水泥稳定砂砾基层在高速公路施工中的应用

周泰峰

(新疆交通建设管理局项目执行一处，新疆　乌鲁木齐　830049)



水泥稳定砂砾基层在高速公路施工中的应用

周泰峰

(新疆交通建设管理局项目执行一处，新疆乌鲁木齐830049)

周泰峰(1988—)，助理工程师，研究方向：公路项目现场技术及质量施工管理。

摘要：文章结合某高速公路建设项目，介绍了水泥稳定砂砾基层施工中的原材料选择、配合比设计、混合料的制作、管理方法、施工工艺以及施工控制技术，为公路工程建设提供参考。

关键词：水泥稳定砂砾；施工工艺；配合比；骨架密实型

0引言

随着经济的快速发展，我国高速公路建设也得到了飞速发展。伴随着原料需求的日益增大，获取传统碎石原料由于需要开挖岩体和破碎岩石，其过程往往会造成植被受损、尘土飞扬等环境破坏，加上碎石成本的增大及部分地方资源匮乏，使得其应用受到限制[1]。

近些年来，水泥稳定砂砾基层以其经济适用、施工便利和安全性高等优势，在高速公路施工中得到了广泛的应用。但因为水泥稳定砂砾基层易开裂，故一般用于基层和垫层。水泥稳定砂砾基层影响因素还包括配合比、级配和温度等，因此根据当地气候和施工条件，选择性能合适的混合料配比，是铺筑好水泥

稳定砂砾基层的关键因素。

1工程概况

某高速公路采用6车道设计标准，全线总长300 km，存在施工工期紧、路线长、管理范围大等难度。为此，全线采用水泥稳定砂砾基层，其厚度为30 cm；基层分上、下两层进行施工，基层3 d的抗压强度>12 MPa；混合搅拌站设置在施工现场附近，若距离施工现场较远，运输过程需避免水分的蒸发，且应确保连续施工的要求；基层摊铺工作采用摊铺机，碾压机器压力需>12 t的压路机；每次碾压长度保证在50～70 m之间，相邻段碾压需重叠4 m左右；基层压实度>98%。

2水泥稳定砂砾制作

2.1原材料的选择

2.1.1水泥

采用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥，各项物理力学性能技术指标见表1。

表1　水泥的各项技术指标值表

2.1.2天然砂砾

根据就地取材的原则，本项目天然砂砾取自附近的砂石厂。其筛分结果见表2。

表2　天然砂砾筛分结果表

2.1.3碎石

将天然砂砾分成5～10 mm、10～20 mm和20～30 mm三个尺寸等级，具体见表2。

2.1.4水泥用量

本项目规定水泥用量区间为4.5%～6%。

2.2配合比的确定

《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中骨架密实型的设计方法，指出了基层混合料集料级配的关键性[2]。天然砂砾都有一定程度的含泥量，细料偏多，但尺寸为4.75～9.5 mm、19.0～31.5 mm的砂砾含量较低。为确保砂砾级配达到要求，工程建设中不会直接采用天然砂砾，而是将天然砂砾进行分级。本项目通过改变4.75 mm筛孔的通过率制定出3种水泥稳定砂砾级配，见表3。

表3　配合比结果表

2.3水泥稳定砂砾制作

2.3.1混合料的搅拌

水泥稳定砂砾制作过程较简单，主要是将砂砾、水泥和水加入搅拌机中搅拌均匀。唯一不同的是不同区域路段可能采用不一样的配合比[3]。原材料需按配合比均匀地加入到搅拌机中，搅拌速度要适中，避免出现集料离析和混合料不均匀现象。水量的控制也是制备好水泥稳定砂砾的关键因素。混合料含水量小，不能充分化解水泥，水泥稳定集料的作用降低，且很难压实、表面松散；含水量大，易反弹且压不实，干缩反应带来裂隙增多。此项目含水量控制在最佳含水量的1.4%～1.2%之间。再者，混合料的搅拌应保持连续、均匀的操作过程。

2.3.2水泥稳定砂砾的运输

当施工现场无合适场地设置搅拌站时，造成搅拌站距离施工现场较远，此时涉及混合料的运输。在运输过程中，通常会造成混合料中水分的蒸发。因此，应给运输车辆增加覆盖措施，特别是高温季节。运输过程中保证道路畅通，原则上车辆不能中途停留，并且车辆数量需保证施工的连续。另外，碾压完毕的停留时间≤3 h，且不能超过终凝时间。

3水泥稳定砂砾施工

3.1施工准备

基层分上、下两层进行施工，故施工准备分为底基层施工准备、下基层施工准备、测量放样和支模。

3.1.1底基层施工准备

首先将底基层表面上的杂物进行清除，然后使用压路机碾压底基层，碾压完后检查底基层的平整度、密实度和高程等能否满足要求；接着对底基层喷洒一定量的水，使得底基层达到湿润条件，确保基层与底基层牢固连接。

3.1.2下基层施工准备

同底基层表面一样，下承层需将杂物等清除干净。在铺上承层1.5 h前，洒水润湿下承层；待表面水初干后，在下承层表面均匀洒上水泥；接着将水泥和水混合均匀，再喷水使其成为水泥浆且保证水泥浆均匀分布在下承面上。

3.1.3测量放样

打中桩，平曲线1个(5m)，直线1个(10m)；打木桩，设置于距离基层两侧35 cm左右处，用于水准测量。配固定架的钢钎用钢筋制作，采用钢丝进行标高控制，每段长度为150 m。

3.1.4支模

支模是为控制基层边部强度，通常在中央分割带一侧使用钢模板，靠边坡一侧培土模。培土模宽度为基层边界至路基边界，其高度与水稳虚铺齐高。培土模靠基层一侧加铺塑料薄膜，防止边部水泥稳定砂砾中的水分散失。

3.2机器摊铺

水泥稳定砂砾主要采用摊铺机进行摊铺[4]。(1)摊铺机调整至水平且垂直于路面中线布置；采用两台摊铺机前后相隔8 m左右相向摊铺。(2)运料车卸料(第一辆运料车应尽可能接近摊铺机，之后的运料车靠近摊铺机需距离25 cm左右)，卸料过程应均匀。(3)进行摊铺，摊铺机行进速度需缓慢，保证匀速、均匀摊铺；摊铺机两侧人工辅助加料，使基层摊铺一次成型；为确保摊铺工作的连续性，摊铺机前始终要保证有一定的混合料。(4)当摊铺完成3 m左右后，马上对摊铺面的标高和坡度进行测量，若不符合要求，则进行调整。水泥稳定砂砾基层机器摊铺工作的人员配置情况见表4。

表4　机器摊铺工作的人员配置表(个)

3.3碾压

水泥稳定砂砾基层的压实度是一个关键指标，它影响着水泥稳定砂砾基层的耐冻性、干缩性等。

本项目采用12 t以上压路机进行碾压，压实厚度≤20 cm/层；每次碾压长度保证在50～70 m之间，相邻段碾压需重叠4 m左右。其中碾压的最佳时机是混合料的含水量与最佳含水量相当时；碾压长度根据当地气候条件和含水量的变化灵活调整。按照先静初压、后动复压、最后静终压的顺序进行碾压施工；直线段碾压方式从低到高，曲线段碾压方式由内向外，碾压轮迹重叠1/2轮宽；基层碾压采用有侧限碾压，基层边缘采用小型压路机碾压。压路机行驶速度需缓慢且匀速，当其需要制动时，必须逐渐连续操作、缓慢减(低)速运行。

3.4养生

水泥稳定砂砾基层的强度和干缩性与养生也息息相关。养生及时，才能避免出现水泥稳定砂砾基层干缩裂缝的问题，进而保证该基层的整体质量。

由于该地区年平均降雨量小，年平均蒸发量大，干旱缺水，因此基层养护采用节水养生膜和土工布的方法。每一碾压长度施工完成并经检查符合要求后，立即采取相关措施进行养护。具体操作如下：对基层表面进行喷水处理，在表面湿润的状态下，将节水养生膜顺次、紧贴基层表面、平整地摊铺在基层表面上；紧接着，将土工布摊铺在节水养生膜上，并用一定重量的物体压住土工布，防止土工布意外被掀起。一般情况下，养生期为7 d；上、下分层施工的情况下，下承层碾压达标后24 h之后，上承层可以开始施工。在养生期间，应封闭交通，原则上禁止任何车辆通行，特别是重型车辆。在养生期结束后，应在10 d内尽快铺筑沥青面层，从而避免基层因行车、暴晒等造成破坏和开裂，保证和提高基层质量。

4结语

天然砂砾中加入粗集料可以形成骨架结构，提高水泥稳定砂砾基层的强度。不同级配的水泥稳定砂砾具有不同的强度，此项目的混合料配合比对该区域路段今后的道路施工过程中混合料的级配选择具有参考价值。本项目在水泥稳定砂砾基层施工中，通过改进施工工艺、优选设计混合料配合比、提高施工管理水平和提出实际可行的施工控制技术等方法，成功地指导完成了该项目的全路段施工，为公路工程建设提供了借鉴，在我国高等级公路建设领域具有广阔的推广应用前景。

参考文献

[1]鹿中山，杨树萍，张颖如.水泥稳定砂砾基层产生裂缝的原因与防治措施[J].合肥工业大学学报，2001，24(5)：963-966.

[2]程培峰，姜斌.水泥稳定砂砾基层性能试验与试验路的分析[J].森林工程，2008，24(3)：59-60.

[3]孙凌，魏建军.水泥稳定砂砾基层冰冻耐久性试验分析[J].低温建筑技术，2007(5)：11-13.

[4]朱梦良，曹恒涛，王迪.水泥稳定砂砾基层材料的特性研究[J].公路与汽运，2012(3)：127-129.

[5]姚广成，张永红，沈楠，等.大温差下水泥稳定砂砾基层施工技术探讨[J].公路交通科技，2014(10)：70-76.

Application of Cement Stabilized Gravel Base-layer in Expressway Construction

ZHOU Tai-feng

(Project Implementation 1st Division，Xinjiang Communications Construction Authority，Urumqi，Xinjiang，830049)

Abstract：In combination with an expressway construction project，this article described the raw material selection，mixing ratio design，mixture production，management methods，construction technology and construction control technology in the construction process of cement stabilized gravel base-layer，thereby providing the reference for the highway construction.

Keywords：Cement stabilized gravel；Construction technology；Mixing ratio；Skeleton dense type

收稿日期：2016-02-01

文章编号：1673-4874(2016)02-0027-04

中图分类号：U416.213

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.006

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