水泥稳定碎石基层振动成型法施工的探究

【摘要】：本文就水泥稳定碎石基层方面的振动成型法成型进行理论分析几施工质量方面进行了详细的探讨，并通过实例说明了路面基层施工时的质量控制要点和具体施工措施。

【关键词】：路面基层振动成型 提高水稳的抗剪强度同时减少裂缝 施工流程 施工技术

引言

工程质量是工程建设的核心，是决定工程建设投资成败的关键，而路面基层是公路工程的重要组成部分，它既是路线的主体，又是路面的基础，路面基层的施工质量直接影响到路面的使用效果，因而保证路面基层施工质量是关系到整个公路施工质量的关键，以下从水泥稳定碎石基层方面入手，通过某省道的改建工程，具体说明路面基层施工时的质量控制要点和具体施工措施。

1、水泥稳定碎石振动成型的理论原理

水泥稳定碎石强度基本与水泥用量成正比，但水泥用量的提高势必降低其抵抗温缩和应变的能力，造成裂缝增加。根据级配碎石抗剪强度形成的机理，从理论上分析可以通过改变碎石级配和压实度，从而提高级水泥稳定碎石的抗剪能力。

水泥稳定碎石基层振动成型，就是基于以上理论，通过改变碎石级配和提高压实度，适当降低水泥用量，从而提高基层抗剪能力减少裂缝。振动成型法的压实原理与现有实际施工振动压路机的压实原理相近，它是集压实与振动于一体，使集料内的颗粒产生相对位移和流动并压实，集料的嵌挤更为密实,空隙率更低,密实度相对重型击实法更高。根据试验比较分析，振动成型比重型能有效提高密度5%左右。

根据水泥混凝土性质，强度高则抗温缩能力下降，就会增加裂缝出现的比例，在满足设计强度的前提下，可以适当降低强度以减少裂缝的出现，裂缝还可能是由于干缩和水泥水化过程收缩而造成，减少混合料含水量和水泥用量也可有效减少裂缝。水泥用量比例主要是保证设计强度，而含水量是保证压实和水泥水化的，其用量比例在能满足前提条件应是越低越好。根据实际试验表明在混合料级配相同的情况下，振动成型法的最佳含水量和水泥用量均比重型击实静压成型法低。

振动成型级配与重型击实级配对比粗集料用量加大，细集料用量减少，可有效增加粗集料之间的嵌挤从而提高抗剪强度,且不降低其抗温缩能力。

2、水泥稳定碎石振动成型法特点分析

2．1振动成型法的优点：(1) 提高混合料无侧限强度；(2) 提高密实度；(3) 降低水泥用量，从而降低了工程造价；(4) 提高水泥稳定碎石抵抗温缩能力，减少了基层裂缝的产生，从而使得工程质量得到了保证。

2．1振动成型法的缺点为：(1)由于密实度增加，碎石用量及机械费用有所增加；(2)施工压实要求提高，必须增加压实遍数。

3、 施工工作探讨

3．1材料要求

水稳材料主要由粒料和灰浆体积组成。粒料为级配碎石，灰浆体积包括水和胶凝材料，胶凝材料由水泥和混合材料组成。

3．1．1水泥

普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可用于拌制水泥稳定碎石混合料，宜采用42.5级缓凝水泥，3天胶砂强度应不小于18MPa，水泥初凝时间应不小于3小时、终凝时间不小于6小时。水泥其他指标应符合国家相关标准的规定。

采用散装水泥，安定性检测合格后才能使用；夏季高温作业时，水泥入罐温度不能高于50℃，否则，应采用降温措施。

3．1．2 碎石

碎石的备料规格见表1，碎石的质量要求见表2、表3。

表1水泥稳定碎石基层集料筛分要求

说明：以上对各档集料筛分要求是建议值，最终各档原材料能够掺出合理级配。

表2水泥稳定碎石粗集料（1#-3#）质量要求

表4水泥稳定碎石混合料中合成碎石的颗粒组成

3．1．3水

通常适合于饮用的水，均可拌制和养护水稳。如对水质有疑问，要确定水中是否有对水泥强度发展有重大影响的物质时，需要进行试验。从水源中取水制成的水泥砂浆的抗压强度与蒸馏水制成的水泥砂浆抗压强度比，低于90%者，此种水不一用于水稳施工。

3．2水稳施工方法

施工中注意的问题：

3．2．1首先对底基层进行检验，复核控制桩高程。

3．2．2水稳摊铺前底基层清扫干净，并适量洒水保持湿润。

3．2．3搅拌。厂拌设备使用前应先调试所用厂拌设备、各计量系统，使所拌混合物含水量、骨料级配、水泥含量均符合配比要求，使机器运转正常，拌和机出料量与所用摊铺生产能力一致起来。

3．2．4摊铺、碾压时，摊铺系数1.3-1.35之间，施工中必须贯彻“宁高勿低、宁刮勿补”的原则， 全部施工工程力争在水泥终凝时间前完成。碾压完毕立即做密实度试验，若试验结果达不到标准重新进行碾压。

3．2．5一般情况下水稳作业完成24小时后才可以砌沿石。其与砌沿石的时间间隔也不宜太久，否则混合料形成板体后，板体坚硬，增加施工难度，敲凿板体也极易破坏板体整体性。

3．2．6养生时间不少于7天，这期间禁止车辆通行，每日洒水车洒水养护2-4遍，保持湿润。

4、 实例分析

以下通过某省道的具体施工实例对水泥稳定碎石的施工方案进行说明探讨。

4．1对路面底基层作全面检查

底基层检查内容有高程、中线偏位、宽度、横坡度、平整度和压实度，同时对底基层外观进行检查，对发现的质量缺陷和隐患要求路基施工单位进行完善处理。

4．2水泥稳定碎石施工配合比的调整

试验室对试验段准备使用的材料进行筛分。水泥稳定碎石基层抗裂型设计要求，其碎石级配范围符合表4要求。

4．3确定施工配合比

根据现场用碎石级配、含水量的试验结果，参照水泥稳定碎石中集料的合成曲线的级配范围，换算施工配合比。

4．4混合料运输

基层混合料运输应配备15辆的15T的运料车，以便保证拌和、运输、摊铺施工的连续作业。运料时严禁超载运输，以免混合料遗漏污染路面，同时保证施工安全。混合料运输中采用篷布覆盖以减少水分损失。

4．5摊铺

摊铺前，将底基层适当洒水湿润，对于下承层表面喷洒水泥净浆。检查摊铺机各部分运转情况，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，确保路拱横坡度满足设计要求；基层铺筑采用双基准钢丝和15.5cm×12cm木枋来控制标高和厚度，确保水泥稳定碎石的宽度和不坍边。

铺筑过程中摊铺机速度以每分钟1.5m左右为宜（根据拌和机产量及运力计算确定），振动及夯锤的频率与摊铺速度相匹配，不允许视其来料的多少随意改变行驶速度及振夯频率大小。摊铺机运行过程中，负责两边纵坡仪控制的人员要保证感应器在钢丝上的滑动不受任何阻碍，更不能经常调节摊铺厚度，以确保基层铺筑质量。如因工况需要而改变厚度或高程时，可以缓慢调节厚度旋钮，电脑会在一定时间内自动完成。

在摊铺机后面应设专人消除粗细集料离析现象，如发现粗集料“窝”，必须立即将其铲除，并用新拌混合料填补后再进行碾压。基层施工中应尽量减少横向工作缝，且横缝应采用表面垂直的平接缝，严禁采用斜接缝。

4．6碾压

4．6．1碾压机械机械组合

初压 20 t振动压路机前静后振1-2遍 碾压速度1．5-1．7km/h

复压 22 t振动压路机振动碾压6遍碾压速度1．8-2．2km/h

终压 26t轮胎压路机 静压1-2遍 碾压速度1．5-1．7km/h

4．6．2碾压机械及工艺

具体碾压时，每台摊铺机后面碾压长度为50-80米,碾压段落分明，并设明显的分界标志。直线段，由两侧路肩开始向路中心碾压，在有超高的路段上，由内侧路肩开始向外侧路肩进行碾压，且压路机折回处应成阶梯形，不能在同一横断面上。碾压时，应重叠1/3轮宽，且后轮必须超过两段的接缝处，压完路面全宽时，既为一遍。

碾压过程中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，同时，水泥稳定层的表面应始终保持潮湿，如表层水蒸发得快，则及时补洒少量的水。碾压完成后，立即进行压实度检测，含水量预估和现场用锅子炒的方法确定，如果压实度达不到要求，立即加压。

4．7横封设置

水泥稳定碎石混合料连续摊铺作业，如因故中断2小时以上，则设横缝，每天收工之后，第二天开工的接头断面也设计横缝；横缝与路面车道中心线垂直，接缝断面呈竖向平面。

当摊铺机驶离接缝位置后，立即用人工对接缝进行修整，再用压路机进行碾压，以保证接缝平整密实、不跳车。

4．8养生及交通管制

每一段碾压完成并经压实度检查合格后立即用透水无纺土工布覆盖进行养生。覆盖1小时后，开始洒水养生。养生时间在7天内，表面保持湿润。14天内正常养护。养生期间应封闭交通，辅以人工管制及路面保洁工作，以达到内实外美的效果。养生结束后，将覆盖物清理干净。

结论

通过在江苏省境内某国道和省道改造工程上的应用及后续的跟踪调查，采用振动成型法施工能有效减少裂缝的产生，提高工程质量，降低了工程成本，取得了预期的效果。

参考文献

[1]江苏省省交通厅《水泥稳定碎石基层施工指导意见》

[2] 中华人民共和国交通运输部JTJ 034―2000《公路路面基层施工技术规范》

[3] 中华人民共和国交通运输部JTG E42―2005《公路工程集料试验规程》

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。