浅谈高速公路水泥稳定碎石基层施工及其质量控

1   引言
水泥稳定碎石基层具有良好的公路使用性能，已广泛用于山区高速公路、城市市政道路等道路基层施工，但水泥稳定碎石基层在施工过程中容易存在拌合料离析、强度不均匀等问题，会严重影响到公路后期使用功能的充分发挥，因而对水泥稳定碎石基层施工技术及其质量控制进行研究具有很强的现实意义。本文沪宁扩建工程的水泥稳定碎石基层施工实际对该技术的应用进行了相应探讨。
2   水泥稳定碎石基层材料及其配合比
（1）骨料
针对碎石基层实际采用的石料颗粒大小，试验中选取4种粒径范围的骨料：1）碎石(粒径30.0～10.0mm)，2）瓜子石片(粒径20.0～5.0mm)，3）米砂(粒径10.0～2.5mm)，4）石屑(粒径4.5～0.5mm)。根据相关规范的规定要求，碎石压碎值不超过28%，针片状石片压碎值不超过15%，经过有关试验检验，碎石和针片状石片的压碎值均满足要求。
（2）水泥
在各种导致碎石基层施工现场混合料变异的因素中，水泥剂量是影响最主要的因素，其影响程度远远超过了其它因素。该工程项目中，采用的水泥是强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，并要求其经过标准稠度用水泥量、凝结时间、安定性试验(雷氏法)以及水泥胶砂强度试验等检验合格后才可投入使用。
（3）粉煤灰
该道路基层结构设计采用了1.5%的粉煤灰替代水泥，以有效降低基层结构的收缩。使用的粉煤灰中，Fe₂O₃、S_iO₂和Al₂O₃的总含量应不低于70%，烧失量应不超过18%，比表面积应不超过2500cm²/g（或以总含量的90%能通过0.3mm的筛孔，70%能通过0.075mm的筛孔为标准进行控制），含水量不应超过30%。
经过相应的骨料配合比室内试验确定配合比设计后，再进行现场重型击实试验、无侧限抗压强度试验以及通过EDTA滴定绘制曲线来确定混合料的试验配合比^[1]。
3   水泥稳定碎石基层试验段施工变异性分析
为了确保道路水泥稳定碎石基层的施工质量，先要选取相应的路段进行施工试验，以确定道路基层的松铺层厚度、摊铺机夯锤的夯击次数、碾压施工工艺、碾压使用机械的组合方式、以及相应的碾压遍数等现场施工参数，用以指导大面积的道路水泥稳定碎石基层的施工。
根据试验段路段道路基层施工的结果，可以发现基层混合料的水泥剂量、压实度、含水率、级配等各项控制指标在施工时存在的变异波动幅度范围^[2]，以指导后面进行大面积施工。
3.1 施工压实度变异
试验段施工现场的压实度，符合规范要求(压实度98%)的比例达到了99%。造成水泥稳定碎石基层压实度波动的主要因素有三个方面：1）施工过程中压实遍数和碾压速度控制不严，碾压轮迹搭接的宽度有时不足；2）由于混合料中水分的蒸发，或骨料中含水率存在波动影响了压实效果；3）混合料在运输、铺筑时的离析现象引起了级配变化，改变了混合料的实际最大干密度。
3.2 混合料含水率变异
混合料含水率对道路基层在压实过程中所能达到的密实度起着关键性的影响作用。试验段施工现场采用的混合料最小含水率仅为4.2%，最大时达到了7.8%。造成基层混合料含水率存在变异的主要原因可能是根据经验施工，或者称重计不准引起的计量误差和水分蒸发等原因。
3.3 水泥用量变异
水泥用量直接关系到道路水泥稳定碎石基层的强度和承载力。试验段施工现场的水泥用量，最小时仅有3.5%，最大时达到了8.6%；水泥用量在4.5%～5.5%之间的混合里占37.8%；水泥用量在5.6%～7.5%之间的占32.3%。增加水泥用量可在一定程度上有效提高基层结构的强度，但容易导致基层表面出现收缩裂缝，同时也将增加工程项目的投资成本。施工过程中，导致水泥用量变异的主要原因是根据经验施工，或者称重计不准引起的计量误差。
3.4 混合料级配变异
混合料的级配是影响水泥稳定碎石基层结构强度、稳定性、耐久性、收缩及其他施工性能的重要因素，造成混合料级配变异的主要因素可能是原材料的变异，以及搅拌、运输等施工过程中产生的离析。
水泥稳定碎石基层的施工变异现象具有一定的客观必然性，在施工过程中难以完全避免，关键是将其控制在施工容许范围内。
4   基层施工全过程的质量控制
4.1 施工准备
路基底基层表面必须平整、坚实，无坑洞、软弱地点，按照路基底基层的相关检验标准进行检查，凡不符合要求的路段应及时进行整修，直至达到标准。通常情况下，道路水泥稳定碎石基层的施工周期为4～5月，水泥稳定碎石混合料从拌和到碾压期间的延续时长应控制在2.5h之内。施工单位应综合考虑路基混合料的密度和抗压强度、施工机械组合方式和操作水平、路基接缝数量等因素，以确定相应作业段的合理长度。
4.2 混合料搅拌、摊铺、整型
水泥稳定碎石基层混合料采用厂拌法进行搅拌施工，实际施工时，采用WBC500型稳定土厂拌设备在中心拌和厂进行拌和；所有的拌和设备中都严格按各种材料的试验配合比（重量比）进行加料，加料过程安排相应的专职人员进行记录，以便监理工程师对每盘配合比进行核实。
混合料拌和均匀后，其含水量应略大于设计值0.5%～1%，预留混合料在运输过程中蒸发的水分，确保其运送到施工现场摊铺碾压时含水量不低于设计值^[3]。
施工过程中，采用WTU75D型号的摊铺机进行混合料摊铺施工，按松铺厚度（松铺系数控制为1.2～1.3）摊铺均匀后，应及时对基层结构进行检查，若发现粗细料有较严重的离析现象时应及时进行人工补充拌匀。
在基层混合料摊铺一定长度后，立即采用PY165平地机进行初平，平地机应由路基两侧向中间进行刮平施工，以确保路基形成中间高、两侧低的拱形。
4.3 碾压
（1）整型施工完成后，当基层混合料的含水量略大于设计含水量时，可先关闭振动压路机的振动器在路基全宽范围内先静压施工1～2遍，再打开振动器均匀压实，直至设计规定的压实度为止。碾压过程中，振动轮轮迹必须有相应的重叠，在基层两侧应多压2～3遍。
（2）碾压施工过程中，水泥稳定碎石基层的表面应始终保持湿润，如表层水分蒸发过快，应及时洒少量水加以补充。
（3）碾压施工过程中，如出现有弹簧、松散、起皮、坑洞等现象时，应及时翻开并重新拌和压实，使其达到路基施工质量标准要求。
（4）在碾压施工过程结束前，采用平地机再进行一次终平，使其纵向顺平，路拱和标高均要达到相应的规定要求。终平时，应采用路拱板仔细校正，将突出部分刮平，并扫出路外。
4.4 接缝处理
（1）2个相邻施工段的衔接区域，必须搭接拌和。实际施工时，可在前一段尾部预留5～8m先不碾压，待后段基层施工时，再对前一段预留的未压部分添加适量水泥重新拌和，并与第2段基层一同碾压。
（2）每天施工的最后一道末端缝（即工作缝）需特别处理，工作缝应切成直线，且上下要严格垂直。经过摊铺整型的水泥稳定碎石基层，当天要立刻压实，不能延后碾压。第2天铺筑时，为确保已压实成形的水泥稳定碎石基层边缘在摊铺时不被破坏，采用方木条（厚度与其压实后厚度相同）进行保护，但在碾压前要将方木取出，并及时用混合料回填整平。
5 　结语
道路的水泥稳定碎石基层现场施工过程中，基层混合料的变异是普遍存在的，必须引起足够重视将其控制在施工允许范围。实际施工中，还应对混合料原材料及其配合比，施工方法及现场施工组织，施工现场管理等各方面进行全过程施工质量控制，以保证水泥稳定碎石基层的施工质量满足要求，确保公路使用功能的充分发挥。
参考文献
[1] 黎霞,李宇峙.路基路面工程试验[M].人民交通出版社,1999.
[2] 唐启中.水泥稳定碎石配合比设计及施工控制[J].工程科技,2006,1.
[3] 杨东瑜.水泥稳定碎石基层施工质量控制[J].路桥建设,2010,8.

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