水泥稳定碎石基层施工的常见问题及预防措施

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 郫县，611730)

1 工程概况

货运大道(沙西线～绕城高速)全长约11.78km，宽度40m～50m，道路等级为城市主干道，设计车速50km/h，路面标准轴载100kN，为改性沥青混凝土路面，设计使用年限15年。本标段桩号K-0.253m～K3+750m，标准路段横断面布置为：3.5m(人行道)、4.25m(非机动车道)、1.5m(侧分带)、21.5m(机动车道)、1.5m(侧分带)、4.25m(非机动车道)及3.5m(人行道)。道路总宽40m，机动车行道为双向6车道。

路面由级配碎石垫层、水泥稳定级配碎石基层、沥青混凝土面层组成，结构组合为：4cmSMA-13(改性)+6cmAC-20C+8cmAC-20C+25cm5%水泥稳定碎石+25cm4%水泥稳定碎石+20cm级配碎石。沥青混凝土结构层总厚度为88cm。

本路段水泥稳定基层从2012年11月中旬开始，至12月底上下两层全部铺完，施工质量满足设计要求和验收标准。

2 水泥稳定碎石基层主要指标

水泥：根据设计文件要求，选用初凝时间大于4h、终凝时间大于6h、标号为32.5#的水泥。

碎石：4%水泥稳定碎石基层，采用悬浮密实型集料级配，碎石集料应具有良好的级配，最大粒径不大于37.5mm，塑性指数小于6，石料压碎值不大于35%，并不得有其它杂物，砂石应干净。其组成应符合表1要求。

表1 稳定碎石底基层碎石级配

层位通过下列方筛孔(mm)的质量百分率(%)37 531 519 09 504 752 360 60 075底基层10093～10075～9050～7029～5015～356～200～5

5%水泥稳定碎石上基层采用骨架密实型集料级配，碎石集料应具有良好的级配，最大粒径不能大于31.5mm，塑性指数小于6，石料压碎值不大于35%，并不得有其它杂物，砂石应干净。其组成应符合表2要求。

表2 稳定碎石上基层碎石级配

层位通过下列方筛孔(mm)的质量百分率(%)31 519 09 504 752 360 60 075上基层10068～8638～5822～3216～288～150～3

水：人或牲畜饮用的水，均为天然洁净水。

基层主要检测指标见表3。

3 施工方案选择

本标段基层水泥稳定碎石混合料为专业厂家外购，采用摊铺机施工，先做试验段，求得最佳配合比。主车道分为左右半幅施工，两台RP756摊铺机梯队作业。下基层铺筑完毕经验收合格，养护7d后方可进行基层铺筑，水泥稳定碎石基层按《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)的规定施工。

表3 基层主要检测指标要求

项次检查项目基层下基层检查方法1压实度(%)9897每200m每车道2处2平整度(mm)8123m直尺：每200m2处×10尺3纵断高程(mm)+5，-10水准仪：每200m4处4宽度(mm)不小于设计值尺量：每200m4处5厚度(mm)-8-10JTJ071-98每200m每车道1点6横坡(%)±0 3水准仪：每200m4处7强度(MP)43JTJ071-98附录G检查8弯沉值(0 01mm)2345每一评定段每车道40～50测点

结合线路特点及重要结构的地理位置，本标段地处城乡结合部，具有道口多、人流量车流量大等特点。全线划分为五个工作面：第一工作面：K0-0.253m～K0+800m，长800m(含涵洞)；第二工作面：K0+800m～K1+780m，长980m；第三工作面：K1+780m～K2+360m，长580m；第四工作面：K2+360m～K3+356m，长996m(含成灌下穿地道)；第五工作面：K3+356m～K3+750m，长394m(含涵洞)。

具体施工流程如下：准备下承层→测量放样→挂线→厂拌料(试验室取样)→运输→摊捕→压实(质检组检测)→养护。

本标段选择拌和能力为500t/h的专业水泥稳定碎石拌合站，主要施工机械见表4。

表4 主要施工机械配置

序号设备名称型号规格单位数量1单钢轮振动压路机LT220B台42轮式压路机XP261台23手扶式振动碾YZF2台24摊铺机RP756台45洒水车8T台2

4 水泥碎石稳定基层施工重难点及常见质量问题

4.1 施工重点与难点

4.1.1 材料级配、水泥用量、离析、成活时间难控制。

4.1.2 从拌和到碾压时间短，凝结时间过短不利于施工安排。水泥的凝结时间一般为1h～3h，在实际施工中，水泥稳定碎石混合料均为专业厂家外购，拌合站离摊铺点较远，对于大规模机械化施工，要保证在水泥终凝之前完成摊铺和碾压操作很困难。气温较高时往往未摊铺水泥就已凝结，拌和料呈颗粒状，严重影响稳定基层的密实度和强度。此外，水泥稳定碎石基层属于硬性贫水泥混凝土，加水量大时稳定层强度降低，干缩率增大，抗裂性差；加水量小时，则工作性变差，稳定层呈松散状态，密实度降低。

4.1.3 施工受地理环境影响。社会道路道口较多，无法进行封闭施，交通疏导工作是施工重点控制内容之一。稳定层分左右半幅施工，其横、纵向施工缝较多，处理不好直接影响面层的施工质量和使用效果。

4.2 施工常见质量问题

4.2.1 粗细料离析

水稳基层施工中经常会发生离析现象，即粗细料集中现象。离析会造成水稳基层强度的不均匀，表面不平整等问题。主要原因：

(1)混合料在搅拌过程中发生的放料离析；

(2)运输卸料过程中发生离析；

(3)摊铺过程中发生的摊铺离析，摊铺机两侧为粗集料窝，中间为细集料窝。

4.2.2 平整度不佳、高程不符、贴补薄层

基层的不平整会引起沥青混凝土面层厚薄不匀，使沥青面层在使用过程中的平整度降低较快，并导致面层一些薄弱面，厚度不够路段应清除重铺。上基层的标高偏差严格控制在-10mm～5mm，若标高偏差超过5mm，则必须将高出部分铣削至5mm以内。主要原因有：

(1)混合料含水量不一致，级配不均匀。通过试验混合料最佳含水量为5.7%～5.9%，松铺系数取1.20。混合料含水量、级配的改变，导致混合料压实度系数不一致。混合料含水量偏高压实过程中造成翻浆，压路机轮印明显，表面坑洼，甚至形成路面大波浪、弹簧等现象；偏低时混合料又会产生离析及碾压后表面松散。另外，碎石最大粒径超过规范要求，粒径愈大愈容易产生粗细集料离析，基层的平整度也愈难达到要求；

(2)虚铺厚度控制不准，整平工作不够精细。在测量放样工序中最重要的是虚铺厚度的控制(导线高程控制)、导线桩的布设、导线的张拉效果，主要是由于对已摊铺的混合料没有及时复测，粗细集料离析现象没有及时处理，低洼处的混合料没有及时刨松、添补。施工中发现平整度不佳、高程不符时，施工队有时采用贴补薄层，薄层贴补容易脱落和被推移，也容易被压碎，导致面层破坏；

(3)机械操作手的操作水平参差不齐，也会影响基层的平整度。在施工中由于摊铺机操作手不按操作规程作业，技术水平低劣，随意变更速度，送料速度、布料速度和摊铺速度不匹配，造成螺旋布料器仓中料不足。此阶段摊铺的基层横断面摊铺料的面密度比料充足时的小，经碾压作业后表现为厚度不足，造成摊铺道纵坡面的波浪，平整度不佳。碾压方法有问题，没有按照规范的程序进行碾压。

4.2.3 基层强度、压实度不够

基层必须能够承受车轮荷载的反复作用，即在预定设计标准轴载反复作用下，基层不会产生过多的残余变形，更不会产生剪切破坏或疲劳弯拉破坏。基层的强度包括两个方面：(1)集料本身的硬度或强度，用压碎值表示，本工程要求压碎值不大于35%；(2)混合料压实后的整体强度和刚度，7d无侧限抗压强度和弯距值。表现为取不起样芯，或取得起但表面粗糙，不密实，试压强度低。

压实度是指工地上实际达到的干密度与室内标准击实试验所得最大干密度的比值，最大干密度对应最佳含水率，经试验本工程混合料最佳含水量为5.7%～5.9%，最大干密度为2.3g/cm3。

试件强度不够或钻芯取不出完整芯样，均应清除重铺。其主要原因是：

(1)原材料不合格、级配不合理。本工程中基层骨料采用0～31.5mm连续级配料，原料的稳定是混合料获得良好级配的基本保证，实际中基层的料源生产规模、机械化程度不高，造成石料加工质量普遍不够稳定，存在最大粒径超标及石屑加工偏粗的问题。混合料的实际配合比及使用的原材料同确定最大干密度时的配比及材料有较大差异，这时，配合比做得再好但在施工时由于原材料的级配控制不好仍会造成强度、压实度不够；

(2)混合料含水量控制不准。现场实验对原材料含水量在施工配合比前的检测仅对代表性样品，在料堆较大或天气变化时可能不起代表作用。因此拌和后的摊铺料会出现干湿不均匀，含水量偏小使混合料容易松散，不易碾压成型，含水量过大会出现“弹软”、“波浪”现象，影响混合料的密度和强度，增大混合料的干缩性，使结构层容易产生干缩裂缝。这种情况在摊铺机施工时较难及时发现，常常到碾压作业时才发现；

(3)养护不规范、及时。施工人员工作责任心差，对成品的保护意识较差。不及时洒水养护，养护期间，在没有采取防护措施的情况下过早开放交通，一些与道口相连处的水稳基层强度受到破坏。

5 水泥稳定碎石基层施工质量控制

通过以上分析可知，原材料、配合比、含水量、混合料的拌和、摊铺、碾压及养护过程均可能造成质量问题，而各质量问题又可能由一种或几种因素同时造成。水稳基层施工的技术要求并不复杂，需要严格执行规程、认真施工、加强管理方能生产出质量合格的路面。

5.1 原材料的控制

5.1.1 材料质量控制

水泥作为集合料的一种稳定剂，其质量至关重要。普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥较适合用于水泥稳定碎石基层施工，禁止使用快硬水泥、早强水泥及其他受外界影响而变质的水泥。本工程路面基层采用标号为32.5#的水泥，水泥各龄期强度、安定性等应达到相应要求；水泥初凝时间4h以上，终凝时间6h以上。进场水泥需有合格证书、生产日期。

底基层、上基层集料碎石的颗粒组成应符合《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)中的级配要求。为了便于施工质量控制，对上基层、底基层用粗集料最大粒径均不大于31.5mm，10mm～30mm的粗集料、5mm～10mm的中集料、0～5mm的石屑细集料三种粒料配合，其粗集料的压碎值不大于35%。拌和站应派试验人员跟踪原材料来源、掌握进料批次，对每批次原材料都必须进行质量检查，看是否与配合比相符，并严格控制集料含泥量，以减轻基层裂缝。

5.1.2 配合比设计控制

5.1.2.1 优化集料级配。在集料级配合格的前提下，优化集料级配，使集料混合料级配尽可能接近规范规定的级配范围中值，使粗粒料中偏粗限，细粒料中偏细限。

5.1.2.2 严格控制水泥用量。在满足设计强度要求的前提下，控制水泥用量不超过6%。若水泥用量大于6%时，混合料强度才能合格，此时应调整优化集料级配，直到水泥剂量小于6%。

5.1.2.3 为减少基层裂缝，做到三限制。在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量；根据施工时的气候条件，限制含水量。

5.2 混合料生产控制

5.2.1 配料准确，拌和均匀

配料准确是保证水泥稳定碎石内在质量的关键环节，2名试验人员在拌和现场监测拌和时的水泥剂量、含水量和各种集料的配比，一旦发生异常要及时调整或停止生产。在混合料生产过程中，均匀性是影响水泥稳定碎石结构强度的关键因素。能否拌和均匀，一是调整好厂拌设备搅拌机叶片的数量、倾角和混合料的含水量；二是控制好混合料的跌落高度。

5.2.2 及时调整混合料含水量

混合料含水量是影响水泥稳定碎石混合料质量的重要因素，不同批次的原材料必须分堆堆放，以利于试验人员掌控原材料的级配和含水量的变化，适时给出合理的施工配合比。

5.3 混合料摊铺碾压控制

摊铺及碾压过程中，专职质检员跟班作业，及时检测并反馈标高、横坡、平整度、厚度等情况，发现问题及时处理。

5.3.1 混合料摊铺

5.3.1.1 水泥稳定碎石摊铺前首先进行测量放样，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，保证路拱横坡度满足设计要求。

5.3.1.2 摊铺前检查摊铺机的各部位运行情况，确保摊铺机在施工中运行正常。根据试验段确定的参数控制摊铺速度、送料速度、布料速度，摊铺机应连续作业，严禁摊铺机停机待料。

5.3.1.3 为避免混合料离析，要确保摊铺机的螺旋布料器有2/3埋入混合料中，并且在摊铺机后面设专人消除粗细集料离析现象，若产生局部粗集料“窝”，应及时铲除，并用新拌混合料填补。

5.3.1.4 现场施工技术人员，要根据摊铺情况随时查看成品的配合比、含水量及水泥剂量，若有不符及时反馈至拌和站，不得使用时间超过水泥终凝时间的混合料。

5.3.2 混合料碾压

5.3.2.1 摊铺过后，一旦有了碾压工作面及时进行碾压，以防混合料水分挥发，保证结构层在最佳的含水量下成型。碾压段落必须层次分明，设置明显的初压、复压和终压的分界标志，并做到每次碾压超过分界线。碾压过程中，水泥稳定碎石的表面要保持潮湿，若发生松散、弹簧、起皮等现象应及时翻开中心重新拌和。

5.3.2.2 碾压应遵循试验路段确定的程序与工艺，先稳压(遍数适中)→轻振动碾压→重振动碾压→胶轮稳压，压至无轮迹为止。碾压完成后及时用灌砂法检测压实度，压实度不合格时，重复再压，并查找原因。

5.3.2.3 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。

5.3.2.4 为保证基层边缘强度，应有一定的超宽。

5.4 接缝处理

本工程基层采取左右半幅施工，摊铺时两侧也未用方木或钢模板支撑，靠边缘的30cm左右很难压实。接缝处是施工过程中最易出现问题的地方，若处理不当，则将造成平整度、压实度不足和产生裂纹等不良后果。在现场具体作业时，尽可能将水泥稳定碎石施工至结构物处，减少横向接缝，以期获得较好的平整度。

5.4.1 横向接缝处理

5.4.1.1 当班相邻摊铺区段与未终凝成活区段间的接缝，采取前一摊铺段预留30cm～50cm宽的条带与后一摊铺段一同碾压。此预留带要做好保水工作，必要时还需洒水处理。

5.4.1.2 已终凝成活区段继续重新开始摊铺混合料之前，将接缝处松散部分清除，挖成与路中心线垂直且垂直向下的断面，然后再摊铺混合料。

5.4.2 纵向接缝处理

5.4.2.1 在摊铺另半幅时，应先放出道路中心线，将未完全压实部分和不符合路拱要求部分垂直挖除。将与纵缝接合部位的基层摊铺料人工修整成倾向接缝的30°～45°角的斜面。

5.4.2.2 无论静碾或振碾，第一道碾压先自距接合面30cm～50cm处开始碾压，第二道碾压对预留的30cm～50cm基层料进行碾压，此时碾轮大部分在经第一道碾压后的基层面上，不损坏已成活的基层。

5.5 养护及交通管制

养护是水泥稳定碎石强度形成的关键环节，在水泥稳定碎石基层压完并经压实度检查合格后进行洒水养护，7d内保持湿润，28d内正常养护。基层养护期间严禁车辆通行，根据现场实际路况，合理划分施工区域和交通通车区域，使施工和交通通行不受影响。

5.6 管理维护及施工协调控制

基层摊铺碾压成型到喷洒透层油铺筑沥青面层这段时间，管理维护工作至关重要。由于各种工程管线相继进场，道路的施工作业面将被占用，底基层成型后，现场维护要及时，以防止基层受到破坏。上基层7d养护期满后方可开放交通。开挖管线沟槽时，严禁将周围水稳基层下部基础掏空。

6 结语

水泥稳定碎石施工质量受到人员、机械、材料、施工环境、工艺等诸多因素的综合影响，基层质量问题的出现多源于施工管理不善所致。为确保工程施工质量，要严格控制原材料的质量、配合比设计、现场试验检测等工作，加强现场施工管理，严格按规范施工，并确保拌和、运输、摊铺、压实、养护等工序衔接紧密，从而确保市政道路工程质量安全。