城市道路施工中水泥稳定碎石基层的应用

荆世娜

盛玖建设集团有限公司 山西 太原 030032

水泥稳定碎石是道路施工中一种常见的混合材料，通过在一定级配的碎石中，掺入适量的水泥和水，按照技术要求，经拌和、运输、摊铺，在最佳含水率时压实及养护成型，可作为各级公路的基层。它具有一定的强度和稳定性，能够有效提升道路工程的整体质量，因其价格低、加工简单等一系列优势，在当前道路工程中被广泛使用[1]。

1 水泥稳定碎石基层技术

1.1 原材料

水泥稳定碎石混合料由水泥、细集料、粗集料和水组成。水泥的用量是水泥稳定碎石结构层模量的主要控制指标，设计中必须考虑到水泥稳定碎石结构层强度增长速度快、变形大的特点。根据《公路水泥稳定沥青混合料技术规范》中的要求，宜采用3-8kg/m3，且应在使用期内保持其流动性和均匀性，否则要适当增加用量。细集料是水泥混合料中具有一定粒径分布范围的颗粒组成材料，其主要作用为提高混合料的密实度，改善其力学性能和抗滑性能。在施工中可选用天然级配或人工级配两种。粗集料是由石灰岩、砂岩、花岗岩等岩性坚硬、不易风化的岩石及其他岩石块石经破碎而成。

1.2 施工工艺

水泥稳定碎石分路拌法施工和厂拌法施工两种，厂拌法指的是在固定的拌和工厂或移动式拌和站拌制混合料的施工方法。路拌法指的是采用人工或利用拖拉机（带铧犁）或稳定土拌和机在路上（路槽中）或沿线就地拌和混合料的施工方法。其工艺流程为：

（1）厂拌法：施工准备→水泥稳定碎石拌和→混合料运输→摊铺机摊铺→压路机碾压→试验实检测压实度→接缝处理→养护→成品检测。

（2）路拌法：下承层准备→施工放样→集料运输及摊铺→集料整平稳压→补水或晾晒→运输与摊铺水泥→拌和→检测拌和深度、含水量与水泥剂量→整形→碾压→接缝处理→养生与交通管制。

用作高速公路、一级公路底基层和二级及二级以下公路基层的水泥稳定碎石结构层可采用路拌法施工；对于高速公路、一级公路，以及在居民区修筑的道路，水泥稳定碎石混合料应当采用专用的稳定土拌和设备拌制，然后再运输到施工现场进行摊铺，以保证拌和质量，并减轻对施工现场的环境污染。

路拌法具有施工简便、成本低的优势，且取材方便，可按现场实际需求进行拌和。但路拌法由于人为因素较多，需认真地掌控好每个细节，保证每个步骤的品质都最佳。厂拌法采用电脑控制配合比，准确率更高，采用强制式搅拌机搅拌，均匀度更高。多用摊铺机进行摊铺，摊铺机修筑的基层平整度、高程、路拱、纵坡和厚度都易于达到规范要求，且摊铺厚度大，进度快，避免了人工或平地机摊铺施工中配料不准、拌和不匀、反复找平、厚度难以控制等问题，同时还可避免平地机平整时出现的废料。相对路拌法，厂拌法造价偏高。受拌合站影响因素较大，若拌合站因其他原因不能及时供料，对施工进度存在很大的影响。

1.3 施工技术要求

（1）拌和过程中，每次开始拌和前，应检查场内各处集料的含水率，计算当天的配合比。天气炎热或运距较远时，混合料的含水率可高于最佳含水率0.5%-2%。拌和过程中，应实时监测各料仓的生产计量。若与设计要求相差超10%时，应立即停机，正常后方可继续生产。

（2）运输过程中，混合料运输过程中必须用篷布覆盖严密，应尽快运送到铺筑现场，不能在初凝时间内到达或预计混合料到碾压最终完成的延迟时间超过水泥初凝时间，必须予以废弃。

（3）摊铺过程中，在水泥稳定碎石结构层边缘设置控制线，运输车多于5辆后开始摊铺，并应保持连续摊铺，摊铺机的摊铺速度宜控制在3m/min左右。

（4）碾压过程中，需遵循“先轻后重、先慢后快、从低到高”的原则。压路机应紧跟碾压，碾压段落长度一般为50-80m，碾压段落必须层次分明，并设置明显的分界标志。在混合料处于或略大于最佳含水率的状态下碾压，气候炎热干燥时，碾压时的含水率可比最佳含水率大0.5%-1.5%。碾压宜在水泥初凝前及试验确定的延迟时间内完成，并达到要求的压实度。

（5）养护过程中，碾压完毕经质量检查合格后应及时养护，养护期应不少于7d。养护可采取酒水养护、薄膜覆盖养护、土工布覆盖养护、铺设湿砂养护、草帘覆盖养护等方式。养护期间封闭交通，除洒水车和小型通勤车外，严禁其他车辆能行。

（6）检测过程中，水泥稳定碎石基层施工完毕后应及时进行检测，一般应在24小时内完成。

2 水泥稳定碎石基层施工技术要点

2.1 碎石级配及水泥稳定碎石强度的影响因素

碎石级配的好坏，直接影响到水泥稳定碎石的工作性能和使用效果。碎石级配对强度也有重要影响，高密度的水泥稳定碎石可以显著提高其强度，所以在满足结构使用性能的要求下，应适当提高级配。影响水泥稳定碎石强度的因素有集料类型、级配、级间空隙率及粒径等物理性质。当粒径小于0.075mm时，颗粒间有很强的粘结力，水泥稳定碎石的工作性能好于粗粒料；当颗粒粒径大于0.075mm时，在集料中分布不均匀，水泥稳定碎石受外部作用和内部工作环境应力较大而造成其工作性能差。对于水泥稳定碎石基层，集料级配通常采用天然级配或采用半刚性和柔性集料组合级配，通常采用半刚性和柔性材料组合级配。

2.2 水泥稳定碎石基层的设计要求

基层设计应满足下列要求：第一，充分利用原有路基，不增加新的路基。第二，施工方便，便于机械化施工。第三，基层采用一次成型和半刚性基层，可节约造价。对于软土路基、填方路堤及大挖方路段，宜采用半刚性基层，对于旧水泥路面，一般不宜采取半刚性的方式处理，宜采用在其上铺筑1-2层水泥稳定碎石，并用人工压实和碾压。在某些特殊路段应根据当地地质条件和具体情况，采取适当的设计方案，在大面积路段中应尽量避免大面积采用碾压式加灌砂砾碎石，对于有特殊要求的路段（如机场通道、交通出入口等），必须设置连续或间断式路面，为减少路面结构厚度变化时对路面刚度的影响及提高结构与路面结构之间的粘结力，在特殊情况下应设置连续式加灌砂砾碎石基层。

2.3 施工配合比设计

设计原则：满足路面使用条件和要求，符合公路养护的需要，并满足当地资源条件。技术性能：第一，抗压强度高和抗折强度高，抗疲劳破坏的能力强。第二，高温稳定性好。第三，低温抗裂性好但不抗水损害性能好。第四，具有良好的抗冻性。第五，低温抗裂性、耐久性和耐磨性好。确定配合比设计，设计配合比根据试验结果确定，设计时必须考虑级配类型、级配比例及水泥用量等因素。配合比计算：①级配类型选择：宜选用级配较宽、水泥用量较多的大碎石，也可选择强度更高的中粒或粗粒砂。②级配比例确定：宜采用较大粒径的天然砂，且宜采用中颗粒含量高的碎石，以保证混合料良好的施工性能。配合比优化设计，需要充分考虑水灰比与水泥用量及集料类型、级配等因素，采用多种方法优选出最佳级配水灰比和最佳水泥用量，并使水灰比对混合材料性能及成本影响最小。

2.4 施工质量检验

在施工过程中，对原材料的质量应严格控制，防止出现“半干拌”现象。如水泥不合格，应查明原因后进行调整，确保其强度满足设计要求。此外，还要注意控制混合料的级配和压实度等。施工过程中还要注意及时进行质量检查及质量评定，施工单位应建立完善的质量保证体系和控制措施，确保工程质量符合设计和规范要求，工程结构和使用性能良好。

3 应用实例

3.1 工程概况

该路段是2008年修建的二级公路，路面因经常有大量重车驶过而出现严重破坏，出现了龟裂、松散、沉陷等多种病害，实测弯沉值也远超过了现有交通量要求的允许弯沉值，桥涵、防排水等构造物也不同程度损坏。随着近年来交通量的急剧增长，交通拥堵现象频发。各种原因导致目前路况较差，已经远远不能顺应当前交通运输的要求。此次项目以改善路面为主，完善排水防护和安保设备，不提高技术等级，路面结构为(4+5)cm沥青混凝土面层，20cm水泥稳定碎石基层，20cm水泥稳定碎石底基层。对原先水泥混凝土路段，将混凝土面板破裂后再按以上结构方案铺筑路面。

3.2 施工准备

（1）试验路段：正式开工之前，应进行试验段施工。试验段应选择在验收合格的下承层上进行，试验段总长度宜为200-300m。

（2）材料准备：水泥稳定碎石的原料主要有：碎石、砂、水泥、水等。准备下承层及施工放样：在施工前应清除杂物，下承层表面应平整、坚实，具有规定的路拱。在底基层或老路面或土基上恢复中线，并将道路中心线、路基边线等进行准确定位。

（3）交通组织及运输要求：为保证施工顺利进行，在施工前必须对交通状况和行车条件进行调查和分析，并结合路面高程和坡度安排好路线行车条件。运输车辆应符合国家有关规定或设计要求，车辆要有明显的道路标记和安全标志。机械设备准备：主要有摊铺机、压路机、装载机等。

（4）安全措施：施工时应设置醒目的安全标志，并保持道路畅通，在施工中严禁酒后驾驶，如遇特殊情况需要在施工区域外发生交通事故时，应按规定实施安全措施并及时通知交警部门处理，对施工现场进行清理并及时清扫干净。

（5）其他准备工作：为确保路面平整坚实，路面表面应设置排水沟或排水带，为防止雨水影响路面质量，应挖除路肩外侧3-5cm的路肩土，路基填筑后要及时进行碾压工作。

3.3 施工质量监控

水泥稳定碎石基层的施工质量监控，要做好原材料及配合比设计，并要做好技术交底，注意施工现场质量检查，控制好施工工艺、工序衔接以及操作过程。首先应做好原材料及配合比设计，控制好各种原材料的质量。其次应做好水泥稳定碎石基层施工前的准备工作，特别是拌和设备和摊铺机等主要设备应进行检查 试运转，根据检查结果对现场水泥稳定碎石基层施工方案进行调整和优化。严格按照规定进行水泥稳定碎石基层摊铺，不得在雨天或其他环境下进行作业。摊铺完成后，需及时清扫施工现场和路面上的各种杂物，并用压路机反复压实，碾压结束后需进行初验合格再投入使用，初验合格后即可洒水养护。当基层表面出现裂缝时，可采用油毛毡等进行修补（防止沥青面层反射裂缝）。使用摊铺机摊铺前应先清除路面上的松散物及杂物等，当面层完成后可使用压路机或其他机械压实1-2遍（不能用机械直接碾压），以保证强度的要求和质量的要求（压路机碾压要到位且均匀）。施工完成后要及时将路面清扫干净并撒上细土或粗粒养护剂进行封层养护，以防表面水分蒸发过快影响强度和平整度，如遇特殊天气影响施工进度时需要及时采取措施进行调整[2]。

3.4 下承层处理及基层摊铺

水泥稳定碎石基层的下承层处理是整个路面施工中最为关键的一个环节，它的质量直接影响着整个路面施工工程的质量。如果将水泥稳定碎石施工工艺应用到路面摊铺上，首先就需要对下承层进行处理，其目的是保证下承层和基层表面平整，同时确保其具有足够的强度和抗变形能力，以满足道路施工要求。基层摊铺时设专人指挥卸料，避免撞击摊铺机。采用单机摊铺，道路两侧采用挂钢丝的方法控制高程。摊铺过程中根据拌和能力和运输能力确定摊铺速度，摊铺机速度宜为3m/min左右，中途不随意变更速度，避免出现摊铺机停机待料的情况。当发现混合料表面有松散、掉粉现象时要及时进行碾压，直至完全压实。在压路机进行碾压工作时要注意：第一，碾压时间：紧跟摊铺机碾压。第二，碾压时机：应在混合料处于或略大于最佳含水率的状态下碾压[3]。

3.5 沥青面层摊铺

摊铺时机：水泥稳定碎石混合料养护完成后，应尽快铺筑沥青混合料，避免雨天施工。施工过程控制：施工过程中的沥青混合料拌和时间要严格控制，要尽量保证混合料均匀、摊铺碾压时间一致，并将摊铺机行进速度控制在规定范围内。摊铺压实：按照设计要求和标准控制各层沥青混合料的厚度和平整度，初压采用双钢轮压路机振压，复压采用轮胎压路机，终压采用双钢轮压路机静压。施工过程中应保持摊铺机行进速度一致，并按照设计规定的碾压速度进行碾压。开放交通：压实完成12h后或路面温度低于50℃时，方能允许施工车辆通行[4]。

3.6 质量检测及验收程序

水泥稳定碎石基层验收时，要做好现场检测记录，并及时报送监理工程师，便于监理工程师进行质量控制。检测过程中，施工单位应严格执行“五个必须”规定，即原材料必须符合设计要求，施工、检验必须规范，摊铺、碾压要严格按照施工规范、技术标准进行，水泥混合料的摊铺、碾压和压实过程中必须连续进行，水泥稳定碎石基层的压实和成型必须符合设计要求和规范规定。在摊铺碾压结束后应对基层工程质量进行检验检测，验收时要检测摊铺厚度、平整度等，合格后方可摊铺。对质量检验报告中的不合格项目如水泥含量、含水量等指标应进行复查，水泥稳定碎石材料中不得掺入任何非公路工程材料。验收完毕后，监理工程师根据实际情况做出综合评定，如路面使用性能达不到设计要求或施工质量达不到规范要求的，应通知施工单位及时返工处理[5]。

4 结束语

当前，保证公路工程高质量发展有着重要的意义，在实际施工过程中，水泥稳定碎石基层能够有效提升整体公路工程的质量和效率，能为我国道路工程发展奠定坚实的基础。