥稳定粒料基层施工应配备足够吨位和数量的压路机, 对于单向双车道路面宜配置≥5台性能良好的压路机, 其中自重>20 t的单钢轮振动压路机≥2台, 自重>30 t的轮胎压路机≥2台, 自重18 t以上三钢轮压路机≥1台。根据路面宽度适当增减压路机数量。

参考文献

[1]陈磊.水泥稳定碎石振动试验方法研究[D].西安:长安大学, 2009.

[2]蒋应军.水泥稳定碎石收缩裂缝防治研究[D].西安:长安大学, 2001.

[3]李美江.道路材料振动压实特性研究[D].西安:长安大学, 2002.

[4]荆农.沥青路面机械化施工[M].北京:人民交通出版社, 2005.

[5]天津市市政工程研究院.半刚性基层抗裂技术研究[R].天津:天津市市政工程研究院, 2004.

[6]交通部公路科学研究所.JTG E30—2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].北京:人民交通出版社, 2005.

[7]交通部公路科学研究所.JTG E42—2005公路工程集料试验规程[S].北京:人民交通出版社, 2005.

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇9

近年来,水泥稳定碎石基层裂缝问题日益突显,人们开始尝试用多种方法减少水泥稳定碎石基层裂缝,其中主要有以下两方面:1)降低水泥剂量,从降低水泥稳定基层的模量着手;2)采用柔性基层。沧州市市政工程公司近几年在这方面做了大量的研究。2009年,在室内试验的基础上,在城市道路纬三东路道路基层采用了低水泥剂量并掺加RAP料的低剂量复合水稳的试应用,效果良好。

1 工程概况

纬三东路为沧州市东西方向主干路,全长快车道宽24 m,全长702 m,路面结构采用两步30 cm灰土+18 cm水泥稳定基层+下封层+6 cm中粒式+4 cm细粒式沥青混凝土面层,水泥稳定基层设计强度1.5 MPa～2.5 MPa。

2 原材料

2.1 RAP料

RAP料(Reclaimed Asphalt Pavement):本工程所用的RAP料是由铣刨机对旧沥青路面进行铣刨后回收的混合料。回收后同一类的RAP料堆进行充分混合,在使用前进行破碎、筛分处理,并将破碎筛分后的RAP料分类存放以减小材料的变异性。

2.2 水泥

水泥:沧州“神狮”牌水泥,在纬三东路道路工程中的水稳基层中选择了“神狮”牌P.S32.5硅酸盐水泥。

2.3 集料

在纬三东路道路工程中,水泥稳定集料采用的是20%新集料和80%RAP料混合的复合集料。新集料规格为10 mm～30 mm,RAP料为通过铣刨机回收的旧沥青路面铣刨料,其筛分试验结果如表1所示。

3 配合比设计

在施工前首先进行了水泥稳定碎石组成设计,按照3.0%,4.0%,5.0%三个水泥剂量进行了标准击实试验和无侧限抗压强度试验。试验结果见表2。

试验结果:三个不同水泥剂量的无侧限抗压强度能够达到设计要求。综合考虑温缩裂缝和经济因素,最终确定配合比为水泥∶碎石=3.0∶100,最佳含水量为6.0%,最佳干密度为2.30 g/cm3。

4 生产过程控制

4.1 混合料的含水量

含水量的大小直接影响到水稳基层压实度的保证和裂缝的产生。含水量偏小,基层表面容易松散、离析,难以压实;含水量偏大,碾压易粘轮,表面翻浆,而且基层成型后水分散失越多,越容易出现干缩裂缝。考虑到混合料在运输过程中有水分散失,在运输车辆上加设了土工布进行覆盖。另外,纬三东路道路工程是春季施工,大风天气居多,水分蒸发很快,因此施工过程中含水量控制在比最佳含水量大1%左右,即生产含水量为7.0%。同时,施工现场设专人实时观察检测混合料的含水量,当现场的含水量出现异常时,及时通知拌合厂调整含水量。

4.2 混合料拌和

由于掺加水泥剂量小,拌和时必须保证水泥连续均匀掺加,拌和必须要充分、均匀、稳定。拌合时间不足、拌和不均匀,易出现粗细料集中、离析等现象。在纬三东路道路工程中,采用的是厂拌法,拌合设备能够准确的控制各种材料的用量。另外,拌合现场设有专人随时检测水泥用量、含水量和各种集料的配比,保证了水稳混合料的质量。

5 施工过程控制

5.1 混合料摊铺与压实

混合料到场后要做到及时摊铺、及时碾压,尽量缩短从加水拌和到碾压终了的时间,在施工时可尽量采用多台摊铺机平行作业,同时要准备充足的压实设备,这样既能加快施工进程,又可以减少混合料的离析。根据以上措施要求,在纬三东路道路工程水稳施工中,混合料到场后,由ABG-423和中国镇江两台摊铺机一前一后联合摊铺,碾压组合为一台PT-240R胶轮压路机+一台YZ26E单钢轮振动压路机+两台26 t三轮压路机,碾压遍数及顺序为:先由胶轮压路机碾压2遍,然后单钢轮振动压路机振压4遍,最后由两台三轮压路机联合静压4遍,现场跟踪检测压实度、水泥剂量,出现异常马上进行处理,通过对该工程的跟踪观察,得出水泥稳定复合集料如下结论:施工过程与常规水泥稳定碎石相同,因为掺加了旧沥青路面铣刨料,混合料比常见的水泥稳定碎石颜色偏黑,其他外观与常规水泥稳定碎石无差别。

5.2 基层养生

碾压完毕后喷洒透层油、洒水养生,养生期不能少于7 d,养生期内保持表面湿润。在铺筑沥青面层之前尽量封闭交通,以减少车辆荷载的影响,并尽快铺筑面层。在铺筑面层前要对水稳基层彻底清扫,并进行下封层施工,加强基层与面层之间的结合。

5.3 指标检测

施工过程中,取拌合现场和施工现场的混合料检测,水泥剂量均为3.1%,含水量5.8%,现场检测压实度为98%。24 h后,检测水稳基层外观质量良好,无脱粒、松散的现象,7 d后进行钻芯检测,共钻取两个芯样,芯样均完整,上表面平整,下表面稍有凹凸,切割面有轻微掉渣现象,对芯样进行室内修整后检测无侧限抗压强度分别为2.0 MPa和1.76 MPa,满足1.5 MPa～2.5 MPa要求。

6 结语

纬三东路道路工程竣工通车将近一年,目前能够目测到的由于水稳基层裂缝反射到面层的横向贯通裂缝不超过10条。从使用结果来看,低水泥剂量复合水稳的应用效果非常好。

降低水泥用量并用柔性材料RAP料代替部分新集料,有效地降低了水稳基层的模量,大大减少了产生裂缝的可能性,进而减少沥青面层的反射裂缝。同时,节约了水泥和新集料,提高旧料的利用率,降低了生产成本,还有效地保护了环境,与当前倡导的绿色施工和可持续发展相协调,值得推广使用。

摘要：在室内试验的基础上,对低水泥剂量复合水稳进行了工程实际应用,介绍了低剂量复合水稳基层的原材料、配合比和质量控制措施,展望了低水泥剂量复合水稳在道路基层中应用的前景,以期指导实践。

水稳碎石基层在公路工程中的应用 篇10

国道316线杨店至江洛地震灾后恢复重建工程, 是甘肃省国省干线公路地震灾后恢复重建项目一期工程的重点项目, 该项目路线总体呈东西走向, 起点为陕甘两省养护交接的K2379+000处, 途径杨店、灵官殿、两当县城、杏树垭、石佛、徽县县城、银杏、伏家镇、游龙川、终点为江洛镇, 全长97.965Km。本项目公路曾于1972年首次进行过改造, 并做渣油表处, 后经几次改造和罩面基本达到山岭重丘区三级公路标准, 5·12地震发生以后, 部分路段坍塌滑坡频发, 路基翻浆、路面坑槽等病害严重, 影响和阻碍了陇南地区的抗震救灾和恢复重建运送物资通道的畅通, 加之部分路段平纵线形超标, 交通事故频繁发生, 本次设计对柏垭子梁、徽县过境段、架子山等进行了改线设计, 其余路段部分裁弯取直以提高技术标准和通行能力。

江洛至徽县段位于徽县境内, 起点位于银杏乡G316线K2440+000m处, 终点位于江洛镇丁字路口与江武路相接, 桩号K2477+146m。根据设计, 本项目采用二级公路技术标准重建, 设计速度为40Km/h, 困难路段采用30Km/h, 路基宽8.5~10m。由于本项目沿线地处嘉陵江上游的游龙河流域, 河流均为常年流水, 沿线河床能采筛的砂砾细集料偏多, 级配差, 考虑到原有旧路的主要病害是由基层强度不足引起, 所以设计中考虑加大基层强度设计, 对路面基层设计20cm厚的水泥稳定碎石, 对改线新建路段增加20cm厚水泥稳定砂砾底基层。路面上层设计为3cm厚沥青砼, 下面层设计为5cm厚热拌沥青碎石。

2 水泥稳定碎石在该项目施工中的适用性

国道316线是甘肃省南部通往东南沿海省份的重要通道, 昼夜交通量达8605辆;项目沿线属暖温带大陆性气候, 年降雨量较大, 平均在782mm左右, 而且7~9月份集中了年降雨的50%以上, 在施工时要克服边通车边施工和雨季施工的两大难题。

水泥稳定碎石属于半刚性板体结构, 是以级配碎石作为骨料, 并采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料空隙的一种结构。其实强度主要靠碎石间的嵌挤锁结作用实现, 同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。其优于其他稳定类材料的特点是初期强度高, 并且随着龄期的增加会很快结成板体, 因而具有较高的强度、抗渗度和抗冻性, 而且水泥稳定碎石成型后雨天不产生泥泞, 表面结实, 有利于短期内恢复通车和提高施工速度, 加之沿线石料丰富, 可用作加工不同规格的碎石。由于以上特点从施工角度分析来看水泥稳定碎石是本段公路恢复重建工程中十分理想的基层结构形式。

3 水泥稳定碎石的配合比控制

(1) 根据设计要求, 水泥稳定碎石配合比按照《公路路面基层施工技术规范》中规定的2号级配配比, 见表1。

在施工前将石料破碎、筛分成三个不同粒径范围的规格, 即粒径16~31.5mm碎石、5~20mm碎石和石屑。经试验室取样试配, 三种集料的掺配比确定为35:17:48, 掺配后合成级配符合2号级配范围, 见表2。

3.2 水泥剂量的试验确定

规范要求二级公路水泥稳定土基层试件在规定温度下保湿养生6d, 浸水24h后浸水抗压强度为2.5~3MPa, 设计要求基层7d浸水抗压强度为3MPa, 基层压实度不小于97%。试验室采用宝鸡众喜水泥有限公司生产的P.C32.5号水泥, 按以上要求以不同的水泥剂量做出7d无侧限抗压强度 (见表3) 。

将测得的无侧限抗压强度值与其相应的水泥剂量进行线性回归, 得出关系式

式中:X—水泥剂量 (%)

Rc—组内无侧限抗压强度平均值 (MPa)

根据《规范》规定, 室内实验结果的平均抗压强度Rc还应满足公式Rc≥Rd (1-Za Cv) 的要求, 其中Rd取值3MPa, Za取1.645, Cv取各试验值的最大值8.6%, 则可计算出【Rc】=3/ (1-1.645×8.6%) =3.494MPa, 将此值代入上述回归关系式可得出水泥剂量为4.12%。《规范》规定, 工地采用集中厂拌法施工时, 实际采用的水泥剂量应比试验室确定的剂量多0.5%, 故最后确定该水泥稳定碎石混合料的施工水泥剂量为4.62%。

4 原材料的质量控制

严把材料质量关是保证工程质量的基础和重要环节。水泥稳定碎石路面基层的原材料主要有水泥、粗集料、细集料和石屑。为了控制原材料质量, 应对各类原材料的料源进行提前确定和检查, 在使用过程中按照规定频率抽样检验, 杜绝不合格原材料进入施工现场。

4.1 水泥

水泥作为结合料的一种稳定剂, 其质量控制是很重要的。应选用终凝时间较长或标号较低 (32.5级) 的水泥, 本项目选用的宝鸡众喜水泥有限公司生产的众喜牌P.C32.5水泥, 属于复合型普通硅酸盐水泥, 经检验其初凝时间140min以上, 终凝时间在240min以上, 其他各项强度指标均能满足规范要求。

4.2 集料

级配碎石的最大粒径不宜大于37.5mm。碎石的压碎值应不大于28%、坚固性不大于8%、针片状碎石的比例不大于20%、0.075mm以下颗粒含量小于7%、液限小于25、塑性指数小于9, 单级配范围应符合级配范围要求, 并保持稳定。不同规格的石料要分别堆放。

5 水泥稳定基层铺筑过程中的质量控制

5.1 准备下承层

其主要工作是对下承层顶面的所有浮土、杂物全部清除, 在基层铺筑前对下承层洒水润湿。

5.2 施工放样

在已经完成的路肩硬化带伸缩缝处, 按照设计标高和松铺系数计算出松铺高程并每10m钉桩、抄平、挂钢丝绳, 作为摊铺机摊铺厚度的控制基准线。

5.3 水泥稳定碎石混合料拌和

(1) 在正式拌制混合料之前, 先调试稳拌设备, 使混合料的颗粒组成和含水量都达到规定的要求。施工中所用的WBC-500型拌合站, 配料系统采用比较先进的电子秤量控制技术, 在控制室调试好各种集料的配料数据, 现场进行试验验证后方可开始正式拌料。

(2) 拌和时含水量的控制要根据集料内实际含水量和施工时气温进行调整确定, 在气温高蒸发量大时宜高于最佳含水量0.5~1%, 以补偿后续工序的水分损失。

(3) 拌和好的成品混合料应随时用肉眼观察以色泽一致, 粒料均匀为宜。

5.4 混合料的运输

因基层施工工作面宽度仅7.7m, 并且要在施工中保持半幅通车, 大型车辆在工作面上调头比较困难, 所以运输车辆宜采用吨位在8~12吨以内的单桥自卸运输车, 在装料、卸料和运输过程中要避免集料的离析和水分蒸发, 采用防雨布覆盖。混合料在倒车喂料时, 要避免运料车撞击摊铺机。运输车辆的数量按照现场、拌和厂各有4辆, 再加中途运输车辆考虑, 以10~12辆为宜。

5.5 混合料摊铺

(1) 拌和好的成品料运至现场应及时按确定的松铺厚度均匀、匀速地摊铺。施工中采用徐工生产的RP751摊铺机半幅摊铺, 摊铺机摊铺速度控制在1.5~2.0m/min, 使摊铺速度与拌合机的生产能力基本匹配。摊铺时每个摊铺段落不宜太长 (300~400m为宜) , 摊铺完一段之后向前隔开100m错车道再进行另一侧铺筑, 铺好的基层必须进行交通管制养生3d以上, 避免重型车辆碾压。纵缝必须垂直相接, 严禁斜坡。摊铺机要保持适当的速度匀速行驶, 不宜间断, 以避免基层产生波浪或搓板。如因故中断时间较长 (2h以上) , 应设置横向接缝。

(2) 摊铺机后安排专人消除粗、细骨料离析现象, 如果发现粗集料窝及时铲除, 并用新拌混合料填补。

5.6 混合料碾压

(1) 碾压是控制压实度、平整度的主要工序, 要严格控制碾压程序、碾压时间、接缝及桥头处理等几个环节。要严格遵循先轻后重、先慢后快、由低侧向高侧碾压的原则。

(2) 混合料摊铺后, 当混合料的含水量满足要求时, 应及时根据试验段确定的碾压工艺, 用14T双钢轮振动压路机进行初压, 初压时先静压一遍, 再以高频低幅微振一遍, 速度控制在2~2.5km/h, 碾压段长度根据试验段长度及气温情况来确定, 正常碾压以50~60m为宜, 气温高, 水分蒸发快时, 可缩短碾压段的长度, 反之可延长碾压段的长度, 若碾压段过短则很难控制基层平整度。

(3) 通过现场检测数据显示, 复压采用14T钢轮振动压路机微振2遍, 再用21吨三轮压路机静压1~2遍, 终压用胶轮压路机碾压2遍或振动压路机静压2遍, 压实度可以达到97%以上。

(4) 直线和不设超高的平曲线段, 由两侧路肩向路中心碾压;设超高的平曲线路段由内侧路肩向外侧路肩碾压。碾压时轮迹应重叠1/2轮宽。严禁压路机在已完成或正在碾压的路段上调头和急刹车。从拌和到碾压结束, 时间应控制在2h以内为宜。

6 水泥稳定碎石基层的养生

碾压完成并经压实度检测合格即可开始养生, 本施工段的养生开始采用了土工布覆盖洒水保湿养生的方法, 由于边通车边施工的特殊情况, 在养生3d后须开放交通, 而土工布易被车轮碾碎不易清除, 考虑到陇南山区正处于雨季, 空气湿度本身较大, 后改用露天洒水养生。养生期间应始终保持基层表面潮湿, 并安排专人清扫以避免过往运料车辆漏料而破坏已成型基层表面, 养生期应不小于7d。在基层养生期达到7d后, 我们工地试验室会同监理及时进行了钻芯取样, 根据现场提取的芯样显示, 基层混合料摊铺均匀, 碾压密实, 芯样钻取完整。经试验室无侧限抗压强度检测, 芯样强度达到3.6MPa, 大于设计中规定值不小于3MPa的要求。

7 结束语

通过在陇南地震灾后恢复重建工程中铺筑水泥稳定碎石基层的实践, 使笔者掌握了如何在边通车边施工的条件下保证水泥稳定碎石基层的工程质量, 实践证明只有严格按照规范要求施工, 把好三个质量关口即:一是要控制好原材料的质量关;二是要控制好混合料的组成设计和配比关;三是要抓好拌和、运输、摊铺、碾压、养生等工序环节关, 精心组织严格管理, 才能够确保水泥稳定碎石的工程质量。

参考文献

[1]JTJ034-2000[S].公路路面基层施工技术规范.

[2]JTJ051-93[S].公路土工试验规程.