水稳基层大厚度摊铺与分层摊铺的对比研究

彭小荡，李海雁

(1.都匀公路管理局，贵州 都匀 558000；2.贵州省安顺高速公路管理处，贵州 安顺 561000)

0 引言

水泥稳定碎石基层作为一种半刚性结构，具有强度高、耐久性好、抗冲刷性强、造价低等诸多优点，已经成为我国公路基层的主流结构形式[1]。目前高等级公路的基层设计厚度一般为30～40 cm，为了保证压实质量，普遍采用2层施工工艺，但是该工艺成型的水稳碎石基层上下层连接难以保证，整体性差，并且养护周期长，施工组织困难[2]。

大厚度水泥稳定碎石基层施工工艺厚度的增加，对施工过程的拌合、摊铺、碾压等工艺提出了新的要求[3-4]。在施工方便、减少工序的同时，其质量状况波动将显著高于常规施工的基层[5-6]。在设备及工艺配套的基础上，其质量状况与施工过程的精细化管理水平相关较大[7]。

大厚度基层在施工方便、减少工序的同时，其质量状况波动将显著高于常规施工的基层。因此，大厚度水稳大规模施工质量是否良好，取决于现场每一位参与人员的质量意识及精细化水平[8]。

贵州省某高速项目水泥稳定碎石基层分别采用大厚度和分层2种不同的摊铺工艺进行了试验段铺筑，基层设计厚度为32 cm，分层摊铺每层厚度16 cm。本文以此为例，对比研究了水稳基层大厚度一次摊铺成型工艺与传统的分层摊铺工艺。

1 原材料与配合比

为了对比基层大厚度摊铺和分层摊铺的实际施工效果，采用相同的原材料和配合比生产水泥稳定碎石混合料。

1.1 水泥

基层大厚度摊铺和分层摊铺均采用贵州惠水西南水泥有限公司生产的P.O42.5水泥，经检验，各项指标均满足设计和规范要求。

1.2 水

基层大厚度摊铺和基层分层摊铺采用洁净地下水，该水质良好，且水量较大。

1.3 集料

基层大厚度摊铺和基层分层摊铺均采用集料:19～31.5 mm碎石、9.5～19 mm碎石、4.75～9.5 mm碎石、0～4.75 mm机制砂，由自建石料场加工生产。根据要求对原材料各项指标进行了检测，经检验，各项指标均满足设计和规范要求。

1.4 配合比

水泥稳定碎石混合料宜采用骨架密实型结构。大基层大厚度摊铺和基层分层摊铺采用同一生产配合比，生产配合比试验检测结果及集料合成级配见表1和表2。

表1 生产配合比试验检测结果

表2 生产配合比集料合成级配

2 机械设备和碾压方案对比

2.1 机械设备配置

基层水泥稳定碎石采用中心站集中厂拌法拌和，摊铺机摊铺，且配备足够的拌和、运输、摊铺、压实机械(见表3)。

表3 机械设备配置汇总表

为保证水泥稳定碎石基层混合料的拌和均匀性，水稳拌和站须采用双拌缸或振动搅拌技术。

应根据路面摊铺层的宽度、厚度，选用合适的摊铺机械。为了避免摊铺离析现象的发生，保证基层及底基层的初始压实度，为基层平整度提供良好的基础，应采用大功率抗离析摊铺机。

压路机的数量须与拌和机及摊铺机生产能力相匹配，且至少配备1台大吨位压路机(32 t以上)，保证整体压实。

2.2 碾压方案

基层大厚度摊铺碾压应遵循的原则为：先轻后重，先静后振，由低向高。表4和表5分别列出了大厚度摊铺和分层摊铺的碾压方案。

表4 大厚度摊铺碾压工艺

表5 分层摊铺碾压工艺

对比基层大厚度摊铺和分层摊铺的碾压方案，可以发现主要区别在于大厚度摊铺采用了大吨位的单钢轮压路机以及复压遍数更多。其主要目的是尽量提高压实功，增大底部密实程度。

3 关键检测指标对比

按要求进行了质量检测，采用分层摊铺和大厚度摊铺的检测指标结果如表6所示。

表6 检测指标结果

表6中的检测结果表明：水泥稳定碎石基层采用大厚度或分层摊铺工艺，各检测指标均能满足规范要求。其中，在平整度和压实效果方面，分层摊铺较大厚度摊铺有一定优势。

4 优缺点分析

根据不同施工工艺基层试验段的施工过程和结果，分别对大厚度一次摊铺和分层摊铺进行了总结，采用不同施工工艺的优缺点如下。

4.1 分层摊铺

优点：①设备配置要求一般。②平整度易于控制。③压实度和成型效果有保证。④施工工艺成熟，施工组织难度较小。

缺点：①须在第一层养护到之后才能进行第二层摊铺，施工工期较长。②层间粘结效果不佳，路面结构整体性差。

4.2 大厚度摊铺

优点：①层易形成一个整体板块结构，提高结构层的强度、刚度，延长路面的使用寿命。②一次摊铺成型可提高施工效率，缩短工期。③减少人员的配备，降低成本，增加经济效益。④相对于2次分层摊铺来说，其抗冲击强度可以显著提高，并可有效地避免和推迟早期路面的下沉、凹陷、龟裂脱落、坑洞等病害的产生。

缺点：①对设备要求较高。须采用大产能拌和站，大功率抗离析摊铺机，配置大功率(如32 t)压路机。②大厚度碾压易因碾压不到位，造成结构层下部压实度不能得到保证，容易造成底部松散不成型。③采用大功率振动碾压，结构层表面易形成松散，部分石子易压碎。④平整度控制较为困难，大功率碾压后会形成部分拥包。

5 结语

贵州省某高速项目水泥稳定碎石基层分别采用大厚度和分层2种不同的摊铺工艺进行了试验段铺筑，试验段结果表明：采用大厚度摊铺工艺能有效缩短施工工期，降低成本，且质量检测各项指标均能满足设计和规范要求，但是其平整度和压实度控制较传统的分层摊铺工艺更为困难，检测指标稍差。因此，在设备及工艺配套满足要求的基础上，其质量状况与施工过程的精细化管理水平关系较大，大厚度水稳大规模施工质量是否良好，取决于现场每一位参与人员的质量意识。如离析控制，应在摊铺机前增设前橡胶挡板，避免粗集料滚落聚集于底部，造成层厚范围内离析；压实度控制，配备至少1台32 t及以上重型单钢轮压实设备；平整度控制，重点控制压实设备，特别是重型压实设备的碾压速率和振动幅度，避免推挤拥包的产生，减少对平整度产生的不利影响。