大厚度水稳层一次成型施工技术研究

钟晓芳

（龙岩交通建设集团有限公司，福建龙岩 361000）

0 引言

水泥稳定碎石基层具有造价低、工艺简单、抗渗性好和强度高等优点，被广泛应用于公路建设项目中。水稳层传统做法为分层铺筑与碾压，该工艺的施工质量虽然能够符合工程要求，但是与基层整体性的基本要求有所相悖，上、下层基层分开施工容易出现两个基层分别受力现象，下基层可能受到污染，导致层间结合不紧密，甚至容易出现干缩裂缝，随着裂缝发展形成反射裂缝，导致面层出现开裂现象，影响沥青路面的路用性能。因此，采用水稳层一次成型施工技术，不仅可以解决分层施工产生层间结合不良和裂缝等质量问题，还可以缩短施工时间。通过对水稳层施工工艺的改进，从而进一步确保水稳层的层间黏结力、抗裂性、强度和整体性，提升公路工程的施工质量。

1 工程概况

龙岩市新罗区王庄至东山道路工程起点于王庄村委会北侧，终点于东环高速东山大桥、浮东路和G358 两侧辅道平面交叉。路线全长1.969km，双向六车道，设计车速40km/h，全线设置5 道盖板涵和1 座大桥，道路等级为二级公路，路面宽度28m，道路面层为沥青路面。其中，上、下基层的厚度均为20cm，水稳层的水泥含量分别为4%和6%，基层与面层之间采用乳化沥青进行处理，面层总厚度为16cm，垫层采用级配碎石，基层施工方法原设计为分层施工法，上、下基层间隔施工时间为7d。

2 水稳层一次成型方案提出

水泥稳定碎石基层如果按照原设计采用分层施工法，下基层施工完成养护7d 后方可进行上基层的施工，上、下基层水泥含量不同，分层施工很合理。但是分层施工将不可避免地存在层间连接不够紧密或者层间污染等现象，水稳层的力学性能无法完美地达到设计要求。另外，分层施工需要7d 的工艺间歇要求，使得水稳层施工时间拖延较长，后续工序无法顺利开展。而该工程道路施工工期极其紧张，采用常规分层施工法将无法按时完成施工任务，因此，项目部召开专题会议研究后决定采用水稳层一次成型施工技术。该工程水稳层的总厚度为40cm，如果一次性摊铺和碾压，那么需要采用大吨位压路机，压路机租赁费用相对昂贵，经济性相对较差。如果采用分层摊铺与碾压，两层水稳层一次成型的话，那么施工机械跟分层施工法基本一致，施工工艺基本没有变化，施工技术可行，经济相对合理。鉴于上、下基层原设计强度不一致，经过与设计单位协商后，将基层水稳层的水泥用量变更为5%，为水稳层一次成型施工技术的开展提供了便利条件。

3 水稳层配合比设计优化

3.1 主要组成材料质量管控

3.1.1 水泥

水稳层使用的水泥不得采用早强水泥，应选用华能P·C32.5，由于水稳层一次成型对于水泥凝结时间的要求相对较高，因此需要对水泥凝结时间进行对比与分析，最终选定的水泥初凝和终凝时间检测结果分别为295min 和420min，水泥性能指标试验结果如表1所示，水泥强度、细度、安定性等指标均符合设计要求。

表1 水泥性能指标检测结果

3.1.2 集料

水稳层的集料通常选用碎石与石粉，集料的级配情况将决定水稳层的质量，该工程根据19～31.5mm、9.5～19mm 和4.75～9.5mm 等区间对碎石进行标记，分别为1 号料、2 号料和3 号料，集料试验结果如表2所示，集料各项技术指标符合规范要求。

表2 集料性能指标试验结果

3.1.3 搅拌用水

水稳层的搅拌采用自来水，来自市政给水管网，水质符合规范要求。

3.2 配合比设计优化

根据设计要求和施工现场需求，参考同类项目相关组成材料属性和配合比设计成果，按照骨架密实型设计原则进行多次室内试验，通过相关数据的对比与分析后，最后确定了水稳层的配合比设计为：1 号料∶2号料∶3 号料∶水泥∶石粉∶自来水=550∶438∶505∶103∶801∶157。碎石和石粉均按照规定进行筛分，筛分结果符合施工规范要求。根据配合比设计称量下料搅拌后制作标准击实试样，试验结果取得水稳层最大干密度为2.361g/cm3，由此推算出最佳含水量为6.4%。根据试验规程进行7d 无侧限抗压强度检测，试验结果显示其抗压强度评定值为4.29MPa≥4.0MPa，水稳层强度满足设计要求。

4 大厚度水稳层一次成型施工技术

4.1 施工准备

级配碎石垫层的压实度与平整度等技术指标应符合设计要求，垫层质量验收合格后即可开始水稳层的施工。根据道路布置平面图，采用全站仪将整个道路的中线测量出来，再根据水稳层的宽度推算出其边线位置，在边线上设置指示桩，设置间距为10m，接着将施工场地内的高程引测到指示桩上，为了方便识别边线，在其位置上均匀地撒上白灰。该工程水稳层摊铺高程控制方法为张拉不锈钢钢丝法，要求钢丝的张紧力≥800N，该工程选用钢丝直径为3mm。首先在控制桩上刻槽，再采用扎丝将钢丝固定在槽口上，接着采用张紧器进行张拉，使钢丝绷直，钢丝布设完成后应及时复核高程偏差，确保高程的精度符合施工要求[1]。水稳层的搅拌设备和计量设备的维修保养记录应齐全，设备运行正常，各类检测仪器和仪表均符合规范要求，搅拌站的生产能力满足施工要求。摊铺机与双钢轮压路机的型号规格应满足设计要求，进场的数量应符合施工方案规定。

4.2 水稳层拌和与运输

为了确保水稳层的拌和质量的稳定性，该工程水稳层采用集中厂拌法，水稳层在搅拌站生产后再运输到施工现场进行铺筑。由于运输过程中不可避免地存在水分损失情况，根据类似项目经验，混合料拌和时实际用水量比最佳含水量应多出0.5%～1%。其他水稳层的组成材料均严格按照配合比设计进行自动计量与下料，搅拌设备能够实现智能化管理，根据规定每隔1～2h 在水稳层拌和期间应对用水量、拌和质量、水泥含量及集料拌和后均匀性等情况进行检查，要求水稳层应搅拌充分与均匀[2]。由于该工程上、下基层水稳层采取分层摊铺与碾压一次成型技术，因此应严格控制水稳层拌和开始直至碾压施工完成总时间T，该工程要求T≤2h，从而避免水稳层因凝结时间过短导致层间无法紧密连接的质量问题。如果施工现场根据施工需求必须对水稳层凝结时间进行适当调整的情况下，那么根据水稳层配合比设计优化情况掺入适量的外加剂，从而适当延长水稳层凝结时间，确保水稳层的拌和质量满足施工要求。由于两层同时连铺，水稳层的运输量较大，应做好车辆调度工作，该工程投入12 辆自卸汽车进行运料。为了减少装料时出现骨料离析现象，严格按照前后中的顺序进行装料[3]，装料后应及时在运输车的顶部覆盖雨篷布，减少水稳层在运输中出现较大的水分损失和粉尘污染。每个司机应事先熟悉运输路线，严格控制混合料出厂时间和到达施工现场时间，安排专人进行负责，确保混合料的供应不间断。

4.3 大厚度水稳层一次成型技术

4.3.1 下基层水稳层摊铺与碾压

鉴于下基层顶面平整度要求相对不高，为了避免时间过久导致层间衔接出现冷缝现象，施工现场混合料采用装载车进行摊铺，经过计算该层松铺厚度为25cm，将混合料卸料至铲车料斗中，再由铲车根据松铺厚度进行摊铺，摊铺约20m，平地机即可开始推平，对于局部不平整的地方再人工补料进行找平，水稳层高程应挂线进行精平[4]。水稳层的碾压严格按照试验段参数组织施工，碾压设备为双钢轮压路机，型号为16t，初压和终压的碾压参数均采用静压两遍，复压的碾压参数则采用振动碾压三遍，碾压后应及时检测压实度，要求检测值≥94%。待下基层水稳层施工质量验收合格后，立即采用拉毛装置在水稳层表面进行拉毛[5]，从而保证上、下基层的衔接紧密，拉毛深度应≥3cm。

4.3.2 上基层水稳层摊铺与碾压

上、下基层的厚度均为20cm，因此，上基层水稳层的松铺厚度与下基层一致，为25cm。上基层水稳层的摊铺方法为2 台摊铺机联合作业[6]。混合料运输车往摊铺机卸料时经常出现溢料或者离析现象，因此，对卸料工艺进行改进，分为两次卸料，第一次将自卸车的车厢斜面顶起与地面角度约成30°，混合料顺着车厢卸入摊铺机料斗，根据料斗装料情况再决定第二次卸料数量，如果料斗容量足够则第二次直接顶起到满格，使车厢内混合料全部卸料完成[7]。在电脑控制端设置好摊铺机的参数，上基层摊铺高程的控制方法为不锈钢丝控制法，摊铺应均匀和有序，摊铺过程注意摊铺机的间距保持在10m。安排专人及时做好混合料的供应工作，使上基层混合料能够供应及时[8]。摊铺过程中如发现混合料出现窝料现象，则应立即查找原因，及时与搅拌站进行协调与沟通，合理调整水稳层的配合比设计，铲除离析料，并补充新料，使水稳层摊铺质量符合规范要求。由于水稳层混合料的含水量关系到碾压的密实度程度，从理论上而言，混合料含水量处于最佳含水量时，水稳层碾压效果最佳[9]。如果发现含水量检测值较低，则应采用细雾喷水方法进行补水[10]。除了复压碾压参数为振动碾压四遍以外，上基层水稳层碾压设备、碾压工艺和碾压参数基本与下基层一致，相邻幅搭接1/2 的钢轮轮宽，碾压应密实可靠。碾压过程中，严禁在基层上进行调头或者紧急刹车等行为，防止水稳层表面出现隆起或者拥包等现象。

4.4 加强水稳层养护管理

上、下基层水稳层碾压完成后应按照规定对交通进行封闭，在道路的两端设置路障和绕路通行的告示牌，禁止车辆与行人从基层上通过，确保水稳层不受外来力的作用而损坏。混合料凝固后应安排专人进行洒水养护，为了做好保湿，水稳层洒水后应铺设1层湿透的麻袋，使水稳层能够处于湿润状态，养护周期为7d。

5 水稳层质量检测

水稳层施工完成后按照设计要求进行相关质量检测，芯样长度为40～41cm≥40cm，芯样完整，层间连接紧密，无松散，7d 无侧限抗压强度的检测结果4.10～4.40MPa≥4.0MPa；下基层压实度检测结果为95.5%～97.6%≥94%，上基层压实度检测结果为98.9%～99.8%≥98%；平整度检测结果为3～5mm≤8mm。水稳层整体平整顺直，颜色均匀，未发现裂缝现象，施工效果良好。

6 结语

水稳层的施工质量好坏直接影响到沥青路面的质量稳定性，因此，应做好水稳层的施工质量控制工作。该工程水稳层将常规的分层施工工艺改进为一次成型工艺，通过改进工艺，以期达到提高层间衔接的紧密性和缩短工期的目标，确保水稳层施工质量，从而提高公路工程的整体质量水平。