公路路面工程中的水稳土施工裂纹控制技术

1 引言

近年来，在海外道路工程施工项目中，水稳土的使用频率越来越高， 其施工质量对路面的承载性能以及使用寿命造成直接的影响。 在高速公路基层施工过程中，基层的平整度、强度以及压实度必须符合设计要求， 这是保证道路施工质量的前提，同时，严格地把控水稳土的各项技术指标对于保证施工质量具有一定的促进作用。 因此，施工单位应该编制科学合理的施工方案，通过试验确定最佳水稳层配合比，并加大对施工过程中的监管力度。

2 工程概况

以赞比亚卢萨卡城市交通系统升级改造项目作为研究案例，该项目施工所在地为卢萨卡，卢萨卡的海拔高达1 300 m，区域内全年分为两种季节：1～3 月为雨季，4～12 月为旱季，全年的平均温度保持在18～25 ℃。 该项目属于卢萨卡的市政建设工程项目，道路的总建设长度为208 km，共分为3 种类型：C1 道路、C2 道路、C3 道路。经勘察发现现场施工裂缝较多，为了提高水稳土的质量， 尝试在水稳土中掺0%～25%碎石进行试验。

3 水稳土配合比设计

3.1 材料的选用

（1）水泥:选择使用普通硅酸盐水泥，水泥的性能指标可以参照表1 中信息。 （2）碎石:碎石的压碎值设置为15.2%。

表1 水泥试验结果汇总

3.2 确定水泥剂量的掺配范围

严格地按照道路设计标准进行设计，水稳层的7 d 无侧限抗压强度不得小于4.5 MPa， 水泥的掺加量提供4 组试验：设置对照组， 对已选用料场土料分别掺入0%、10%、15%、20%、25%大粒径碎石进行掺配，对各个实验组进行击实试验，得出最大干密度（MDD）及最佳含水率，再分别依次对各个实验组进行承载比（CBR）试验，如表2 所示。

根据设计规范要求及现场施工经验，考虑到成本核算，选定15%左右为最佳碎石掺量。

在确定15%为碎石最佳掺量后，小组成员再次对土料进行试验。 设置对照组，在15%碎石掺量下，分别掺入1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%水泥，然后进行击实试验得出最大干密度及最佳含水率，并以此分别进行土的无侧限抗压强度试验，试件成型标准养护7 d 后检测其强度，得出数据如表3 和图1 所示。

图1 15%碎石掺量下水泥掺量无侧限抗压强度图

表3 无侧限抗压强度试验信息统计表

最终选定：在15%碎石掺量下，选定2.0%水泥掺量为最佳水泥掺量。

3.3 确定最佳含水量和最大干密度

对以上4 种不同的配比方案进行试验， 确定水稳土的最大干密度与最佳含水量，具体情况可以参照表4 中信息。

表4 水稳土标准击实试验结果

3.4 确定生产配合比

结合施工现场的具体情况对水稳土的配合比进行合理的调整，在实际搅拌时，可以适当地提高0.5%的水泥掺加量，拌和过程中，含水量应该适当地大于最佳含水量0.5%～1%，且需要进行标准击实试验。 经过试验后，确定出水稳土的性能要求为：水稳土含水率为6.5%，最大干密度为2.39 g/cm3，压实度为98%。 结论得出：（1）水稳土在掺入大粒径碎石后CBR 有明显提高，并达到设计规范要求；（2）根据设计规范要求及现场施工经验，考虑到成本核算，选定最佳碎石为15%左右。

4 水稳土施工控制技术

4.1 施工准备

正式施工之前，需要对试作业路段的弯沉值、高程、宽度、平整度、压实度进行检验，保证各项性能指标符合设计及规范要求，同时必须要经过监理单位的质量验收通过。

4.2 施工测量放样

试验段施工之前， 施工人员应该结合设计图纸测量放线出高程、宽度边线、导线点、道路中桩、边桩，而后使用白灰标记出基层的宽度边线；路基两侧使用槽钢进行支护，保证不会出现位移[1]。测量放线以后，在每一个断面使用50 m 的钢尺测量出间距线：在2 m、4 m、6 m 部位使用钢尺进行测量，并详细地测量出高程，做好完整的记录，将其作为计算检测点。

4.3 水稳土拌和

水稳土可以使用WDB-600 型号的拌和设备进行搅拌，在正式拌和水稳土之前， 施工人员应该提前对拌和设备进行调试，保证拌和设备能够稳定运转。 水稳土的掺加量采用自动计量系统进行标定。

4.4 水稳土运输

水稳土搅拌站距离施工现场的距离大概为0.5 km， 拌制完成的水稳土全部使用自卸汽车运输至施工现场， 根据施工需求以及自卸汽车的运输效率， 施工单位准备6 台自卸汽车即可。 水稳土装车时，严格按照“前、后、中”的顺序进行装料，这样可以保证水稳土运输至施工现场后不会出现离析现象。自卸汽车运输水稳土过程中，应保持匀速行驶[2]。

4.5 水稳土摊铺

以该项目的实际情况而言，试验段为K1+920～K2+200 右幅，总长度设计为280 m。

水稳土摊铺过程中，布料器应该始终保持匀速运转，两侧料槽中的水稳土的高度不得高于料斗高度的2/3，避免因水稳土的堆积量过多而导致出现离析现象。

4.6 碾压

4.6.1 碾压水稳底基层

当水稳土摊铺、修整后，现场施工人员应该对水稳土摊铺面的高程进行测量， 并对水稳土摊铺以后的平整度及坡度进行检测，在检查合格后进行碾压处理，单段碾压的长度控制为30 m。 首次碾压作业应该由道路的外侧向中间部位进行碾压，当压路机碾压至道路宽度1/3 时， 第二台压路机则可以进行碾压作业。 碾压的顺序为：先对低处进行碾压，然后对高处进行碾压； 先使用轻型压路机进行碾压， 然后使用重型压路机进行碾压；先使用静压方式进行碾压，然后使用振动碾压；先以慢速进行碾压，然后采用快速方式进行碾压。每次碾压的重叠宽度为车轮宽度的1/2。 压路机碾压过程中，避免出现紧急制动现象[3]。

4.6.2 接缝的处理

（1）纵向接缝处理：垫层施工完成以后，每次碾压作业完成时需要设置纵向施工缝。 若因特殊原因无法设置纵向施工缝时，可以采用垂直纵缝，但是不能采用斜向连接方式。 （2）横向接缝处理：水稳层摊铺作业需具备连续性，中途不得随意中断作业，且摊铺过程中不得设置横向接缝。 若因特殊原因需要中断作业，且中断时间超过2 h 时，则需要设置横向施工缝。第二天施工时，接缝的施工方法为：当试验段作业完成以后，施工人员应该将摊铺层的端部做抹平处理，并对其进行碾压，待终压作业完成以后，使用专业设备进行检查，确定平整面与斜面的结合位置， 必须保证斜面洒水后与摊铺面形成良好的结合状态。

4.6.3 碾压遍数确定

水稳层试验段施工的机械设备配备：1 台22 t 的振动型压路机、1 台301 胶轮压路机、1 台14 t 的双钢轮压路机。 具体的碾压方法为： 第一遍使用双钢轮压路机采用静压的方式进行作业，压路机碾压过程中的速度保持在1.5～1.7 km/h；第二遍碾压作业使用单钢轮压路机进行， 按照低频小振幅的方式进行作业，碾压速度控制在1.8～2.2 km/h；第三、四遍碾压作业使用单钢轮压路机，采用高频大振幅方式进行作业，碾压速度控制在1.8～2.2 km/h；第五遍碾压作业使用单钢轮压路机，采用高频大振幅方式进行作业。 当水稳层碾压作业完成以后，及时检测路基的压实度，第五、六、七遍的压实度分别为96.4%、96.9%、97.3%；最后使用双钢轮压路进行收面处理。 通过试验段施工确定出水稳层需要碾压8 遍， 水稳层的压实度可以满足设计图纸要求。

4.7 成品保护

当水稳层碾压作业完成后， 施工人员应该尽快在水稳层表面覆盖土工布进行养生处理，养生的时间不得少于7 d。 每日的洒水次数可以根据当日的天气状况进行确定。

水稳层养生过程中，需暂时封闭交通，严禁任何机动车在尚未养护成型的水稳层表面行驶。 水稳层的端头和路口需要设置施工警示牌与围挡，严禁车辆通行，保证水稳层的施工质量不会受到破坏。

5 实施效果分析

质量控制（QC）过程中，采用QC 配比以及施工方法，可以有效地降低施工单位的成本。 就本项目QC 活动而言，水稳层的施工质量大幅度提高，可以有效解决水稳土施工难的问题，施工效率大大提高，有效地缩短了施工工期。

6 结语