大厚度水稳基层施工关键点及控制工艺

　　摘要：文章针对平整度、碾压工艺、测量评价、控制开裂等大厚度水稳基层常见质量问题，结合广西荔浦至玉林高速公路K37+100～K37+300段主线路基左幅水泥稳定碎石底基层试验段施工实例，介绍了一次摊铺碾压成型的大厚度水稳基层施工工艺，并通过试验检测验证了该施工工艺的合理性。

　　关键词：大厚度水稳基层;平整度;施工关键点;控制

　　0 引言

　　我国道路基层的主要结构是水泥稳定碎石基层，受传统摊铺设备摊铺功率以及碾压设备吨位和压实功的限制，摊铺一般厚度≤20 cm。以往水稳基层整体分层摊铺、碾压以及双层连铺的施工工艺，因为每次摊铺碾压厚度小，所以相对而言，平整度、压实度等各项技术指标更容易控制。但是每层都需要7 d养生，进一步延长了施工周期，施工效率低。此外，分层施工的基层，其层间整体性较差。

　　《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)中提到碾压厚度增加可以减少结构层的数量，改善层间结合，使整个路面结构的整体性更强。通常一次摊铺碾压成型厚度>20 cm，称为大厚度水稳基层。采用大功率抗离析摊铺机、大吨位压路机、高产能的拌和设备等，可以确保一次摊铺、碾压成型大厚度水稳基层[1]，并使得压实效果和平整度水平达到理想的状态。由此，更需要重视提高拌和产能，比如水稳厚度增加了30%，相应的拌和设备拌和产能也应相应增加30%，以保证连续施工。否则施工效率不仅不能提高，如果等料严重的情况经常发生，混合料摊铺连续性受影响，还会出现大量施工缝和接头，平整度必然难以控制。大厚度水稳基层一次摊铺碾压成型减少一次施工过程和养生工序，具有提高路面结构整体性、提高施工效率、节约施工成本等优势[2]。本文对大厚度水稳基层施工工艺进行探讨。

　　1 大厚度水稳基层常见的质量问题

　　1.1 平整度问题

　　(1)土基平整度差。若土基平整度差，易影响至上承层。传统摊铺20 cm以下厚度的水稳基层，采用分层摊铺碾压，底基层具有找平的作用，因而上基层平整度更容易控制。而一次摊铺成型大厚度水稳基层直接受到土基平整度的影响，因此平整度控制难度更大[3]。

　　(2)碾压方式问题。碾压方式不合理，压路机吨位和碾压组合控制不佳，碾压遍数、控制速度不佳、压路机随意调头和急刹都会造成平整度不良[4]。

　　(3)接缝问题。大厚度水稳基层施工过程中，若不能保证连续施工，易造成停机等料的情况，两个摊铺段之间的搭接会形成横向接缝[5]。

　　(4)级配问题。较多超粒径骨料影响材料的均匀性，会对摊铺机造成损害，磨损铆平板。此外，超粒径骨料会造成局部压实系数存在差异，导致压路机碾压不均匀。

　　1.2 压实问题

　　(1)《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)中对高速公路水稳基层给出的级配范围比较宽，比如C-B-2给出的级配范围9.5 mm通过率为59%～72%，4.75 mm通过率为35%～45%，0.075 mm通过率为2%～5%。然而在实际设计时，水稳级配偏细易于碾压，底部更容易密实，但开裂的风险更高;而级配偏粗的话，骨架嵌挤更好，降低了开裂风险，但底部不易密实，会造成基层底部“烂根”的情况。这就要求在实际级配设计时，尽可能优化级配，既不偏粗又不偏细，既能保证底部压实，又可控制开裂风险[6]。

　　(2)碾压工艺。因大厚度水稳基层总体厚度大，即使采用大吨位的压路机，如果碾压工艺不合理，也会造成上表面过压，形成薄壳，压实功难以传递至底部，从而造成底部欠压的情况[7]。

　　1.3 测量评价

　　不同于传统20 cm以下的水稳基层，大厚度水稳基层采用大吨位压路机必然会形成上表面压实度大于底部压实度的情况，因此采用最不利状态评价大厚度水稳基层的压实度的话，如果测得大厚度水稳底部压实度满足要求，则大厚度水稳基层整个厚度范围的压实度可以保证。然而目前水稳基层压实度检测方法主要为灌砂法，其主要仪器灌砂筒的高度决定了最大的检测深度仅为20 cm，只能满足检测大厚度水稳基层顶部的厚度，因此需要新的测量评价方法对大厚度水稳基层按上下基层分层进行评价。

　　1.4 控制开裂

　　(1)干缩开裂多发生在建设初期，包括养生的过程中混合料水分蒸发，水稳碎石基层水分流失导致毛细管张力作用，使基层产生开裂现象。

　　(2)温度缩裂主要发生在通车以后，水稳混合料在温度和荷载作用下，由于混合料各个原材料温度缩胀系数不同，材料间产生相互作用，在水泥胶结力结合下，水稳基层存在气固液三种状态，其中固液两相之间在温度作用下产生缩裂。

　　(3)级配对于水稳基层开裂的影响也很大。级配过细、含泥量过高都会造成水稳混合料的塑性指数偏高，进一步促进混合料的收缩，加剧水稳基层开裂的状况。

　　从以上分析可知，针对一次摊铺成型大厚度水稳基层，如果解决平整度、碾压工艺、测量评价、控制开裂等问题，则可以充分发挥其缩短工期、提高施工效率、节约工程成本的优势。

　　2 工程概况

　　广西荔浦至玉林高速公路路面底基层采用26 cm大厚度水稳底基层。荔玉高速公路路面№2分部在各项工作准备充分以后，定于K37+100～K37+300段主线路基左幅实施水泥稳定碎石底基层试验段，试验段长度为200 m。实施试验段的目的包括验证底基层施工方案、人员组织、机械配备、施工方法、检测方法及检测结果能否滿足设计及规范要求。

　　3 大厚度水稳底基层施工准备

　　3.1 设计配合比

　　水稳配合比设计采用的原材水泥为华润水泥(平南)有限公司生产的M32.5水泥，碎石采购于荔浦县杜莫镇鸿运碎石厂。所有进场材料均通过试验检测，各项指标合格。其中0～5 mm细集料砂当量检测结果为62，集料洁净度较好。水泥(外掺法)∶级配碎石=4.0∶100，最大干密度为2.442 g/cm3，最佳含水率为5.2%。在进行级配设计时，尤其需要注意的是合成后的4.75 mm通过率，这个筛孔通过率过高表明级配偏细，填充料过多，会增加开裂风险;过低则表明级配偏粗，平整度和碾压难以控制。此外，0.075 mm通过率宜控制在4%左右。各档集料掺配比例为碎石Ⅰ(19～31.5 mm)∶碎石Ⅱ(9.5～19 mm)∶碎石Ⅲ(4.75～9.5 mm)∶碎石Ⅳ(0～4.75 mm)=28∶16∶24∶32。详见表1。

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