盐渍土地区路面基层施工质量控制

燕芳祥，王英慧

（北京中港路通工程管理有限公司，北京 100162）

1 工程概况

本标段起点为巴里坤航空小镇北侧，终点位于骆驼井子金矿（预查区）北侧，路线全长67.912 km。巴里坤县属大陆性干旱气候区，暖季凉爽、冷季严寒，无霜期短，降雨量偏少，蒸发量大，日气温变化大，年平均气温2.7 ℃，极端最低气温零下43.4 ℃，极端最高气温35 ℃，无霜期年平均116 d，年降雨量230.5 mm，年最大降雨量为342.5 mm，年蒸发量为1 622 mm。全年盛行西风，最大风速为27.8 m/s，大风天气主要出现在每年的3 月—5 月。内侧临巴里坤湖，是典型的封闭内陆盐湖，所处地貌单元多属山前冲洪积扇、冲洪积倾斜平原中上部，地形基本平坦，土层主要为粗粒土(天然砾石)，设计勘测文件说明部分层位含5 cm～20 cm 弱盐渍土夹层（硫酸盐渍土）。基层设计为36（38）cm 水泥稳定砂砾基层（5.0%～5.5%）。沿线河流较少，所用水源共设置2处水料场，一处料场位于盐湖化工工业园区内。

2 盐渍土地区对公路路面造成的危害

本项目病害：2019 年8 月份基层摊铺完成，9月中旬进行AC-25C 7 cm 沥青下面层摊铺，2020年3 月底复工现场检查K74+000～K76+000 段5 处沥青下面层经开挖后查看横断面表面呈白色粉状物（见图1），沥青下面层全断面隆起（见图2），初步判定为盐胀。

图1 基层横断面表面盐分集聚

图2 路面断面隆起

初步分析有3 个原因：①盐胀：沥青面层表面隆起，基层松散，原材料含有易溶盐、造成表面泛结晶体属于盐胀现象。盐胀的产生主要是天然砾石原材料中含有硫酸盐在低温下溶解度下降吸水结晶形成，致使体积增大，使结构层膨胀[1]。②次生盐渍化：结构层由于不合理的人为措施而引起结构层盐渍化的过程。基层原材料砾石质量把控不严含局部摊铺部位原材料含泥量过大，生产配合比控制不严，养生不及时造成裂缝出现。中央分隔带及土路肩回填料质量控制不严,硫酸盐含量超标（见图3），路面临时排水不完善，造成因雨水通过面层及中央分隔带顺基层裂缝渗入形成次生盐渍化（见图4），造成路面隆起损坏。③冻胀：因基层养生期间，顺基层裂缝处深入，冬季低温裂缝时结构层下部的水分向上集聚并冻结成冰，引起冻胀，从而造成地面隆起的现象。

图3 中央分隔带回填料盐渍化

图4 基层横向裂缝

3 盐渍土地区基层原材料、配合比质量控制

基层施工质量控制应从源头抓起，严格遵循公路路面基层施工细则相关要求配合比配制，从而有效的控制施工质量，从以下方面跟踪控制。

3.1 原材料控制

3.1.1 粗集料

用于被稳定材料的砾石材料（粒径在4.75 mm及以上），应满足表1 的技术要求。

1）水稳基层粗集料宜根据设计选用强度高且储量合适的料场，砂砾材料除单质试验项目主要包括颗粒分析、标准击实、压碎值、相对密度、有机质、液塑限等，外在料场取料还应进行易溶盐检测。

2）严格控制基层用砾石针片状含量及软石含量，经试验检测合格且监理工程师验证批准后，按照核准的料场规划配备筛料机和颚式破碎设备，采用集中四级筛分，规格分别为20 mm～30 mm，10 mm～20 mm，5 mm～10 mm，0～5 mm，并对超粒径颗粒辅助增加颚破工序，将超粒径卵砾石破碎成坡口石，增加筛分成品率同时又增加坡口石含量，从而提高集料结合性能。

表1 粗集料技术要求

3）随机检查料场原材料变化，抽查易溶盐含量，清除表面覆盖土及夹有易溶盐的砂砾层。

3.1.2 细集料

原材料中含泥量大小对基层强度影像非常大，严格控制0.075 mm 粒径以下的细集料含量，含泥量过大会增加基层的干缩性，导致基层出现不规则裂纹。因此0.075 mm 粒径以下含量宜控制在＜2%的范围。同时严格控制细集料中夹带泥块及易溶盐结块，减少基层裂缝及出现盐胀现象发生。

3.1.3 拌和用水

水泥稳定砾石混合料拌和及养生用水施工中应严格控制，水的PH 值≥4.5，含盐量不得超过3 mg/cm3，硫酸盐含量(按SO4-2计)＜2.0 mg/cm3，可溶物含量≤5 mg/cm3，不溶物含量≤2 mg/cm3，不得含有油污、泥和其它有害杂物。经外委见证取样检测合格的水源方可使用，施工中严禁私自更换水源并应对拌和用水及养护用水采取不定期水样检测，满足要求后方可用于工程施工。

3.1.4 水泥

水泥稳定砾石基层采用42.5 级普通硅酸盐水泥，所用水泥应满足规范要求初凝时间＞3 h，终凝时间应＞6 h，且＜10 h，不得使用快凝水泥、早强水泥及受潮变质水泥[2]。留存每批进场材质单，建立原材料进场台账登记制度，落实进场水泥质量控制措施。

3.2 混合料的配合比选定

3.2.1 矿料级配

严格控制水泥稳定砂砾材料的级配，使其满足设计要求，对于高速公路和一级公路，在特种交通条件下，宜采用与沥青面层中下层相同规格和品质的矿料见表2。

表2 材料分档要求

3.2.2 集料级配范围

水泥稳定砂砾基层混合料采用四级矿料进行掺配[2]，使基层级配形成骨架密实型，水泥稳定砂砾基层集料级配范围见表3。

把控水泥稳定砂砾基层的控制性指标：①7 d龄期无侧限抗压强度标准Rd 标准值特重交通时5 MPa～7 MPa，重交通时4 MPa～6 MPa（根据设计阶段试验成果，推荐水泥剂量为5.0%-5.5%，施工时应控制水泥的最大剂量，若达不到强度要求时，应调整级配，不应单纯通过增加水泥剂量来提高材料强度），施工中采用5.5%水泥剂量；②水泥稳定砂砾压实度要求≥98%。

表3 水泥稳定砂砾材料备料规格要求

3.3 选定配合比

通过现场取料参配选定砂砾各档材料用量，确定材料用量见表4。

水泥稳定砂砾基层配合比设计中，应在保证强度前提下取最小剂量进行施工。采用振动击实法水泥剂量分别选取3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5%，5 种水泥参配比例配制混合料，最终选定水泥剂量5.0%为最终用量，最大干密度2.283 g/cm3，最佳含水率5.0%，压实度98%，强度平均值6.3 MPa（满足重交通、特重交通要求），强度标准差0.298，变异系数4.7，满足设计要求。

3.4 确定水泥延迟时间

根据确定的配合比试验数据配制水泥稳定砂砾混合料，对混合料延迟分别进行1 h，2 h，3 h，4 h，5 h 成型试验，得出延迟时间强度指标在4 h 以内5.0%水泥稳定砂砾无侧限抗压强度降低幅度不大，延迟时间在5 h 的无侧限抗压强度降低幅度较大且无侧限抗压强度不合格，选定5.0%水泥稳定砂砾的延迟时间为4 h。

表4 选定水泥稳定砂砾材料备料规格

原材料及配合比选定应注意以下几点：严格控制各项进场原材料满足规范要求，同时在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在合成级配满足要求的同时限制细集料的用量；严格控制粗细集料是否含有易溶盐成分；拌和用水PH 值检测合格。

4 现场摊铺施工质量控制

规范施工工艺，落实技术交底及首件施工，根据试验段施工确定各项参数，选定最佳机械组合，成品控制措施，针对施工中存在问题及注意事项认真总结，现场施工工艺控制重点把控如下。

4.1 混合料的拌和

1）拌和设备产量≥500 t/h。现场采用山东路机800 型拌和设备，电子称量装置精度标定合格，生产能力800 t/h。严格控制拌合楼上料仓的挡板高度，杜绝存在混料现象发生[2]。

2）拌和过程中水泥剂量考虑施工离散性的影响，较确定的配合比增加0.5%的水泥剂量，水泥用量为5.5%，宜在拌缸、出料仓上各架设摄像探头，连线至拌和站中控室计算机上，拌和过程中，负责人随时通过计算机显示屏或在拌缸上观察混合料拌和后的颜色，防止水泥堵塞不流动。高温天气对含水率上调1%～2%，以补偿摊铺及碾压过程中的水分损失。由于新疆温差较大，早晚与中午的含水率不一，应按温度变化、风速大小等因素及时调整[3]。

3）拌和过程中，应适时检测各料仓（包括水泥仓和水）的生产计量，对于高速公路和一级公路应每车混合料打印各档料仓的使用量。定期核查拌和设备的计量装置是否存在偏差。

图5 运输车辆混合料规范覆盖

4）抽查每批进场原材料，检测易溶盐含量，经拌和后出场混合料的含水量。

4.2 混合料的运输

1）在装料时应前后移动、规范装料，运输中运料车必须覆盖规范，避免水分蒸发（见图5）。

2）落实在线监测，严格控制混合料从拌和至碾压终了的延迟时间≤4 h。

4.3 混合料的摊铺

1）下承层经监理工程师验收合格。

2）摊铺前检查两侧模板固定是否牢固，具有足够的强度确保侧限满足要求（见图6）。检查模内断面尺寸是否满足设计要求。摊铺机速度应根据拌和机的产量、施工机械的配套情况及摊铺厚度等予以调整，避免停机待料，保证缓慢、均匀、不间断进行摊铺。

3）机械就位后，现场等待料车应满足摊铺连续性，尽量避免中途中断。

4）采用2 台同型号及同程度的摊铺机进行施工（见图7）。采取道路两侧边线控制钢丝为高程基准线，2 台摊铺机之间架设一道铝合金梁，确保摊铺作业面横坡符合要求，摊铺机熨平板下垫木板（木板厚度为摊铺松铺厚度），确保压实后厚度满足设计及规范规定。

4.4 混合料的碾压

1）混合料摊铺后立即在全宽度范围内进行碾压，碾压长度根据试验段总结数据确定，根据天气情况而定，碾压段落层次分明，碾压工艺应在水泥初凝前完成。

图6 基层摊铺侧限加固

2）基层碾压时严格遵循碾压原则，确保在时限内完成碾压，压实度满足规范及设计要求。表面水分流失严重时，雾化补水后采用脚轮进行复压。

4.5 接缝处理

1）摊铺施工如因故中断时间过长或当日施工结束时，横向接缝应垂直切缝，严禁横向斜接，造成横向接缝质量缺陷，避免基层薄弱环节存在。横缝相接处理应平整、密实，存在横向裂缝时沥青摊铺前应落实现场排查，采取增设玻纤格栅处理横向裂缝（见图8）。

2）施工中应避免纵向接缝，高速公路和一级公路基层分层摊铺时，纵向接缝处应加强碾压。在不能避免纵向接缝情况下，纵缝必须垂直相接。

4.6 混合料的养生

1）严格控制基层养生用水，确保水源合格，基层成品养生期间在经批准的水源取水，不得私自更换水源。

2）新疆地区气候干旱，水资源缺乏，基层成品养生采用节水保湿养生膜和覆盖土工布的方法进行成品养生，要求基层规范覆盖，保持养生水分，避免蒸发（见图9）。养生期间补水，减少基层干缩裂缝现象（见图10）。

图7 两台同型号摊铺机摊铺

图8 基层横向裂缝玻纤格栅处理

图9 基层全断面覆盖养生

5 结语

盐渍土地区基层施工时为避免易容盐及施工工艺把控不严造成质量缺陷，施工质量控制总结如下。

图10 基层成品养生期间及时补水

了解易溶盐尤其是硫酸盐真实情况，采取更严格的控制标准，从原材料抓起，弥补由于人员操作、仪器设备、环境因素、施工工艺控制等对基层质量的影响，摸清易溶盐的分布，可用原材料的范围，不让夹层中存在硫酸盐的土层被开采进入料场进行筛分；从源头把好关，同时关注拌和、养生用水的影响；重视次生盐渍化问题，现场完善临时排水措施尤为重要；加强施工工艺控制及现场施工管理，把控原材料及混合料质量控制同时，确保现场施工工艺规范化，避免因工艺控制不当造成基层裂缝引起质量缺陷。