市政道路施工水泥稳定碎石基层中的应用

吕加强，杨旭东

（山东宇通路桥集团有限公司，山东东营 257300）

1 水泥稳定碎石的应用原理

水泥稳定碎石基层是当前公路建设施工应用非常广泛的一种半刚性路面施工采收率，伴随着路面逐步硬化施工，会逐步形成板状半刚性体结构，结构的强度、承载性能都得到了很大的提升，路面使用效率也在不断提高。水泥稳定碎石的工作原理是应用合适的骨料作为级配碎石进行施工，通过灰浆和有胶凝材料的使用以保证骨料的缝隙填充完整，并且再通过碎石嵌挤作用形成整体结构，通过摊铺与压实施工后，利用碎石的加压可以提高其结构的强度。应用灰浆填筑施工，保证基础结构的密实度可以满足实际需求。所以水泥稳定碎石基层的强度、稳定性、抗渗性都非常好[1]。该材料中，水泥材料的加入比例为3%~6%，7d 无侧限抗压强度为1.5～4.0MPa，较其他材料来说性能比较优越。

2 工程概况

某市政道路工程，项目地址位于该市南区，该工程全长3.5km，该工程所处地区的年降雨量相对较少，地下水位比较低，交通道路上通行的车辆比较多，所以对于道路工程的承载性能要求较高。为了满足道路工程承载性能的要求，延长道路的使用年限，最终确定使用水泥稳定碎石基层结构，下基层则应用水泥稳定砾石基层的结构。本文重点分析水泥稳定碎石基层结构。

3 水泥稳定碎石材料的设计

3.1 材料选取

（1）在集料选择阶段，按照项目的要求进行选择，集料规格最好在10~30mm，石屑的粒径控制在10mm 以下，主要是以河砂作为主要的施工材料，筛分以及颗粒的组成可见表1 所示。对于城市内部的主干道建设项目，对于地层结构使用的材料来说，其最大粒径不可大于40mm，一般来说集料的粒径最好是控制在30mm 以内，根据设计方案的要求做好材料的含量以及塑性指数的控制，保证水泥稳定碎石符合各个组分要求，施工质量合格。应用0.075mm 的孔筛过滤，其过滤掉的材料比例不足5%，尽量的减小细土塑性指数，以确保材料的性能合格，不会产生严重的质量问题。

表1 材料参数标准

（2）水泥种类的不同，收缩性强度也会有明显的不同，例如，选择的硅酸盐水泥材料其收缩流程需要比常规的材料要低，而一些标号小的水泥收缩了高标号的材料。因为路基内的水泥材料可供选择的比较多，尽量选择终凝时间在6h 以上的水泥材料。根据本次工程的具体要求，最终确定选择使用P.O32.5 的硅酸盐水泥材料进行施工。

（3）在水选择上，选择饮用水即可，选用无任何杂质的水是基本要求。在混合料的制作以及工程养护中都会使用大量的水，所以对水质的检测显得非常的重要，如果无法满足要求，必然会给工程的质量造成较大的影响。

3.2 混合料的配合比

混合料的配合比就是各种材料的加入比例，这是极为重要的参数，关系到混合料的性能。在混合料配比之前，要在实验室进行相关参数的试验掌握配比要点，符合性能指标后的配合比参数作为施工管理的重点。在混合料的制作阶段，做好各种材料配合比的控制，保证材料的性能符合要求。

4 施工要点

4.1 施工的前期准备

（1）测量、放样。项目在开展之初做好测量工作与放样工作对后续项目开展有积极作用。因此在施工前需要采取全站仪进行边桩、中心点等桩体位置的测量，而后采用水准仪检测基层顶面标高尺寸，并且即将检测结果上报监理单位审核。

（2）准备所需原材。根据工程要求选择合适的材料，加强材料质量控制，保证供应量充足。

（3）材料试验。基层施工环节，应用的碎石材料需要进行试验检测，保证颗粒、密度等符合要求，进行击实试验检测，各项指标满足要求，在上报监理工程师批准同意后使用。

（4）施工场地的准备。在基层结构验收工作结束后，可以使用人工加机械施工的方式进行修复处理，提升基础工程的质量。此外，在项目开展之前需要对地基层的标高进行核对，保证误差能够满足施工需求，确保基层表面达到平整、密实的要求，且通过人工方式将表面进行清洁处理[2]。

（5）准备合格的施工机械和施工器具，各项设备和工具的性能合格，车辆运行正常。

4.2 导线布设

为了使得摊铺施工可以有序的展开，在现场铺筑中，要设置合适的导线形式。导线设置环节，需要对半幅结构进行科学设置，而后需要在路面中线位置与边线位置布设一道导线，相互之间的距离要间隔10m 划分另外一条，而在弯道位置上纵向间距的距离要设定为5m，导线桩的长度需要设置为70cm。在操作的过程中，需要导线把导线桩固定起来，设置的拉力度要达到100kg，各个导线长度的总和不能超过400m，保证两侧导线高差处于合理范围内，一般超出底基层表面约50cm 即可。

4.3 混合料拌制

在项目初开阶段中混合料拌和是一项系统性的工作，需要选择合理的施工设备进行操作。

混合料的搅拌施工应用的是500 型稳定土拌和机设备，然后应用两台装载机供应施工材料，并且使用集中拌和的方式进行材料的生产制作。本次工程中，设计配合比中水泥材料加入比例为4.3%，为了使混合料的质量合格，该项目施工技术人员根据5%的水泥配比加入材料，其含水量控制在5.1%～5.4%。搅拌制作混合料之前，试验人员需要及时进行碎石材料的含水量检测，然后得到最佳配合比参数，再根据计算确定的配合比参数开展项目手工，确保搅拌时间控制在15s 以上。试验人员还要碎石进行含水量的监测，如果发现出料值不合格，禁止运输到现场。

4.4 运送混合料

混合料的运输使用自卸车进行，确保车辆的行驶状态良好，车辆的性能达标，车厢完好无损。装载环节，分为三次进行装车，按照前、中、后的结构形式装载，防止发生离析的问题。在车辆运输环节，车辆行驶速度保持均匀、慢速，不会发生离析的问题，也没有沁水和质量缺陷。根据拌和材料的出料方式以及运输距离确定合适的运输车辆数量，以保证施工可以连续、顺利的进行，为工程质量的提升奠定基础[3]。

4.5 摊铺

在水泥稳定碎石基层摊铺施工的过程中，作为非常关键的施工步骤需要在项目开展之前，将下承层表面结构存在的松散材料进行处理，避免结构性能下降而影响工程的质量。如果发现松散结构比较严重，需要及时清除，然后挖补填充处理，达到运行的要求。下承层结构的表面要达到平整、湿润、坚实的要求才能施工，路拱合格，弯沉值、压实度达到工程的标准。

水泥稳定碎石基层的质量受到摊铺阶段的影响，这是碾压施工工序的基础和根本，只有保证摊铺施工达到质量标准，才能在压实之后符合要求，达到表面平整度的标准。所以在摊铺作业开始之前，应该做好现场的摊铺准备工作，表面的湿润度合格，使用符合配合比要求的水泥浆液材料。摊铺工作开始之前，应该确定合适的松浦系数，摊铺环节应该保持连续进行，防止出现纵向接缝的情况。如果在施工中不得不分为两幅进行施工，可以选择两台摊铺机同时进行，间隔10m 左右[4]。

4.6 碾压

混合料完成摊铺施工后，分析含水量的特性，开始进行碾压施工，如果含水量达到最佳含水量，或者稍微高于最佳含水量，即可进行碾压施工。碾压环节要按照从低到高、先轻后重的顺序进行。碾压施工的长度要结合具体的天气环境来确定，一般需要按照试验数据实时碾压作业。如果环境温度较高，此时水分的流失速度会比较快，尽量的缩短碾压作业的长度；环境温度相对较低的情况下，水分的蒸发速度相对较慢，则可以适当延长碾压路段的长度，但是也不能过长，以40~50m 为宜，如果太短，会造成平整度不足。在碾压施工，先应用20t 的单钢轮压路机进行碾压施工，按照静压、振压、静压的3 次碾压施工进行，每个环节的碾压施工都要做好质量的控制，且碾压施工遍数符合实际需要。禁止在碾压施工环节进行调头或者急刹车，否则容易导致碾压施工完成的路段出现结构损坏的情况[5]。为了提高碾压施工的质量，工作人员在车辆后部及时做好检测，主要是针对含水量、宽度、厚度、平整度、压实度等方面进行检测，如果发现任一指标存在问题，应立即采取措施处理，以确保不会发生严重的质量问题。

4.7 养护、处理接缝

在项目开展环节，当水稳基层碾压工序完毕以后，需要安排专门的人员对结构层的高度、宽度与坡度、压实度以及平整度等参数进行检查和验收。同时在现场需要设置减速带，在表面覆盖一层土工布，以达到保湿、养生的效果，每日组织施工人员对现场进行喷水保湿处理，采取喷雾的方式进行，确保水稳基层结构表面的湿润度合格，且养生时间不少于7d。由于该项目应用的是半幅方式施工，在一侧道路施工结束后，再进行另外一侧道路的施工，所以要做好纵向接缝的处理和控制。一般来说，在每日施工结束后，均会存在部分横向接缝问题，此类问题体现最多的区域是在明洞与桥梁位置，因此在项目开展的过程中，需要按照接缝处理的要求，做好桥头搭板前后的施工控制，保证整体工程的质量满足实际需求。横缝在设置时，施工结束后与正常碾压施工要求是相同的，压路机碾压到下部的承重结构上，碾压结束后，在水泥稳定基层结构强度性能合格后，将碾压结束且各项技术参数都符合要求的部分，开挖出和道路中心线垂直的断面，作为第二天施工的连接部分。纵缝在设置时，一般是一侧道路摊铺施工后，再进行另外一侧摊铺时形成的，因此需要确保结构厚度的控制，确保纵缝连接部位的质量性能合格。

5 容易出现的质量问题

5.1 裂缝

水泥稳定碎石基层在施工与养生环节，裂缝问题的发生率是最高的，所以施工单位必须结合具体情况选择合适的控制措施。从工程实践分析，只要是发生裂缝问题，容易造成严重的安全隐患和质量问题，只能从下述几个方面出发进行分析：①分析具体情况，水泥稳定碎石基层在道路工程中应用范围比较大，如果出现裂缝的情况，会造成结构强度下降，且投入使用后，车辆碾压、环境侵蚀等出现，裂缝会变得更加严重，威胁行车安全，也会造成养护成本升高。②如果没有及时处理裂缝问题，在长期运行中，雨水进入结构内部，会导致裂缝宽度变得更大，且受到车辆作用力的持续性影响，裂缝位置会发生破碎、断裂的问题，性能快速下降，还会导致道路使用寿命的大幅缩短，管理单位需要投入过多的资金养护施工，同时还会容易引起交通安全事故出现，给社会稳定造成一定的影响。

5.2 离析

本文所说的离析主要是指道路工程基层结构发生粗集料沉底的情况，此类问题通常是在水泥稳定碎石基层施工环节出现得比较多，并且离析问题还会导致其他结构出现问题。如果发生离析的问题，就会造成道路基层结构强度分布不均匀、平整度不合格等严重问题，会给道路交通运行带来负面的影响。经过分析发现，形成离析问题的原因较多，但是最为关键的就是施工技术选择不合理，也就是说，在集料搅拌的环节出现了离析的情况，必须提起足够的重视。如果运输环节管控不到位而引发的离析问题，或者卸料摊铺不当而造成的离析问题，都要采取相应的处理措施，以确保不会发生离析的问题，切实提升结构的总体质量，以免产生严重的质量问题。

5.3 平整度差

平整度是重要的路面技术参数，也是影响工程质量的关键要素。若平整度比较差，那么相应的结构层就会满足不了工程的标准要求。简单来说，需要在保证基础层工序完毕以后再开展此类工作，因为摊铺施工环节的质量管控不到位或者其他质量问题而引发的平整度较差，进而出现连锁反应，极易造成现场施工无法达到规定的标准要求，也会影响总体的平整度与稳定性。因此，现场施工单位必须严格落实施工管理和控制，消除平整度差的问题，执行施工工艺和技术标准，提高工程的施工质量，满足交通运行的标准和要求。

6 提升基层施工质量的措施

6.1 裂缝的预防

6.1.1 重视原材料及其配比设计

水泥是施工的主要原材料，所以选择合适的水泥材料种类和型号非常重要，它能直接影响干缩性参数，基于此，我们需要选择合适的水泥材料，以免造成水泥稳定基层结构发生裂缝的病害问题。从大量的实践经验分析可以发现，硅酸盐水泥材料的性能满足要求，所以被广泛应用到道路工程基层施工中。同时，在现场施工环节，加强路基结构设计的控制，保证结构强度性能合格，确保水泥材料的配比比例合格，防止产生裂缝等质量缺陷。

6.1.2 含水量控制

水泥稳定碎石基层的含水量是重要参数，因为该数据和干缩应变会存在直接的关系，也就是说，含水量比较大的情况下，干缩应变也会越高，所以在车辆碾压的情况下发生裂缝的概率也会越大。因此，工程人员严格落实施工技术标准和要求，做好原材料配比控制，避免出现裂缝问题，提升工程整体质量。

6.1.3 加大碾压密实程度

经过实际经验分析发现，碾压后结构的密实度会给水泥稳定碎石的抗冻性、干缩性方面带来直接的影响，密实度越高，发生干缩裂缝的概率也就会越低。

6.1.4 施工时间的合理选择

气候环境也是影响道路性能的关键性技术参数，所以气候条件的分析也是非常的关键。夏季环境温度较高，集料内水分的流失速度比较快，冬季环境温度较低，也会导致干缩问题的出现，尤其是早晚温差过大的天气条件下，裂缝发生的概率是非常高的。因此，施工单位必须结合当地的气候条件，合理组织施工，以保证工程的质量合格。

6.2 离析现象的预防

6.2.1 强化拌合工艺的管理

实践表明，水稳混合料的拌合温度及拌合时间在很大程度上决定了离析现象是否出现，因此，相关施工人员要对此进行关注。也就是说，在水稳混合料拌合完成之后，任何人不得再随意搅拌，而是要对其外观进行仔细观察，若外观均匀，无花白现象发生，则说明该混合料已经搅拌均匀，可正常使用。

6.2.2 加强卸料过程的管控

在卸载材料的时候，必须保持动作轻柔、缓慢，尽量不要过快抬升料斗，否则容易造成卸料不连续，需确保材料供应达到均匀性的要求。此外，在摊铺施工中，操作人员保持摊铺的稳定性和连续性，一旦出现离析的问题，立即进行修正。

6.3 提升基层平整度

6.3.1 加强对振动仓中料位的控制

在施工中，如果料位过低，容易发生孔洞的问题，且抹压作业难度高；如果料位过高，还会给振动排气产生影响，出现麻面的问题。因此，在摊铺前要做好设备调试作业，保证料位始终处于振动棒转角的部位上，确保小螺旋从料的最低点位置转向最高点位置。

6.3.2 对排水予以高度重视

路基结构要达到稳定、干燥的要求，这是提高稳定性的关键，所以在现场需要做好排水处理，要有符合要求的排水设施，达到现场施工要求，保证路基稳定性合格。

7 结论

市政道路施工中，水泥稳定碎石基层的应用比较广泛，在施工中加强质量管理和控制，消除一切负面的影响，提高工程施工水平，对于满足道路运行标准有积极作用和价值。