水泥稳定级配碎石基层质量控制研究

吴健

摘 要：根据农村公路建设实际情况，通过分析、研究路面基层质量现状和通病，从公路的功能、研究的必要性、基层破坏因素等方面出发，提出以设计交通荷载等级和路基参数，基层设计厚度、基层设计参数、原材料技术要求、路面结构组合，施工期间的原材料、混合料生产、摊铺与碾压、养生及质量检验作为控制的要点，提高路面基层的使用寿命，并提出需要进一步研究的问题。

关键词：水泥稳定级配碎石或砾石;基层;质量;控制

0 引言

水泥稳定级配碎石或砾石适用于各种交通荷载等级的基层和底基层，适用公路等级较为广泛、施工技术较成熟，具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性等性能，其初期强度较高，并且随着龄期的增长而增长，所以本文以农村公路水泥稳定级配碎石或砾石基层（下文均称“基层”）为主要研究对象[1]。

1 研究的必要性

基层的主要病害是疲劳开裂、车辙和面层反射裂缝。地表水从反射裂缝处渗入后容易出现唧泥、基层脱空等损坏现象，从而加速路面状况急剧恶化，并会影响路基强度。经分析、研究，主要是受以下因素影响：（1）在农村公路实际使用年限内，实际交通荷载等级、当量设计轴载累计作用次数与可行性研究和施工图设计阶段出入较大，主要表现为实际交通荷载等级高于设计阶段交通荷载等级。（2）设计交通荷载等级低于实际交通荷载等级后，致使路基顶面回弹模量设计值偏低，不能满足实际交通荷载等级需求，导致路基提前出现损坏，进而影响基层和面层工程质量。（3）基层设计厚度、原材料技术要求、设计参数及结构组合等不满足规定或取值不当，会对基层质量产生较大影响。（4）基层施工过程中，原材料、混合料生产、施工工艺、摊铺与碾压、养生与交通管制、质量检验未按设计要求或技术规范施工，也会造成工程质量达不到预期目标[2]。

2 基层质量控制要点

基层设计应贯彻就地取材的原则，认真做好当地材料的调查，根据交通量及组成、筑路材料以及路基水文状况等因素，选择技术可靠、经济合理的结构层。施工现场应根据基层设计厚度、材料性能、摊铺与碾压方式等，充分发挥压实机具的功能，保证基层质量。

2.1 设计交通荷载

根据公路技术等级和设计使用年限，通过现场调查并结合可行性研究报告中的交通量年平均增长率等资料，准确计算设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车的交通量，确定设计交通荷载等级，使设计交通荷载等级与实际交通荷载等级一致。为保证基层不发生由于疲劳开裂导致的结构破坏，应控制疲劳开裂寿命不小于设计使用年限内当量设计轴载累计作用次数。

2.2 路基回弹模量

路基回弹模量设计值E0，应不小于路基回弹模量要求值[E0]。除路基湿度调整系数和干湿循环或冻融循环折减系数外，标准状态下路基动态回弹模量值MR对路基回弹模量设计值影响最大。如受试验条件限制，对于新建农村公路可采用路基填料的CBR值估算标准状态下填料的回弹模量值[3]。

2.3 厚度范围和最小厚度

基层厚度应根据交通荷载等级、材料性能，压实机具的功率，以及有利于施工等因素选择最佳压实厚度。根据工程经验和结构分析，当施工厚度小于最小厚度时，在重载车的作用下，层底易产生过大的拉应力而出现开裂现象，发生疲劳开裂破坏的风险明显提高。

2.4 材料特性和参数

基层材料应根据公路等级、交通荷载等级和当地材料特性等，在技术经济论证基础上确定材料设计参数。原材料技术要求和混合料组成与技术要求应符合规定，并应结合当地经验确定。在满足设计要求的前提下，无侧限抗压强度不宜过高，否则会产生过多的收缩裂缝和反射裂缝。水泥剂量宜控制在3%～6%之间，过多地增加水泥剂量，并不会提高混合料强度，反而会加速混合料收缩开裂，进而导致路面发射裂缝增多。可采取控制原材料技术指标和优化级配设计等措施来提高混合料强度。

2.5 结构组合路面

结构厚度与层间模量比有密切的关系，在设计时应适当控制层间模量比的要求。基层与沥青面层的模量比宜在1.5～3.0之间，基层与土基模量比宜在2.5～12.5之间。在基层下，宜设置粒料类改善层等措施，可有效减轻反射裂缝处的唧泥、脱空现象，提高基层水稳定性。

2.6 原材料技术

要求水泥初凝时间应不小于3 h，终凝时间应大于6 h且小于10 h，强度等级宜采用32.5或者42.5普通硅酸盐水泥。细集料中0.075 mm以下颗粒塑性指数不大于17，含量不大于20%。级配碎石压碎值不大于30%，级配砾石压碎值不大于35%，级配碎石针片状颗粒含量不大于20%。级配碎石或砾石液限不大于28%，塑性指数不大于7。农村公路重、中和輕交通荷载等级，材料分档不宜小于3档备料。对于极重、特种交通荷载等级且强度要求较高时，为了保证级配的稳定，宜选择不少于4档备料[4]。

3 需要进一步研究的问题

对于半刚性基层上下两层连续摊铺碾压的施工工艺，可以有效改善层间结合状态，缩短养生周期、节约成本和施工工期，实际受力状态基本符合设计要求。但需进一步研究如何加强双层半刚性材料层之间的联结，使双层结构成为单层式整体结构，提高承载力和耐久性。检测现场钻芯试件强度，是一种后验证的质量评定方法，往往受养生时间、取样时间、钻芯和切割的影响，目前没有具体的芯样试件试验检测规程，需要进一步研究现场钻芯取样试件强度检测规程，提出质量后评定标准。

4 结语

农村公路主要以次要集散和支线交通功能为主，其公路等级以三级公路和四级公路为主。路面基层应具有足够的承载力、抗疲劳开裂性能、足够的耐久性和水稳定性。应根据公路功能、技术等级、交通量，结合沿线地形、地质、气候和当地路面材料等自然条件进行设计。

参考文献：

[1]贾峰.公路水泥稳定碎石基层施工技术及质量控制[J].交通世界，2021（Z1）：72-73.

[2]肖世江.市政道路水泥稳定碎石基层的质量控制[J].砖瓦，2021（1）：112-113.

[3]王沛然.水泥稳定碎石基层路用性能及质量控制技术分析[J].交通世界，2020（36）：83-84.

[4]肖世江.市政道路水泥稳定碎石基层的质量控制[J].砖瓦，2020（12）：200-201.