半刚性基层层间水泥浆同步喷洒技术原理分析

陶福德 王振业

（贵州路桥集团有限公司路面工程分公司，贵州 贵阳 550000）

半刚性基层是柔性路面的主要承重层，在高速公路中的设计厚度一般都在32～40 cm之间，多的厚达60 cm，一般都得分层摊铺碾压成型。有研究表明：层间接触 （黏接） 状态对半刚性路面的各力学响应分布影响较大。在层间光滑（完全不黏接） 条件下，结构的弯拉应变、弯拉应力及剪应力均保持较高水平，层间连续 （完全黏接成整体） 条件下则反之。层间连续条件下，半刚性路面的受力状态明显优于层间光滑条件下结构受力[1]。基层间完全光滑状态下，上基层底最大拉应力是完全连续状态时的 5.7 倍[2]。

为了提高分层施工的半刚性基层的层间粘接效果，使分层施工的上下基层形成整体同时受力，设计及规范 （JTG/TF 20—2015《公路路面基层施工技术细则》第40页5.4.4条款）明确要求采用水泥浆作为层间黏接剂。因此，为了做好半刚性基层层间水泥浆喷洒工作，业界工程人员不断努力创新，总结形成了各种不同的技术方案。而笔者通过多年的潜心研究，提炼形成的“半刚性基层层间水泥浆同步喷洒技术 （简称同步喷洒技术） ”更加优良，可操作性更强，更有利于保障施工质量。现将同步喷洒技术原理分享给业人士，希望对我国的公路建设工程提供参考。

1 同步喷洒技术的概念

同步喷洒技术，即半刚性基层层间水泥浆喷洒与半刚性基层摊铺同步进行，采用自主研发的专用设备 （水泥浆同步喷洒机），将原材料 （水、水泥） 添加、计量掺配、水泥浆拌和、水泥浆喷洒等工序通过自动控制程序同步流水完成。同时将同步喷洒机与摊铺机搭接在一起，由摊铺机操作人员一键控制，与基层摊铺同时启动，同时停止。

其核心是“施工三同步”：一是水泥和水的计量掺配与水泥浆拌和同步进行；二是水泥浆拌和与水泥浆喷洒同步进行；三是水泥浆喷洒与半刚性基层摊铺同步进行。

2 同步喷洒技术的工作原理

采用自主研发的水泥浆同步喷洒机施工，施工前将水泥浆同步喷洒机与基层摊铺机通过杆件连接，靠基层摊铺机推动行驶，喷洒管道及喷头固定布置在摊铺机上，洒布宽度与基层摊铺宽度同宽。根据摊铺的宽度和速度。标定好原材料 （水泥、水） 的流量、拌和和喷洒的速度，操作时只需在摊铺机上一键控制 （开关） 作业，再配备2～3名普通工人辅助添加水泥即可实现稳定喷洒。其中：水采用水车运到施工现场，然后抽放到供水系统里；水泥采用袋装水泥，货车运到施工现场，按用量等距堆放在安装主机的一侧，采用自带的提升装置将水泥投放进水泥供应系统内。

3 同步喷洒技术原理分析

同步喷洒技术的工艺流程见图1。

图1 同步喷洒技术的工艺流程图

（1） 采用同步喷洒技术的首要目的，是要确保水泥浆喷洒到基面后不失效、不浪费、不污染自然环境。同步喷洒的核心问题靠优良的机械设备来实现，现有市场上没有可用的现成设备，只能按照功能需求打造，研发形成具有自主知识产权的水泥浆同步喷洒机。

（2） 将水泥浆同步喷洒机搭载于摊铺机上，是为了充分利用摊铺机过剩的负荷能力，减少水泥浆同步喷洒机的功率需求。整机的电机总功率为6 kW，只需配置8 kW的汽 （柴）油发电机就能确保设备正常使用；若采用大功率摊铺机，则可以直接在摊铺机的发动机上加装一台大于8 kW的液压马达驱动的发动机，更加省事。同时，在水泥浆同步喷洒机的底盘上安装轮子，再用摊铺机推动行走，大大降低了摊铺机的推动负荷。

（3） 将水泥浆拌和与喷洒同步进行，根据喷洒需求量拌制水泥浆，避免材料浪费的同时，解决水泥浆易沉淀黏结、堵塞喷洒管道的问题。

（4） 将原材料 （水泥、水） 称量与水泥浆拌和喷洒同步进行，根据水泥浆需求量添加原材料，有效避免了材料浪费问题。

（5） 将喷洒管道与摊铺宽度同宽布置，是为了规避传统工艺分幅分段喷洒可能会出现的重洒和漏洒问题。

4 同步喷洒技术的优点

（1） 施工成本低。机械设备造价在10万元左右，低于功能相当的现有任何机械设备 （水泥净浆洒布车需60～70万元）；人员投入仅需在基层摊铺施工的基础上增加2～3人；材料 （水泥） 使用稳定，按需拌合按需喷洒，施工材料无浪费。

（2） 操作简便、施工质量稳定。将半刚性基层摊铺与水泥浆喷洒同步进行，依托摊铺机喷洒水泥浆，随即进行半刚性基层摊铺，确保水泥浆喷洒到基面后不失效、不浪费、不沉淀、不黏结，保证粘层的施工质量。

（3） 施工进度有保障。洒布宽度和洒布速度完全与半刚性基层摊铺同步进行，原材料 （水泥、水） 称量、拌和、喷洒同步进行，实现顺畅喷洒，产量完全随基层摊铺的需要而定，确保基层施工进度。

（4） 施工安全可靠。水泥浆同步喷洒机附着在摊铺机上，辅助人员始终在摊铺机侧面作业，解决了传统工艺存在的水泥浆喷洒和混合料运输车交叉作业带来的安全隐患以及喷洒作业操作不当带来的安全隐患。

（5） 节能环保。整个“水泥浆同步喷洒机”的电机功率只有6.0 kW，可直接用摊铺机的发动机驱动，不需外接发电机，在能源消耗方面只有传统方法的十分之一；将配料、拌和、喷洒等各环节与基层摊铺同步进行，对环境无污染风险。

5 结语

半刚性基层层间水泥浆同步喷洒技术的工艺原理先进，施工操作简便、施工质量稳定可控，能够有效解决半刚性基层之间的层间粘接问题，从而提升道路的质量等级和使用寿命。