水泥稳定砂砾石公路基层的施工工艺与施工质量控制技术研究

李定梅

(湖南省湘筑工程有限公司)

1 水泥稳定砂砾石基层混合料的路用性能分析

胶结料的胶结作用和砂砾颗粒嵌挤作用是水泥稳定砂砾基层的强度赖以形成的基础。对天然级配砂砾和级配1#混合料进行试验，主要是为了分析水泥稳定砂砾石基层混合料路用性能和水泥剂量等级配之间的关系。某市管陶标号为32.5的金泰水泥作为主要的测试材料，分别编号为A、B1、B2，各选取 4% 、5% 、6% 的剂量。

(1)力学性能

劈裂强度、抗压强度等是研究水泥稳定沙砾石强度特性的主要内容。见表1。

表1 抗压强度、劈裂强度试验结果

(2)刚度特性

本文根据《公路工程无机结合稳定材料试验规程》，采用承压板法对路面设计中一个很重要的参考指标即基层的回弹模量继续试验。结果显示B1、B2级配相同，水泥剂量与回弹模量成正比，回弹模量随着水泥剂量的增加而逐渐增加，水泥剂量在一定程度上能较大影响到回弹模量。集料级配能够较大影响水泥稳定超大粒径砂砾石的抗压回弹模量。

(3)抗冻性能

半钢性基层材料在冻融循环反复作用下，强度会逐渐的降低。试验表明，抗压强度与水泥稳定超大粒径砂砾石的抗冻性能之间不存在很大的关系，反而集料的级配却对其有较大的影响。

2 水稳稳定砂砾石公路基层施工工艺

2.1 工程概况

本文依托工程和试验路段分别为二级公路和基层桩号为K117+900～K118+500的水稳砂砾石。依水稳超大粒径砂砾石的设计标准，压实厚度必须是18 cm，具体的配备比例为“水泥∶砂砾石=5∶100”。5.4%是混合料的最佳含水量，2.386 9/cm3的最大干密度。40 cm水稳超大粒径砂砾基层+20 cm超大粒径砂砾底基层+9 cm厚沥青混凝土+土基为试验路段路面的结构。

采用32.5级矿渣硅酸盐水泥作为主要的供应原材料，其主要特点是初凝时间和终凝时间分别为4 h以上和6 h以上。

2.2 施工工艺流程及要求

施工工艺流程：准备下承层——测量放样、架设钢丝——混合料集中拌和——混合料运输——混合料的摊铺——混合料的碾压——养生。

(1)准备下承层

超大粒径砂砾石是下承层的主要材料，下承层在摊铺之前必须清理表面的杂物和松散处，以消除路面任何的松散和软弱点，并适量加以撒水保持湿润，达到路面平整和坚实的目的。

(2)水泥稳定砂砾石混合料的拌和

必须配备具有齐全、有效的配料和计量功能的拌和设备，还必须安装对超粒径砂砾石进行剔除的筛子，一般安在砂砾料仓上方。下料状况需配备工作人员进行时刻监督，以防卡堵现象的出现，工作人员的配备一般各料斗设2名足已;一旦发生卡堵，需马上告知拌和室人员终止配料，并安排人员在传送带处对过料情况进行监督，拣出造成卡堵的大粒径砂砾石，保证配料的整体质量。

试验员在拌和现场必须在不同的时段测出场原材料的含水量，时间断主要是以当天天气情况和每天早、中、晚为主，而且拌和必须是在以实验室给出的配比标准下严格进行。为了弥补运输过程中损失掉的水分，一般出场混合料中的含水量最好是高于最佳含水量2%左右。

(3)水泥稳定砂砾石混合料的装车及运输

水稳砂砾石混合料经过拌和之后，需运至施工现场，在用出料斗出料装入自卸车时，不能装成尖堆状。汽车在拌和机向运料车放半料时必须每卸一盘混合料就挪动一下进行位置移动，装料分两层，采用三点式，为减少混合料的离析，正确的装料顺序应该为前、后、中，在运输过程中要对混合料进行覆盖，以防止含水量的损失。

(4)水泥稳定砂砾石混合料的摊铺

采用摊铺机对水稳砂砾石基层进行摊铺，而且进行标高、横坡度和平整度控制需利用到基准钢丝。

(5)水泥稳定砂砾石的碾压

在对水泥稳定砂砾石进行碾压时，需采取先轻后重，从两边向中间，从低处到高处的程序，而且在碾压的过程中，后轮重叠1/2轮宽，由试验提供碾压遍数和速度的主要参考数据。

3 水泥稳定砂砾石基层施工质量控制技术

3.1 基层平整度的控制技术

(1)混合料离析

导致混合料离析的主要原因是混合料配合比设计的不合理。假使混合料中各粒径集料分布不均匀，以致引发离析，这必定是由混合料级配的设计不合理造成的，而能够采用的砂砾石最大粒径也只有80 mm。

(2)混合料含水量

由于集料表面水膜的表面张力主要是提供集料之间的相互粘结作用，所以应该根据当天情况在混合料拌和时适当的将含水量调整至合适的比例。集料表面水膜较薄或不能形成水膜时，一般都是混合料含水量过低，以致粗集料上表面水膜缺乏张力而无法粘结住细集料;而当混合料有较高的含水量时，集料表面的水呈流动状态，会产生一种润滑的效果，使粗集料和细集料之间更无法粘结，产生分离。

(3)机械设备原因产生的混合料离析

由于摊铺机车厢内两侧的离析集料在摊铺时，过多的附着在接料斗两侧，致使铺出材料离析;大集料在摊铺机螺旋输送器旋转供料给两侧时的输送速度比小集料的速度快，所以导致集料集中在两侧。

(4)接缝处理不当

接缝处在很大程度上能影响了水泥稳定超大粒径砂砾石基层的平整度，检查试验路段的施工质量，需要从接缝处着手，接缝一般包括横向和纵向接缝，而往往是横缝影响平整度较多，具体主要是在搭接处理摊铺工作段上。

搭接又包括新段与新段和旧料之间的搭接。在处理新段与新段的搭接时，事先没有预留5～8 cm的长度，而是将前段摊铺整平的基层全部压乡光。而新旧段之间的搭接也容易出现问题，如果新旧路面搭接不成功，出现不平整的情况，那一般是事先没有处理好旧段，就直接将混合料摊铺在旧段的路面上。以上两种搭接的错误方法都会造成接缝处处理不当，进而影响其平整度。

3.2 控制基层平整度的对策

(1)尽量对配合比设计进行优化。

(2)使材料离析现象的出现率降至最低水平。

(3)要对拌和、摊铺设备的工艺参数进行调整，尽可能的将机械设备产生的混合料离析的发生率减少到最小程度。

(4)掌握机械特性，提高机械管理水平。

(5)必须严格控制级配砂砾石混合料含水量的分量，每次施工都应该以当天的情况为标准，含水量一般都应控制在高于最佳含水量1%～2%的范围之内。

(6)优化施工组织设计，合理组织施工，采用适当的方法处理接缝，做好接缝的搭接。

3.3 基层压实效果的主要影响因素和控制措施

(1)含水量的影响

要想获得最好的压实效果，就必须保持混合料的最佳含水量，这样才能以最小的压实功获取最大效益，同时也能使粒料的干密度达到最大，也就是说只有保持最佳含水量，才能促使水泥稳定基层的密实度达到最佳效果。

(2)压实功

随着压实功的增大，同一种土的最佳含水量就会不断减小，最大干容重反而逐渐提高，即含水量相同时，压实功能与土基密实度之间存在正比关系，土基密实度随着压实功的增加而增加。但是这种关系也有一定的限度，虽然在压实过程中必须要有足够的压实功，但是土的压实度却不能纯粹的靠增大压实功来提高。

(3)平整度

要想均匀的压实基层混合料，就需要其具有良好的平整度，才能确保压实效果。

(4)碾压层的厚度和碾压遍数

在土质、含水量和压实功能不变的条件下，通过对土层不同深度的密实度的检测，我们得知：土层深度越高，密实度就越低，密实度最高是在表层5 cm处。而且采用的压实工具不同，有效压实深度也会有所不同，路基分层压实的厚度在不同的土质、压实工具类型和土基压实的基本要求下，一般都规定了具体的数值，通常情况下，12～15 t光面压路机，最好控制在25 cm以内，夯实最多20 cm，振动压路扫L或穷击和L，以50 cm为上限最佳。

4 试验路段基层检测试验分析

试验路观测项目主要有裂缝率、平整度、强度、弯沉、回弹模量和压实度的检测，结果见表2。

表2 试验路观测结果

回弹模量检测：采用承载板法对抗压回弹模量进行试件测试，需严格执行《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)中的相关规定，以路面材料强度试验仪为试验仪器设备。回弹模量值见表3。

表3 基层回弹模量值

规范要求模量值必须在1 100～1 500 MPa之内，回弹模量值都达到了此标准。

压实度检测：以往测定填土密度的压实度测定方法，一般而言，主要包括灌砂法、灌水法、环刀法以及核子湿度密度仪，而采用最多的路基压实度检测方法是灌砂法和环刀法两种。试验路段压实度检测结果见表4。

表4 试验路段压实度检测结果

检测结果：测点数6点，测点频率1点/100 m，平均值98.0%，规定值97%，合格率100%。

5 结语

作为路面基层的水稳超大粒径砂砾石，为研究其质量控制指标和控制措施以及探索出新的施工工艺步骤，本文以现行施工规范为基础，着眼于天然砂砾施工控制的技术关键点，对其进行了研究分析，并经过技术经济分析得出质量较高的二级公路基层的修筑，水泥稳定超大粒径砂砾完全可以胜任，且具有造价低廉的特点，推广应用前景大好。而且，需要用更多的工程实践对这些研究成果和应用经验进行检验，并因为各地之间的材料存在较大差异，一个地区只能借鉴和参考其他地区的成功经验，而不是进行完全复制。

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［1］冯立群，梁乃兴，等.天然砂砾路用性能及施工控制技术研究项目总报告［M］.2005.

［2］曹社堂.超大粒径砂砾石坝料填筑标准的近似确定［J］.安徽建筑，1999，(12).

［3］凌云，吴梁.砂砾石混合料的压缩固结特性研究［J］.施工机械、施工技术，2008，(12).