公路改造工程乳化沥青水泥稳定碎石施工技术研究

李刚

（中国水利水电第十六工程局有限公司，福建福州 350001）

0 引言

水泥稳定碎石是目前普遍使用的半硬性基层，但其容易出现反射裂纹，进而引起路面裂缝，这也是目前高速公路建设中亟待解决的一个主要问题。乳化沥青水泥稳定碎石以水泥、乳化沥青、水等为黏结剂，加入达到基本级配的碎石中搅拌而成。在混凝土中添加乳化沥青，一方面由于水化作用，引起乳化沥青的破乳作用，会促使沥青颗粒相互靠拢，凝聚成膜，提升集料的黏结力。另一方面，水化后形成的水泥纤维可对集料间隙进行填充，能够有效缓解半刚性基层容易脆裂的问题。因此，可以提高路面基层的稳定性、耐久性、低温敏感性，从而减轻沥青路面的早期损伤，延长道路使用寿命。基于此，有必要结合实际案例，对乳化沥青水泥稳定碎石的配合比设计以及质量控制进行分析研究。

1 工程概况

格鲁吉亚第比利斯—红桥（阿塞拜疆边境）公路TBILISI-RUSTAVI 段 第1 段KM0+000—KM4+000 与第3 段KM10+500—KM17+100 改造工程总长10.6km，起点位于首都TBILISI（第比利斯）市GULIA桥头处，终点位于第比利斯东南部的工业城市RUSTAVI（鲁斯塔维）城区。该项目主要是在原有道路基础上进行改造和拓宽，公路等级为Ⅰ级，设计车速120km/h，属于城际高等级市政公路。该合同总里程10.6km，全线双向四车道。包括两个路段，中间相隔6.5km，第1 路段KM0+000—KM4+000，为4km 沥青混凝土路面，双向四车道，路面总宽28.5～34.5m，是第比利斯通往阿塞拜疆、亚美尼亚的国际公路；第3路段KM10+500—KM17+100，长6.6km，为水泥混凝土路面，混凝土等级为B35，双向四车道，路面总宽28.5～40.5m，是连接阿塞拜疆的交通要道，也是欧亚经济走廊的重要组成部分。

2 乳化沥青水泥稳定碎石配合比设计

2.1 最佳含水量的确定

严格按照当地现行的相关规范和标准，通过振动压实的方法，对乳化沥青水泥稳定碎石混合料进行振动压实试验，以确定出最佳含水量。该工程在配合比试验中拟定乳化沥青的掺量为2.5%，含水量变化包括2%、4%、5%、6%、7%，分别进行振动压实度试验，试验结果如表1 所示。

表1 最佳含水量试验结果表

从表1 中能够看出，乳化沥青水泥稳定碎石最大干密度所对应的最佳含水量为4.4%。

2.2 水泥、乳化沥青最佳用量

在最佳含水量的基础上，按照2%、2.5%、3%、3.5%、4%的乳化沥青进行试验，并结合最佳的劈裂试验强度确定乳化沥青和水泥的用量。乳化沥青水泥稳定碎石密实度试验结果和劈裂强度试验结果如表2和表3 所示。

表2 乳化沥青水泥稳定碎石密实度试验结果

表3 劈裂强度试验结果

按照试验结果，结合空隙率、15℃劈裂强度，该工程在施工中采用的乳化沥青水泥稳定碎石材料中的乳化沥青用量为2.5%；在最佳含水量4.4%和最佳乳化沥青2.5% 的状态下，通过7 天无侧限抗压强度检测，满足基层设计强度要求，同时兼顾经济性的要求，最终确定水泥用量为4%。

2.3 性能验证

按照4.4% 的含水量、2.5% 的乳化沥青量、4% 的水泥用量配制乳化沥青水泥稳定碎石，对配制混合料进行性能验证，7 天无侧限抗压强度为2.54MPa，28 天的无侧限抗压强度为3.96MPa，满足高等级路面基层施工规范和设计规定的强度要求。

3 乳化沥青水泥稳定碎石施工要点

3.1 乳化沥青水泥稳定碎石施工工艺

在该工程施工中，乳化沥青水泥稳定碎石施工工艺如图1 所示：

图1 乳化沥青水泥稳定碎石施工工艺图

从图1 中能够看出，相比于常规的水泥稳定碎石基层施工技术，乳化沥青水泥稳定碎石施工工艺涉及的工艺更加复杂，各道工序之间有非常紧密的联系，任何一个环节把控不当，都会影响乳化沥青水泥稳定碎石基层的最终施工质量。因此，在具体施工过程中必须严格控制各道工序的施工质量，以保证整体施工质量。

3.2 做好施工前的准备工作

相比于常规的水泥稳定碎石基层施工技术，乳化沥青水泥稳定碎石对施工的连续性、各道工序之间的衔接性有更高的要求。因此，在实际施工前，必须切实做好施工前的准备工作[1]。利用先进的GPS 测量仪按照设计要求，测放出乳化沥青水泥稳定碎石施工的宽度及范围，每隔10m 为一个断面进行测量放样。现场施工人员在边桩上挂距离底基层15cm 高的水泥稳定碎石基层，以及25cm 高冷再生沥青混合料高程控制线，严格按照控制线的高程进行级配碎石铺筑，并按照试验确定的配合比配制混合料。

3.3 严控基层铺筑质量

该工程底基层采用0～40mm 级配碎石进行铺筑，控制压实厚度为15cm，级配碎石的含水率要略高于最佳含水量4.4%，控制在8%～10%之间，以弥补级配碎石在运输、摊铺时导致的水分损失。若级配碎石的含水量超过10%，需进行翻拌晾晒处理，待含水量降低到10%以下再进行铺筑。若含水量低于8%，可通过洒水闷料来提升含水量，级配碎石摊铺后及时进行整平碾压。在0～40mm 级配碎石备料到一定数量，用装载机进行简单的粗平之后，再用平地机进行精平，精平之后及时进行压实操作。

水泥用量按照配合比试验确定的数据进行控制，在冷再生机拌和施工前，需要用水泥撒布车，将水泥均匀地撒布在铺筑完成的级配碎石之上。混合料采用冷再生机进行现场拌和，将拌和速度控制在1～1.5m/s 之间，混合料拌和结束的标志为稳定碎石均匀，不存在灰条[2]。在整个摊铺过程中，需要指派专人跟在摊铺机后方，实时检查拌和深度，并及时将现场检查数据反馈给操作人员，合理调整拌和深度（最佳的拌和深度为下承层上2～3cm 之间）。为保证乳化沥青水泥稳定碎石施工质量，若遇到下雨天，或者外界气温低于5℃的天气，不能进行基层拌和施工。

拌和水泥稳定碎石基层施工完成后，选择平地机进行整平，从两边向中间进行精平处理，整平之后及时进行振动碾压，碾压顺序为先静压，再弱振动碾压，最后进行强振动碾压，碾压次数需要结合现场压实度检测结果来合理调整和控制。

3.4 严控上层冷再生沥青混合料层铺筑质量

由于该工程为改建工程，为缩短施工工期，降低施工成本，选择了冷再生沥青混合料作为路基上层铺筑层。先进行铣刨沥青颗粒铺筑，待底基层水泥稳定碎石基层压实后，及时开展上层10cm 铣刨沥青颗粒铺筑[3]。待铣刨沥青颗粒备料到一定数量后用装载机进行粗平，粗平后及时用平地机进行精平操作，并用振动碾压设备进行碾压。碾压完成后，及时做好机械设备退场工作，严禁任何施工设备在路面停留和行走。然后进行冷再生沥青混合料拌和，通过冷再生机对铣刨沥青颗粒进行拌和，在整个拌和操作中应由乳化沥青车均匀注入乳化沥青，按照配合比试验确定的用量严格控制乳化沥青用量，保证拌和深度不超过11cm。最后进行整平压实，先由平地机从两边向中间进行精平，全面整平完成，待乳化沥青完成破乳后再开始压实操作，先静压，之后从弱振变为强振，碾压次数也是按照压实度检测标准进行调整，雨天和气温低于5℃的天气不进行上层冷再生沥青混合料层铺筑施工。

3.5 及时开展养护及压实检测

完成乳化沥青水泥稳定碎石基层摊铺和压实操作后，除必需的施工机械设备外，严禁任何行人、车辆在乳化沥青水泥稳定碎石基层顶面通过[4]。平整压实后及时开展压实度检测，保证压实度达到设计要求的标准后，才能进行面层施工，以提升基层的稳定性和承载力。

3.6 乳化沥青水泥稳定碎石施工质控措施

第一，在检验过程中，如果出现问题要立即进行整改。在施工期间，不论是否进行返修和调整，都应真实地进行数据录入。

第二，在乳化沥青、集料等原料的检验方面，要求每次进料检验都要达到相应的要求。

第三，在粉磨中，对乳化沥青水泥稳定碎石的表面检验，确定其有无破裂；铺装、碾压表面必须光滑、不疏松、粒度均匀、不离析、无拔出、无花生料等情况。

第四，使用3m 长的直尺检查乳化沥青水泥稳定碎石混合料的接缝和停机处是否紧密、平滑[5]。

第五，用150mm 以上的灌砂筒进行压实度测定；检查基层宽度、平整度、标高等指标，在养护期后进行钻芯法检测基层的完整性。

第六，碾压时，混合物容易黏附于压路机的碾压车轮，可参考沥青碾压法，喷涂隔离液，但禁止使用柴油。

第七，施工完成后要将机器设备清洗干净，设备清洗可使用清水[6]。

第八，乳化沥青水泥稳定碎石的强度形成缓慢，初期强度低，在3 天内可以通车，但必须对重型车辆进行严格限制，且在车速＜40km/h 的情况下，禁止紧急制动和调头。一般来说，两个月后其强度会达到一般水泥稳定碎石的强度。

4 施工效果分析

乳化沥青水泥稳定碎石施工后，为验证施工质量，对施工质量进行了全面检测，检测结果显示：7 天无侧限抗压强度的平均值为2.9MPa，弯沉值的代表值为28（102mm），平均值为17（102mm），标准差为7.05（102mm），没有出现早期裂缝、沉陷等质量病害，施工效果显著，值得类似工程参考。

5 结语

结合实际案例分析了公路改造工程乳化沥青水泥稳定碎石施工技术，结果表明，在水泥稳定碎石基层中加入2.5%的乳化沥青，并采取合适的摊铺和碾压工艺，可满足公路改造工程对基层强度、弯沉的要求，既能延长公路使用寿命，还能节约施工材料，降低后期养护维护工作的强度。可见，作为公路改造工程的主要技术，乳化沥青水泥稳定碎石施工从技术上、经济上均是可行的，可在类似工程中加以推广。