探讨水泥稳定碎石大厚度整体摊铺碾压技术

王 杰

（贵州省公路工程集团有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

近年来，我国高速公路发展迅速，水稳碎石基层被广泛应用于道路工程建设中，传统施工工艺采用两层摊铺、碾压的方式进行施工，整体性较差[1-2]。该文采用水稳碎石大厚度整体摊铺碾压技术，提升了道路结构整体稳定性、路面结构平整度、压实度，简化施工流程，缩短施工周期，降低建设成本，促进我国公路工程建设的发展[3-4]。

1 工程概况

某高速公路工程设计为双向四车道，设计车速100 km/h，路基宽26 m。道路横断面结构设计为：4 cm细粒式上面层+6 cm 中粒式中面层+8 cm 粗粒式下面层+0.6 cm，设计总厚度为91.8 cm。

该项目路面结构36 cm 5%水泥稳定碎石基层，传统施工方式采用两次摊铺，施工效率较低。为确保施工质量，提升施工进度，决定采用一次摊铺成型施工工艺，运用该工艺实施三次试验路施工，先后在K78+800～K79+080右幅、K85+400～+860 右幅、K89+950～K90+100 右幅（以下简称第一次、第二次、第三次），试验段长度依次为270 m、460 m、150 m。

2 施工工艺流程

水泥稳定碎石基层工艺流程见图1。

图1 水泥稳定碎石基层工艺流程图

3 试验路施工技术要点

3.1 原材料的控制

水泥稳定碎石基层的性能是由各种原材料的性能决定的，各组成材料强度应满足要求，温缩及干缩性能符合标准要求，并具有良好的和易性[5]。设计水泥剂量为5.0%，该工程结合材料干湿度及相关指标，设计标准配合比，经审批通过后进行批量生产施工。设计标准7 d 无侧限抗压强度为4.0 MPa。原材料性能标准如下：

（1）水泥：结合水稳碎石基层技术标准要求，水泥选用标准为：初凝≥3 h，终凝≥6 h，强度不低于32.5 级，3 d 抗压强度超过10 MPa。

（2）碎石：按照设计及相关标准要求，按照粒径不同，可将碎石分成四个不同级别，即：1#料（19～31.5 mm）、2#料（9.5～19 mm）、3#料（4.75～9.5 mm）、4#料（0～4.75 mm）[6]。

（3）水：该工程混合料拌和用水为洁净、酸碱度适中的饮用水，经综合检测各项指标满足要求。

3.2 水泥稳定碎石基层配合比的设计

通过试验对水泥稳定碎石基层配合比进行确定，结合中心试验室核查批准的配合比实施现场配比控制。具体配比参数如表1 所示。

表1 经中心试验室核查批准的配合比表

3.3 水泥稳定碎石基层松铺系数

水稳基层施工时，应结合设计及底基层组织施工放样，将施工区域所有中线及边线位置准确定位，并设置控制桩，每间隔10 m 设置一个测量断面，各断面分别距中线2 m、6 m、10 m 位置处设置B1、B2、B3三个标高控制点。并依次测量下承层标高H地、摊铺后标高H松、压实后标高H实，最后算出松铺系数：

该工程初期施工厚20 cm 水泥稳定碎石，松铺系数按1.30 实施控制，施工80 m 后经检测需修正，修正后按1.36 松铺系数实施正式施工，经换算，设计厚度36 cm，所需松铺厚度为36 cm×1.36=48.9 cm。

4 水泥稳定碎石基层施工质量控制要点

4.1 下承层准备

水稳碎石基层施工前，应先进行清表工作，确保下承层无杂物及建筑材料，基层摊铺前，应在表面喷洒适量的水，保持表面湿润、无积水[7]。

4.2 拌和站质量控制

混合料拌和质量直接决定水泥稳定碎石基层的承载能力，对道路整体稳定性具有重要作用。

（1）混合料拌制方式为集中厂拌，采用特定厂家的原材料，并经试验检测合格，集料粒径及级配等级应满足标准要求，混合料配合比符合标准要求。

（2）结合原材料含水量、现场施工环境对混合料配合比实施科学调整，确保其配合比满足实际施工需求，严格保证混合料拌和质量。

（3）相关试验检验人员应及时检验成品拌和料配合比，严格控制配合比，确保满足规范标准要求。

4.3 混合料的运输。

混合料运输应选择载重量较大的自卸汽车，结合现场实际施工需求，合理配备运输车数量，确保运输车满足拌和及摊铺需要，保证现场施工顺利。

混合料运输时运输车应封闭严密，防止中途洒落污染道路，并能控制水分蒸发。若运输过程中运输车发生故障，应及时在最短时间内恢复正常运输，若时间过长，应拉回拌和站废弃处理[8]。

4.4 摊铺及碾压

摊铺及碾压工序，施工技术要点如下：

（1）水稳层施工时，应严格控制各种集料配比，确保配料精确、拌和均匀、摊铺平整，防止集料出现离散现象，当拌和料含水量满足设计要求时，及时实施碾压。

（2）采用流水施工模式组织现场施工，确保各工序衔接，尽可能缩短混合料拌和与碾压间隔时间。防止时间间隔过长，影响碾压效果。

（3）结合现场施工机具、运输车、施工人员配置情况，并综合考虑水泥终凝时间对混合料抗压强度造成的影响，合理划分施工段长度。

（4）混合料摊铺时，应匀速、连续进行，中途不得间断。摊铺应一次成型，大厚度整体碾压是施工的关键，最终目标是确保水稳层承载性能满足规范要求，保证道路整体稳定性达标。

4.5 养生及交通管制

用毛毡进行覆盖，湿润养生7 d。采用喷淋式洒水养护，对洒水量严格控制，确保始终处于湿润状态。7 d 洒水养护后，应及时组织下封层施工，并进行交通管制，科学做好交通导行工作。

5 试验现场检测

5.1 集料试验检测

对拌和站现场的集料进行随机抽取检测试验，其级配等级、针片状、压碎值、液限、塑性指数均符合标准要求。

5.2 水泥剂量滴定EDTA 检测情况

水泥剂量最常规有效的检测方式为EDTA 滴定法，该工程采用该方法对水泥剂量实施测定，其设计剂量为5.0%，连续三次现场水泥剂量滴定（EDTA）检测数据均处于4.5%～5.1%范围内，完全符合标准要求，具体检测结果如表2、表3、表4 所示。

表2 第一次试验路水泥剂量滴定（EDTA）检测表

表3 第二次试验路水泥剂量滴定（EDTA）检测表

表4 第三次试验路水泥剂量滴定（EDTA）检测表

5.3 含水率试验情况

设计最佳含水量为4.3%，拌和料含水量为设计最佳含水量的0.5%～1%范围内，采用酒精燃烧法对拌和料含水量实施现场测定。测得试验段含水量处于4.5%～4.7%范围内，略高于最佳含水量的0.2%～0.3%，符合设计及标准要求[9]。

5.4 碾压数遍与实测压实度关系

为确定碾压遍数和压实度之间的关系，分别采用多种碾压方式对压实度实施综合检测，按上层、下层分别检测的方式进行，上层采用一般检测方式，下层则是先凿除上面19～20 cm，先将下部凹陷区域体积测量出来，再进行压实度检测，其测量情况如下：

（1）第一次试验路试压阶段压实度（设计98%）：首先采用13～17 t 钢轮压路机静压一遍，测得压实度平均值为82.1%；然后采用32 t 振动压路机振动压实一遍，测得压实度平均值为92.7%；再用37 t 胶轮压路机碾压，测得压实度平均值为95.6%；再改用32 t 振动压路机振动压实，测得压实度平均值为98.1%；最后采用37 t 胶轮压路机完成终压，测得最终压实度平均值为99.6%。

（2）第二次试验路试压阶段压实度（设计98%）：首先采用13～17 t 钢轮压路机静压一遍，测得压实度平均值为92.7%；然后采用32 t 振动压路机振动压实一遍，测得压实度平均值为97.8%；再用37 t 胶轮压路机碾压，测得压实度平均值为101.60%；再改用32 t 振动压路机振动压实，测得压实度平均值为99.4%；最后采用37 t 胶轮压路机完成终压，测得最终压实度平均值为99.4%。

（3）第三次试验路试压阶段压实度（设计98%）：首先采用13～17 t 钢轮压路机静压一遍，测得压实度平均值为92.4%；然后采用32 t 振动压路机振动压实一遍，测得压实度平均值为97.8%；再用37 t 胶轮压路机碾压，测得压实度平均值为99.3%；再改用32 t 振动压路机振动压实，测得压实度平均值为101.1%；最后采用37 t 胶轮压路机完成终压，测得最终压实度平均值为99.7%。

5.5 试件无侧限抗压强度

水泥稳定碎石基层7 d 无侧限抗压强度设计值为4.0 MPa，三次试验段全部按照规范要求制作标准试件9个，经试验检测，完全达到标准要求。

5.6 钻取芯样进行无侧限抗压强度

三次试验段施工完成后，间隔7 d 进行现场钻芯取样，抽检芯样少数存在顶端2～4 cm 松散脱落，下部密实度不足。选择中间部位进行试验检测，经检测其强度满足标准要求。

5.7 平整度检测

平整度检测，第一次试验段合计检测40 处，其中5 处不合格，合格率为87.5%，综合分析是因施工机械操作不规范，松铺厚度较大，位于47～49 cm 左右，采用32 t 振动压路机碾压时，基层产生挤压移动，导致平整度局部达不到标准要求，通过加强操作工艺控制；第二次试验段合计检测50 处，其中2 处不合格，合格率为96%；第三次试验段合计检测60 处，其中1 处不合格，合格率为98.3%。

6 结论

（1）部分芯样上部2～4 cm 范围松散脱落、下部密实度达不到要求，主要是由于压实机械功率较大，造成基层表面碎裂。第一次试验段碾压时，为消除顶面轮迹、凹陷，确保顶部压实度，特意采用32 t 压路机振动压实2 遍，加剧了顶部骨料碎裂，因此基于试验数据，合理控制压路机功率及压实遍数十分重要，以免出现过振病害。

（2）结合压实度检测数据能够看出，采用32 t 振动压路机振压3 遍后，其压实度均超过设计值，论证了水泥稳定碎石大厚度整体摊铺碾压技术的可行性。

（3）结合试验路段各项检测数据，证明基层压实度、无侧限抗压强度、芯样完整性完全符合标准要求。经试验路段试验论证，水泥稳定碎石大厚度整体碾压，有利于提高路面结构整体性能，值得进一步推广。