水稳碎石基层混合料配合比设计及施工技术要点

胡耀楠

（太原市政建设集团有限公司，山西太原 030000）

0 引言

道路工程项目建设在城市经济发展中发挥重要作用，基层是道路的主要部分，其施工质量关系到路面的整体承重能力。目前，各种施工技术不断更新与进步，水稳碎石基层施工技术在道路路面施工中有广泛的应用，并且发挥了显著的施工效果，可有效提升路面施工质量。

1 水泥稳定碎石作用原理

水稳碎石是以级配碎石做骨料，采用一定数量的胶凝材料和足够的灰浆体积填充骨料的空隙，按嵌挤原理摊铺压实。其压实度接近于密实度，强度主要靠碎石间的嵌挤锁结，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙。它的初期强度高，并且强度随龄期而增加很快结成板体，因而具有较高的强度，抗渗性和抗冻性较好。级配碎石中的水泥剂量一般为混合料的3%～6%，7d 的无侧限抗压强度可达2.5MPa～4.5MPa，较其他路基材料高。水稳碎石成型后遇雨不泥泞，表面坚实，是高级路面的理想基层材料[1]。根据交通运输部《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20—2015）规定，道路中采用的水稳碎石均属中粒土，由于混合料中含有丰富的水泥胶凝材料，因而要求整个施工过程要在水泥终凝前完成，并且一次达到质量标准要求，否则不易修整。因而施工中要求加强施工组织设计和计划管理，增加现场施工人员的紧迫感和责任感，加快施工进度，提高机械化施工程度，提高机械效率。水稳碎石基层施工方法也符合现代化大规模机械化发展的方向。因此，水稳碎石混合料在高速公路基层中的应用日益广泛。

2 水稳碎石基层混合料配合比设计要点

水泥地面层承载力受到水泥混合料增加的严重影响。如果厚度较小，则承载能力不符合法定要求。当水泥厚度较大时，水泥地基中的水泥可能会因体积收缩而严重断裂。车辆荷载作用下，基层开裂会进一步反射至面层，进而诱发面层开裂，最终破坏路面整体结构。故在设计过程中，应重视水稳碎石基层中水稳碎石的配合比设计。

2.1 混合料组成设计

（1）稳碎石基层中的碎石尺寸类型主要有：20～30mm、10～20mm、5～10mm、0～5mm 这4 种；碎石压碎指标为21.5%，31.5mm 用于最大颗粒直径，所有碎石指标均符合规范。

（2）硅石基使用的混凝土编号为P.O 42.5 和所有其他技术性水泥指标均符合规划和施工技术要求。

2.2 水稳碎石基层最佳配合比分析与确定

（1）通过试验对比发现，水稳碎石基层的无侧限抗压强度与基层中的水泥掺加量大体呈正相关关系，且当水泥含量接近8%时，无侧限抗压强度达到峰值，水泥含量接近4%时，无侧限抗压强度达到谷值。

（2）当水泥掺量为4.0%～6.0%时，回填模量与掺加量近似为线性正比关系。

（3）水稳碎石混合料干缩受水分蒸发影响显著，当水泥掺量接近4%时，水稳碎石混合料的干缩量最小，当掺量接近8%时，对应的干缩量最大。

（4）结合相关技术指标和试验结果，可以明确水稳碎石基层的合理水泥掺量应为5%～6%。该区域疏水性弹性模量和应力应变指标均较高，以最大限度地提高斑马基地的性能优势[2]。按照经济性合理的原则，建议水泥混合物采用5%的最低值。

2.3 水稳碎石基层最佳配合比分析与确定

合并上述数据，运行最佳比率分析，以确定最终结果。

（1）7d 时独立疲劳强度试验表明，水泥用量与强度成正比，强度结果随混凝土用量的增加而增加。测试采用了4.0%、5.0%、6.0%、8.0%的比例，其中水泥混合料的比例为5.0%～6.0%之间时所测得无侧限抗压强度最为适宜，符合技术要求，比例为5.0%成本较低。

（2）以上各种级配均采用回弹模量与水泥相比进行试验，结果回弹模量增加4.0%～6.0%。

（3）混合料水泥掺配量与干缩率呈正相关。在上述试验中，混凝土的变形变化最小重量为4.0%，最大重量为8.0%。材料中存在结合水，在蒸发时直接影响复合材料的收缩。结合上述试验结果，根据规范要求选择适当数量用于工程设计。4.0%的水泥保证地基强度，难以满足设计要求[3]。虽然8.0%的水泥会增加土壤厚度，但也会增加收缩量，从而导致表面出现更多裂缝，直接影响设计质量。最后，结合多个数据结果，选择5.0%的水泥作为稳定卵石构造块的构造材料。

3 水稳碎石基层施工技术要点

3.1 施工前的测量准备

恢复中桩（10m 间距），并对路面垫层宽度进行测量，以此为依据布置内外边桩，桩外布设控制线支撑杆（50cm 处），同时采用钢丝绳挂设。根据设计要求，完成水准测量工作，同时复测下承层高程，根据复测结果，松铺系数确定为1.35，保证标高计算的精准度，为摊铺作业提供基准线。

（1）施工项目中选定的混凝土类型为P．O 42．5 通用氯化硅混凝土，其中混凝土的起始时间和结束时间都必须符合技术要求。

（2）鉴于实际施工试验与技术试验之间的差异，需要对预制施工设计进行现场试验调查，以便结合施工现场方案的结果进行现场分析，适当补充超压机制，确定挖方系数和压力情况的基本参数。

（3）在正式摊铺前应先进行试验段铺设，应设计试验段，确定挤压比、分割系数、冲压机械装置的布置等。现场驻地总监和旁站监理人员应会同项目部施工人员对试验段相关数据进行全面分析，以便有针对性地调整和优化现有的施工计划，并为进一步的正式施工奠定基础。

（4）分选后，应在基面上均匀喷洒喷雾水，确保湿度符合压力调配要求，达到测量标准后方可进行压力演练[4]。

3.2 混合料摊铺及碾压

本道路基层水泥稳定碎石摊铺作业前，检查运料车是否准确就位，并且及时对熨平板的工作参数进行检查，发现不合理应及时对参数进行调整。作业前对熨平板进行预热（预热温度＞130℃）。同时，为保证摊铺作业的高效性和施工的准确性，现场派驻专业技术人员对摊铺机作业进行指挥，保证摊铺作业速度维持在3m/min。采用双机并摊方式进行施工，作业之前30min需要对底基层洒水，并在下层喷洒水泥浆液，然后对摊铺设备进行检查，保证设备正常运转。不仅如此，为确保摊铺作业的连续性，派专人负责混合料卸料工作，各环节到位，防止出现停机待料情况。摊铺作业后，组织相关人员对基层摊铺作业质量进行检查，发现路面裂纹或缝隙应及时予以整修。摊铺作业质量检查符合标准后应及时开展混合料碾压作业，目的是确保水泥稳定碎石混合料的密实度。按照基层碾压规范以及要求，基层混合料碾压分为初压、复压和终压3 个环节，本工程严格执行上述3 个碾压环节的具体要求，确保每次混合料碾压时压路机均能平稳、匀速行驶。

3.3 混合料的整形

在设计过程中，高路管段的填充厚度为18cm，颌骨厚度由试验段数确定，减缓系数为1.25。在摊铺工作中使用1 台ABG325 型和1 台ABG423 型摊铺机设备进行摊铺工作，2 台设备前后间距8m。在进行摊铺工作之前，其中1 台摊铺机一侧传感器设置在钢绞线上，另一侧使用横坡仪，依照设计坡度的大小进行定位，后1 台摊铺机一侧传感器设置在钢绞线上，另一侧使用滑靴，将滑靴放置在前1 台摊铺机的水泥稳定碎石的基准面上，同时对水泥稳定碎石边缘区域20～40cm 范围内的坡度大小进行有效调整，依照传感器的指示灯指示进行操作[5]。固定底盘时，机械的后部需要通过设置专业人员来解决基层材料分析中的问题，去除局部地区过多的基层材料，并用新的复合材料填充。在施工现场需要两个专门的检验部队，作为混合作业的一部分来检验水量，并需要为分拆过程中的每一辆车雇用两名工作人员，以便有效地解决初级材料分离的问题。起落架前方的每个传感器区域都必须由两人操作，有效填充两侧传感器的混合区域，在水泥混合材料的分布中，蒸汽闭锁必须均匀分布，以提高整个路面的质量，速度为0.15km/h，同时减少停机时间。

3.4 混合料的碾压成型

路面基层碾压是控制水泥碎石稳定基层压实程度和平整程度的重要施工环节，因此，在实际的施工过程中，必须依照试验段的相关施工数据以及具体的碾压工作流程开展，需要对施工碾压过程中的时间以及相关的检测工作进行有效的编排，有效保证混合料碾压成型工作的顺利开展。在混合料的摊铺碾压工作中，需要以50m 左右的距离确定出1 个碾压区段，在每一个碾压区域内需要通过人工使用白灰来进行标记。同时，应确保基层的整体延伸发生在结合面内，分布后需要及时保压处理，每一次碾压车道需要以每200m 检查2 个压实程度，等到密实程度接近路面设计工作要求时，使用灌砂法配合密度检测仪进行检查，直到基层密实程度符合工程的整体施工要求。与压力行业合作时，必须遵循方便冲洗的原则，以限制低压侧的高压。挤压力工程的过程分为以下施工周期。

（1）首先是初压环节，通过使用DD-110 轻轨设备以1.5～1.7km/h 的速度进行首个冲击，通过测量结果确定道路总压力，并使用3m 尺进行各200m 的展开测量，通过检测活动后通过修整进行手动定位。

（2）在复压阶段中，要遵循先轻后重以及先低后高的碾压工作原则，使用DD-110 型压路机弱振碾压2 遍以上，DD130 型压路机强振2 遍以上，使用YZ14JC 最新型压路机强振1 遍，碾压速率为2.0～2.5km/h，压路机的滚轮痕迹通常情况下重叠距离为0.3～0.5m，每个保压压力必须由质量控制人员有效地评估底基的压力。保压过程完成后，必须将基层保压等级与底部两个扇形的密度大小进行比较，以确保基层的总压力。

（3）为确保底基层的完整和固定表面，在第一段上完成叠印后，需要对整体压力度、水量、厚度和倾斜角度进行精确检查，以确保整个底基层表面平坦而紧密。在此设计过程中，临街面不均匀性不超过8mm，断裂高程误差为+0.005m 和-0.010m[6]。在超压加工完成后，需要持续进行维护，通过定期喷水装置确保基面的湿度。在养护工作期间除了洒水车以外，需对该路段的交通进行封闭，严禁重型车辆通行，同时其他轻型车辆在行驶过程中，需要限速在30km/h 左右，保证路面干净，防止出现路面损坏等不良问题。

3.5 封层施工

这一过程对温度要求较高，一般适合在干燥高温季节进行，结束时必须是最高温度在15℃以下的前半个月。施工过程中保证速度稳定，确保施工宽度撒布均匀，持续稳定，覆盖面达到要求，符合设计厚度，不出现集料重叠。撒布施工完成后即刻进行碾压。这一过程需要应用6～8t 钢筒双轮压路机完成，对每层集料进行初压，必须覆盖撒布全宽，如出现遗漏则需及时进行补充碾压，所有工作当天完成。碾压后路面尚未成型，行车速度需要加以控制，不得超过20km/h，此时该路段不允许社会车辆行驶。做好养护封层，如出现泛油则需将集料均匀撒布其上。

4 结语

通过工程实践研究发现，水稳碎石基层凭借较高的强度、良好的应力扩散能力及较高的抗渗、抗冻能力，对路面整体的承载和应力传递发挥了重要作用。因此，水稳碎石基层的施工质量直接关系到整个道路结构的运营质量，混合料原材料、混合料配合比、摊铺工艺、压实工况、养护条件等因素均不同程度地影响着水稳碎石基层的施工质量。在设计及施工实践中，首先应保证原材料质量，在配合比设计过程中应遵循科学、最优的原则，施工前应编制具体的施工方案，此外，还应落实后续的养护工作，最终通过回弹模量和无侧限抗压强度两大指标判定基层的施工质量。