公路工程水泥稳定碎石层施工技术浅析

陈建功

（中铁十四局集团第二工程有限公司，山东 泰安 271000）

0 引言

道路车流量日益增加，车辆重载化趋势明显，对公路路面基层的综合性能提出更高的要求。水泥稳定碎石基层属于道路中的常见基层结构，作为半刚性路面，其在提高道路整体质量、改善道路交通服务条件及提升道路耐久性等方面均有重要作用。但受材料质量、环境、施工工艺多项因素的影响，水泥稳定碎石基层易产生裂缝，轻则破坏道路结构的完整性，重则威胁行车安全[1]。因此，需深入探讨水泥稳定碎石基层施工技术，掌握技术应用要点，规避各类质量问题，提升水泥稳定碎石基层质量。本文结合案例工程，对水泥稳定碎石层施工技术在公路工程的应用进行分析。

1 工程概况

某公路工程项目全长61.2km，主线路面结构包含沥青面层、水稳碎石基层、级配碎石基层、砂砾垫层。道路基层采用到水泥稳定碎石，厚度根据道路类型而定，其中主干道及次干道的行车道基层为36cm+18cm，主干道非机动车道为18cm+30cm，支路为32cm+18cm。

2 水泥稳定碎石层施工准备

2.1 材料的选取

2.1.1 水泥

普通P·032.5 水泥，检验水泥的细度、安定性、凝结时间及强度，详细检验项目及检验结果，如表1 所示。经检验，水泥各项性能指标均达到要求，可用于水泥稳定碎石基层施工。结合经验，取4.5%、5.0%、5.5%、6.0%4种水泥用量，分别拌制混合料并进行检验，根据混合料的性能确定最佳的水泥用量。

表1 水泥质量检验结果

2.1.2 集料

高速公路或一级公路中，集料最大粒径不超过31.5mm，颗粒组成如表2所示。

表2 集料颗粒组成范围

（1）粗集料。最大粒径不大于31.5mm，针片状含量≤18%，压碎值≤28%，粒径小于0.075mm 的部分不超过总量的2.0%，粗集料保持干燥、洁净。任何超粒径的粗集料均不可投入使用，否则可能诱发如下问题：①不同粒径的粒料发生分离，材料结合效果差，混合料的均匀性不足；②超粒径的粗集料与细集料无法板结至一体，施工后的水泥稳定碎石基层局部有强度偏低、松散等问题；③大粒径的粗集料失水速度快，混合料的实际含水量偏低，由于水量不足，水化作用发生异常。

（2）细集料。粒径不宜过细，最大公称粒径≤4.75mm的细集料砂当量≥50%。粒径＜0.075mm的细集料含量偏高时，基层的干缩应变系数增加，受干缩影响而产生裂缝，影响基层结构的完整性和强度。结合经验，认为粒径＜0.075mm的部分不宜超过细集料总量的5%。

2.2 最佳含水量和最大干密度的确定

按照4.5%、5.0%、5.5%、6.0%的水泥用量分别拌制混合料，分别进行标准击实试验，根据试验结果确定最佳含水量和最大干密度，具体如表3所示。

表3 混合料标准击实试验结果

2.3 7d无侧限抗压强度

2.3.1 确定饱水无侧限抗压强度

在20℃±2℃的温度中对试件做6d 的养生，再浸水1d，测定7d无侧限抗压强度，结果如表4所示。

表4 抗压强度试验结果

2.3.2 确定目标配合比

（1）对比分析试验测定的强度平均值和设计值（4.5MPa），发现在水泥用量为5.5%、6.0%时试件的强度平均值达到要求。

（3）在保证混合料质量的前提下，考虑经济效益的要求，在所有合适的水泥用量中取最小值，通过减少水泥用量的方式节约材料成本，即水泥用量以5.5%为宜[2]。水泥：集料=5.5:100，混合料的最大干密度为2.4g/cm3，最佳含水率为5.9%，压实度控制值为98%。

3 水泥稳定碎石层施工技术的应用

施工工艺流程如图1所示。

图1 水泥稳定碎石层施工工艺流程

3.1 混合料的拌和

（1）设备的选择。拌和设备带有高精度的电子计量装置，根据配合比精准称量原材料；拌和设备的拌和能力需达到60t/h 或更高，拌和性能稳定。正式拌和前试运行拌和设备，根据运行结果进行调试，使拌和设备保持在最佳工作状态。

（2）水泥用量的控制。不同水泥用量拌制而成的混合料在强度方面存在差异，因此混合料拌和阶段必须严格按照配合比控制材料的用量。但由于设备计量误差、环境因素干扰、施工因素干扰等情况的存在，可能出现水泥损失，因此按照比设计值增加0.3%~0.5%的要求控制水泥用量，但总量不大于6.0%，否则水泥过量将引起剧烈的水化热，反而影响水泥稳定碎石基层的质量[3]。

（3）含水量的控制。含水量偏高，水泥稳定碎石基层局部有弹簧现象，车辆行驶时产生明显的轮迹，且易诱发干缩裂缝；含水量偏低，混合料成型难度增加以及成型效果差，即便做充分的压实也依然难以保证基层的压实度。因此，根据适中的原则控制混合料的含水量。综合考虑实际施工环境，底基层会吸收混合料中的水分，导致混合料的实际含水量偏低，为弥补水分损失，含水量应比设计值增加1.5%~2.5%，且将底基层洒水润湿后才可摊铺基层。

3.2 混合料的运输

混合料拌制完成后安排检验，若无误则用12~15t的自卸车装车运输。车辆装料后加盖蓬布，避免混合料洒落至地面以及隔绝粉尘或其它环境因素对混合料的影响。自卸车驾驶人员按照规定的运输路线驾驶车辆，全程匀速、平稳地运行。混合料出料至摊铺的持续时间不超过2h，否则混合料会发生凝结，无法使用。若到场的混合料有离析问题，尽快运回重拌。

3.3 混合料的摊铺

水泥稳定碎石层的摊铺设备采用ABC 系列摊铺机，松铺系数1.28~1.35，全幅摊铺。摊铺要点如下。

（1）摊铺前，每隔10m 设一处断面，各断面均设4个测点，用于检测底基层的标高。实测结果显示局部标高不合理时，加以修整。底基层通过标高检查后，洒水润湿，减少对混合料水分的吸收量。

（2）根据摊铺要求安排摊铺机就位，要求设备位置合理、运行平稳。

（3）螺旋输送器的宽度略小于摊铺宽度50cm，过窄无法保证基层边缘的摊铺效果，过宽引起材料浪费。对于摊铺机无法覆盖到的边缘部位，或摊铺效果较差区域，均用人工微型夯实设备加强处理。水泥稳定碎石基层全幅摊铺，混合料被传送至基层边缘部位时可能发生离析，若有此问题需随即换填。

（4）摊铺采取两台设备梯队联合作业时，前后距离保持在15m 以上，设备操作人员严格听从指挥，控制车辆速度，避免设备前后距离忽大忽小。两次摊铺结合部位偏薄弱，需做好保湿、加强处理等相关工作。

（5）首层水泥稳定碎石摊铺完成后，向其洒浇水泥稀浆，以便第二层混合料与之稳定结合。

（6）对于因机械设备故障或施工分段进行而产生的作业缝，后续摊铺时将基层端部开挖2～3m 再进行摊铺，使新旧混合料有效粘结。对于基层强度达标的，采取切割机直接切割的开挖方法，开挖成型的断面需做到尺寸合理、保持顺直，开挖产生的杂物应得到清理；随后，向接缝部位洒水泥浆，使新摊铺的混合料与既有部分有效结合。

3.4 混合料的碾压

（1）碾压紧跟摊铺进行，上机碾压长度控制在20～50m。碾压段过短，相邻两段结合部位的碾压遍数存在差异，平整性和密实性不同，局部呈波浪形；碾压段过长，摊铺到位的混合料在等待碾压时水分明显散失，影响压实效果。

（2）根据水泥稳定碎石试验结果确定合适的机械设备类型及碾压作业参数（碾压速度、碾压遍数等）。试验结果显示，双光轮压路机和胶轮压路机在该公路工程水泥稳定碎石层的碾压中具有可行性。由专员操作设备，按照“光轮静压→稳压→胶轮稳压→胶轮提浆稳压”的流程进行施工。稳压和胶轮提浆均不少于2遍，振压不少于4遍，重型击实标准为98%以上。

（3）从内侧开始碾压，逐步先外侧推进。相邻两段接头处以45°阶梯形错轮碾压，错轴时重叠1/2。先稳压后振动碾压，静压速度25m/min、振压速度30m/min，全程均遵循匀速作业的原则。禁止压路机在正处于碾压状态或刚碾压完成的路段调头、急刹车。

3.5 基层接缝的处理

（1）对相邻两段的结合区域搭接拌和，暂时保留5~8m 的尾部不做碾压，待后一段施工时与该部分联合拌和、碾压，使两段的搭接部位结合成完整的整体。

（2）每日施工结束后产生的工作缝需呈直线状，次日继续铺筑时用方木条对已压实的基层边缘进行防护，避免既有的基层结构由于后续铺筑施工的影响而受损。需注意，碾压前及时取出防护用的方木条，向空缺处回填混合料。

（3）接缝部位的碾压必须充分，要求接缝平整、稳定。

3.6 养生

（1）水泥稳定碎石层碾压结束后进行养生，向基层覆盖土工布，洒水使基层表面始终保持湿润。洒水频率为每1~2h 一次，具体以现场气温和基层成型状况为准动态调整。养生时间不短于7d，必要时延长，直至水泥稳定碎石层有效成型为止。

（2）养生期间由专员在现场进行管理，禁止除洒水车之外的各类机械设备驶入现场。养生完成后，以循序渐进的方式开放交通，初期允许荷载量较小的车辆通行，最终完全开放交通。

4 结束语

本文提出了水泥稳定碎石基层施工技术要点，包含前期准备、混合料拌和、运输、摊铺、碾压、养生等阶段的作业方法。经过科学规划和规范施工后，顺利完成水泥稳定碎石基层的施工作业，基层质量达标，保障了上方结构层的正常施工和道路建成后的稳定使用。