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试析公路路面工程水泥稳定碎石基层施工

2024-07-05 73 上传者：管理员

摘要：针对公路路面工程水泥稳定碎石基层施工技术及其质控措施，文章结合镇广高速王通段高速公路工程实例，分析了水泥稳定碎石基层的材料组成、作用与特点，阐明了该基层类型对于提升路面结构稳定性和耐久性的重要性，详细阐述了水泥稳定碎石基层的施工工艺和质量控制措施。结果显示，案例工程通过上述施工技术取得了理想的施工效果，对类似工程项目具有一定参考价值。

关键词：
交通运输
公路路面
基层施工
水泥稳定碎石
质量控制
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在当代交通基础设施建设中，公路路面工程的质量直接关系交通运输的效率和安全。水泥稳定碎石基层作为一种广泛应用于公路建设的材料，其性能的优劣对路面结构的稳定性和耐久性具有决定性影响。该文旨在深入探讨水泥稳定碎石基层的材料特性、施工工艺及其质量控制方法，以期为公路工程设计与施工提供理论依据和实践指导。通过对水泥稳定碎石基层的综合分析，该研究不仅有助于提升路面工程的施工质量，而且对于延长公路使用寿命、降低维护成本具有重要意义。

1、水泥稳定碎石基层概述

1.1水泥稳定碎石的定义与组成

1.1.1水泥稳定碎石的定义

水泥稳定碎石基层是一种由骨料（碎石）、水泥和水按一定比例混合而成的复合材料，其主要功能是作为路面结构的承载层，提供必要的支撑和稳定性。水泥稳定碎石基层是指通过添加适量的水泥作为稳定剂，对骨料进行黏结和固化处理，从而形成具有一定强度和稳定性的基层材料。

1.1.2水泥稳定碎石的组成

水泥稳定碎石基层的组成主要包括以下几个部分[1]:

(1）骨料（碎石）。

骨料是水泥稳定碎石基层的主体材料，通常采用质地坚硬、耐磨损、清洁且粒径分布良好的碎石。

(2）水泥。

水泥在水泥稳定碎石基层中起到黏结骨料、提高整体强度的作用。

(3）水。

水是水泥水化反应的必要介质，其用量需严格控制，以保证混合物的工作性和硬化后的强度。

(4）外加剂（可选）。

在某些情况下，为了改善混合物的工作性或提高最终产品的特定性能，可能会加入减水剂、缓凝剂等外加剂。

1.2水泥稳定碎石基层的作用与特点

水泥稳定碎石基层在公路路面结构中扮演着至关重要的角色，作用与特点可从以下几个方面进行分析：

(1）水泥稳定碎石基层的主要作用是为路面提供一个坚固、稳定的支撑平台。通过使用水泥作为稳定剂，骨料（碎石）之间的黏结力得到显著增强，从而形成了一个具有较高承载能力和抗变形能力的复合结构层。

(2）水泥稳定碎石基层具有良好的耐久性。由于水泥的存在，该基层能够在各种环境条件下保持其物理和力学性质，以抵抗水损害和冻融循环的影响。

(3）水泥稳定碎石基层的施工相对简便，且对环境的适应性强。它可以直接在路基上铺设，也可以作为旧路面改造的一部分。

(4）水泥稳定碎石基层还具有良好的工作性和可调性。通过改变水泥用量、骨料级配和混合水量，可以根据设计要求调整混合物的性能，以适应不同的工程条件和交通荷载要求。

1.3水泥稳定碎石的耐久性分析

水泥稳定碎石的耐久性分析主要体现在以下几个方面[2]:

(1）水泥稳定碎石基层的抗水损害能力是其耐久性分析中的关键因素。水泥与骨料的黏结作用能够显著降低水分对基层材料的侵入，减少因水损害导致的材料松散和强度下降。

(2）抗冻融性能是评估水泥稳定碎石基层在温差变化较大环境下稳定性的重要指标。水泥稳定碎石基层中的水泥基质能够吸收并缓解由于水分冻结膨胀引起的内部应力，减少冻融循环对基层结构造成的破坏。

(3）抗疲劳破坏能力反映了水泥稳定碎石基层在重复荷载作用下的耐久性。水泥稳定碎石基层具有较高的抗压强度和抗弯拉强度，能够承受车辆重复行驶产生的动态荷载，从而延缓疲劳裂纹的产生和发展。

(4）水泥稳定碎石基层的抗化学侵蚀能力也是其耐久性的重要组成部分。水泥稳定碎石基层中的水泥基质具有一定的碱性，能够中和酸性物质的侵蚀，保护骨料免受化学损害。

2、水泥稳定碎石基层施工技术分析

2.1项目概况

该项目为镇广高速公路王通段A标路面工程，起讫桩号为K0+000～K36+925，全长36.925 km，项目按照双向四车道的高速公路标准建设，路基宽度为25.50 m，沥青混凝土路面，主线结构层组成为4 cm改性沥青玛蹄脂碎石SMA-13上面层+6 cm中粒式改性沥青混凝土AC-20C中面层+6 cm中粒式沥青混凝土AC-20C下面层+改性沥青同步碎石封层+20 cm水泥稳定碎石基层+36 cm水泥稳定碎石底基层+15 cm级配碎石垫层，总厚度为87 cm。

2.2施工工艺流程及技术要点

2.2.1水泥稳定碎石基层施工工艺流程

水泥稳定碎石基层施工工艺流程如图1所示。

图1水泥稳定碎石基层施工工艺流程图

2.2.2水泥稳定碎石基层施工技术要点

水泥稳定碎石基层施工技术要点主要包括以下内容[3,4]:

(1）施工准备。

施工摊铺前，首先使用人工清扫底基层，然后适量洒水。

1）中线、边线控制。在底基层顶上进行了中线放样，计算设计宽度，然后用石灰标出铺筑层边缘的位置。

2）标高控制。采用3D智能摊铺工艺进行控制，施工时架设好的全站仪将捕获的MT900坐标通过数据电台实时传送至摊铺机控制系统的CB460控制箱，显示控制箱（CB460）接收到的数据，并同设计数据进行对比后再将高层修正信息传递至自动控制箱。这时，由控制箱发出指令，通过液压阀驱动液压油缸使牵引大臂产生一定量的位移，通过左右牵引点位置改变引起熨平板在相应方向的垂直运动，从而使填筑产生坡度和高程变化，以弥补路面波动，实现所要求的路面平整度，满足摊铺设计要求。

3）试验准备。试验室对进场原材料进行检验，严格执行生产配合比确认制度，当天的生产配合比在报监理试验室签字确认后方可开盘。开展配合比设计，基层：1#料（20～30 mm）∶2#(15～20 mm）∶3#料（10～15 mm）∶4#料（5～10 mm）∶5#料（0～5 mm)=22∶26∶10∶10∶32，最佳含水量为5.4%，最大干密度为2.377 g/cm3，水泥剂量为3.5%,7 d无侧限抗压强度≥4 MPa。

4）机械、辅助工具准备。摊铺机拼装宽度为12 m，最大摊铺宽度为12.8 m，均能满足铺筑宽度的要求；摊铺机已安装防离析橡胶挡板且保证有足够的长度；压路机已配备防黏轮的钢丝绳。

(2）混合料拌和：

1）装载机装料不得低于清仓线以下，避免底部材料可能存在粉尘含量超标而影响混合料的质量。

2）拌和机的生产能力为500 t/h。采用3台装载机同时上料，以确保拌和机各仓集料充足且相互间的数量协调。

3）每天开拌前，应确认拌和机的工作系统是否处于完好状态，所设定的拌和参数与当天生产混合料的类型和施工配合比相匹配。

4）每天开拌后，应在水稳拌和机输送皮带处安排一名有经验的试验人员全程观测混合料情况，并按规定取混合料试样进行级配、含水量及水泥剂量的检查，发现异常情况，应及时预警、解决处理。

5）拌和机控制含水量的方式：在第一个拌缸内采用电子计量的方式控制含水量。

(3）混合料运输：

1）混合料运输配置的自卸运输汽车辆数量，应根据现场实际情况确定。

2）每天开工前，应检验运输车辆的完好情况，装料之前车厢清洗干净。

3）装料时，指挥车辆分前、后、中、前、后五次装料，避免混合料离析。

4）所有车辆均配备自动覆盖篷布，在装料结束后立即进行覆盖，以减少水分损失。

5）发料时地磅房出具发料单，内容包括混合料类型、车号、出料时间、重量等。运至现场后由现场收料人员核对查收。

6）运输至试验段铺筑现场，在掉头区进行倒车至摊铺区，在前车卸料至3/4后，在现场人员指挥下方可揭开篷布，然后缓慢倒车至摊铺机料斗，以避免自卸车撞击摊铺机，造成不必要的损伤。

(4）混合料摊铺：

1）采用3D智能摊铺技术，在摊铺机起步前应使用表面检查对中杆，测量摊铺机起步垫方木的高程，保证方木顶高程满足设计的高程规范；摊铺机放下熨平板后，激活UTS引导，摊铺机起步1 m后，及时测量基准点位置的高程，并在CB460内进行基准校正；若发现横坡不对，应及时在CB440内进行横坡校准；使用表面检查对中杆，对虚铺表面进行检查，若发现高程误差过大，摊铺机应立即停机，及时在CB440、CB460内进行数据调整，调整后摊铺机方可继续行走，对表面再次进行跟测，查看调节后的表面高程情况。

2）准备开始摊铺时，在施工现场等候卸料的运料车至少有4辆，螺旋布料器中轴距地面30 cm，叶片半径20 cm，螺旋布料器中混合料厚度为30 cm，保证至少有2/3埋置于混合料中。

3）摊铺机夯锤的挡位设定为4.6 Hz，仰角为21°，调好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度与螺旋布料器的转速相配。

4）摊铺机推动汽车前进，进行逐车摊铺。卸料时运输车驾驶员应听从现场指挥人员的指挥，不得随意移动车辆，不得擅自离开驾驶室。摊铺机行走速度为2.5 m/min，以避免摊铺机出现停机待料的情况发生。

5）正常摊铺时，摊铺机夯板的振捣频率与摊铺机熨平板仰角无须调整。每摊铺完一车混合料，应由人工先将摊铺机料斗及两侧的混合料提前铲倒刮料板内，以避免因混合料掉落到履带下而影响摊铺层的平整度。

(5）混合料碾压：

1）开始碾压前，压路机用水车将前后轮清洗干净，避免开始碾压时压路机轮带入泥土而污染施工层。

2）底基层摊铺后应在全宽范围内碾压，一次碾压长度控制在50 m。压路机前进及后退碾压为一遍，每遍静压时压路机应重叠1/2轮宽，而每遍振压时压路机应重叠1/3轮宽。施工现场应分别设置摊铺区、初压区、复压区、终压区相应的标识。

3）压路机碾压至倒数第二遍时，现场试验人员应立即对压实度进行检测。

4）压路机碾压时，遵循先轻后重、先慢后快、由低到高的原则进行碾压，每个碾压长度控制在50 m；碾压停机位置呈45°阶梯状，最后由压路机沿45°阶梯状斜向碾压收掉轮迹；出现个别拥包时，应专配工人进行铲平处理。

5）碾压过程中，应表面保持湿润，未发现“弹簧”、松散、拥包等现象。压路机停车应错开，相隔间距约3 m，并停在已碾压好的路段上，且靠近路肩位置。

6）为保证基层平整度，应设置专人在压路机静压后用三米直尺检测平整度，对不合格的地方及时进行处理，特别是碾压接头位置，直至压路机处理合格后才进行下一碾压段的碾压。

(6）接缝处理：

1）碾压完成后，应用三米直尺检查平整度，并将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端用白灰进行标记，以切成与路中心线垂直向下的断面，切缝距离碾压末端不小于30 cm。

2）水泥稳定碎石混合料摊铺时不宜中断，如因故中断时间超过5 h，则应设置横向接缝。

(7）洒水养生。底基层施工完毕后，应及时用洒水车洒水润湿并覆盖高分子节水保湿养生膜进行养生，养生时间不少于7 d，以保持表面潮湿。

3、结语

水泥稳定碎石基层作为公路路面结构的重要组成部分，其性能的优化和质量控制是确保公路工程质量的关键。该文通过对水泥稳定碎石基层的详细分析，揭示了其在公路建设中的应用优势和潜在挑战。同时，针对施工过程中可能出现的质量问题，该文提出了一系列切实可行的对策和建议。未来的研究应进一步探索新型材料和先进技术的应用，不断提升水泥稳定碎石基层的性能，以适应更加复杂多变的交通环境和更高层次的工程需求。通过持续的技术创新和严格的质量管理，有望实现公路工程的长期稳定和可持续发展。

参考文献:

[1]郎国栋.水泥稳定碎石基层技术在市政道路工程中的应用[J].城市住宅, 2021(5):245-246.

[2]张二辉.水泥稳定碎石大厚度整体碾压技术在路基施工中的应用[J].中国公路, 2021(10):110-111.

[3]李晓勇.公路路面水泥稳定碎石基层施工质量控制要点[J].建筑技术开发, 2021(9):129-131.

[4]游珠平.水泥稳定碎石基层施工技术在市政道路施工中的应用[J].江西建材, 2020(10):174+176.

[5]朱锦辉.市政道路水泥稳定碎石基层施工质量控制[J].四川水泥, 2021(11):237-238.

文章来源:冉鹏成.试析公路路面工程水泥稳定碎石基层施工[J].交通科技与管理,2024,5(13):154-156.