呂新潮 陳珺 龔文劍 韓福建

摘要：大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪成型技術(shù)不僅能夠縮短工期，而且能夠提升基層整體性，已經(jīng)在越來越多的高速公路項目中得到了應用。但是由于其一次攤鋪成型的厚度較大，容易出現(xiàn)上下部壓實度差較大的現(xiàn)象，有必要對大厚度基層的上下層壓實度分別進行檢測。文章通過對傳統(tǒng)的水穩(wěn)基層壓實度檢測方法進行優(yōu)化，提出了兩種大厚度水穩(wěn)基層分層壓實度檢測方法，并在工程中進行了實踐。結(jié)果表明，兩種檢測方法均能準確地評價大厚度基層的上下層壓實度。分層壓實度檢測方法不僅補充了大厚度水穩(wěn)基層的質(zhì)量評價新指標、新方法，有助于現(xiàn)場施工時的壓實度控制，而且為大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪成型的可行性提供了新證據(jù)。

關(guān)鍵詞：大厚度;水泥穩(wěn)定碎石基層;一次攤鋪;壓實度;檢測方法

0 引言

截止到2018年年底，我國的公路通車里程已達484.65萬km，其中等級公路里程為446.59萬km，高速公路里程為14.26萬km，在較高等級公路中，采用水泥穩(wěn)定碎石做基層的瀝青路面占據(jù)了大部分的比例[1]。水穩(wěn)基層作為一種半剛性結(jié)構(gòu)，具有強度高、耐久性好、抗沖刷性強、造價低等諸多優(yōu)點，已經(jīng)成為我國公路基層的主流結(jié)構(gòu)形式[2]。目前高等級公路的基層設計厚度一般在30～40cm，為了保證壓實質(zhì)量，普遍采用兩層施工工藝，但是該工藝成型的水穩(wěn)碎石基層上下層連接難以保證，整體性差，并且養(yǎng)護周期長，施工組織困難[3]。大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪成型技術(shù)，不僅減少了機械的調(diào)遷，節(jié)省了養(yǎng)生時間，能夠有效縮短工期，節(jié)約成本，而且使基層形成一個整體的板塊結(jié)構(gòu)，可以有效地避免和推遲早期路面病害的產(chǎn)生[4]。隨著機械設備的發(fā)展進步，水穩(wěn)拌和站產(chǎn)能越來越高，攤鋪機功率、壓路機噸位均越來越大，對水泥穩(wěn)定基層施工采用一次攤鋪成型施工工藝的技術(shù)準備已經(jīng)成熟，不少高速公路已經(jīng)進行了實踐，取得了不錯的效果[5，6]。

目前，壓實度是水泥穩(wěn)定碎石基層施工現(xiàn)場一個重要的質(zhì)量控制指標，通常采用挖坑灌砂法測定壓實度，該法不僅操作簡單，而且準確性較好[7]。大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪成型的厚度較大，容易出現(xiàn)上下部壓實度差較大的現(xiàn)象[8]。挖坑灌砂壓實度檢測方法僅能檢測基層整體的壓實度，不能分層地檢測大厚度基層的上下壓實度，已經(jīng)無法滿足大厚度基層一次攤鋪成型對施工現(xiàn)場質(zhì)量控制的要求。本文嘗試對傳統(tǒng)的水穩(wěn)基層壓實度檢測方法進行優(yōu)化，提出大厚度水穩(wěn)基層分層壓實度檢測方法，從而滿足施工現(xiàn)場質(zhì)量控制的要求，保證工程質(zhì)量。

1 原材料與配合比

某高速公路項目的32cm大厚度水穩(wěn)碎石基層，設計采用一次攤鋪成型施工工藝，設計7d無側(cè)限強度為3.5～4.5MPa。該項目水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥主要指標為：初凝時間為320min，終凝時間為395min，滿足設計要求。

基層大厚度攤鋪采用集料：19～31.5mm碎石、9.5～19mm碎石、4.75～9.5mm碎石、0～4.75mm機制砂，由自建石料場加工生產(chǎn)。對集料各項指標進行了檢測，表觀密度、吸水率、細集料塑性指數(shù)、砂當量以及粗集料針片狀、壓碎值等檢測指標均滿足設計要求。

骨架密實型大厚度水穩(wěn)碎石基層混合料級配在抵抗干縮和溫縮應力以及防離析等方面具有優(yōu)勢[9]。根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細則》（JTG/TF20-2015）以及設計文件要求[10]，基層大厚度攤鋪采用推薦級配C-B-3，并結(jié)合原材料各檔料產(chǎn)能匹配關(guān)系，設計骨架密實型大厚度水穩(wěn)碎石基層混合料級配。級配設計原則為盡量減少最大公稱粒徑附近集料使用比例，4.75mm通過率盡量控制在C-B-3上限左右。這樣既能減少產(chǎn)生離析的可能性，同時保證有足夠的填充料，形成骨架密實結(jié)構(gòu)，并有利于混合料碾壓密實。按照上述原則，結(jié)合室內(nèi)試驗結(jié)果，確定了配合比，見表1、表2。

2 分層壓實度檢測方法

壓實度檢測是水泥穩(wěn)定碎石基層施工現(xiàn)場一種非常重要的質(zhì)量控制手段，比起養(yǎng)生完成后的鉆芯檢測，壓實度檢測實時性好，能夠及時地提供施工質(zhì)量信息給現(xiàn)場技術(shù)員，不僅有助于現(xiàn)場施工控制，而且能彌補可能出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，減少損失。在大厚度水穩(wěn)基層一次攤鋪成型施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)施工時整體壓實度合格，但是在養(yǎng)生完成后的鉆芯檢測中，芯樣下部空隙非常多或松散的現(xiàn)象。因此，非常有必要對現(xiàn)有的壓實度檢測方法進行改進，使其能夠分層地檢測基層壓實度。

水穩(wěn)基層的壓實度檢測通常采用挖坑灌砂法，對大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層的上層壓實度檢測較為容易，難點在于對下層壓實度的檢測。本文提出直接法和間接法這兩種不同的水穩(wěn)基層分層壓實度檢測方法。

2.1 直接法步驟

（1）按規(guī)程要求標定灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的質(zhì)量和量砂的松方密度。

（2）在試驗地點，選一塊平坦表面，并將其清掃干凈，其面積不得小于基板面積。將基板放回清掃干凈的表面上（盡量放在原處），沿基板中孔鑿洞，洞深為基層深度一半。

（3）按規(guī)程要求灌砂，測定上層壓實度。如圖1所示。

（4）回收量砂。仔細取出試筒內(nèi)的量砂，以備下次試驗時再用。

（5）擴孔。在回收量砂后，沿著洞口底部擴大鑿孔，使其面積不得小于基板面積，并清理底部殘留的量砂，盡量保證底部平整、干凈。如圖2所示。

（6）鑿洞。將基板放入擴孔后的底部，沿基板中孔鑿洞，鑿至基層底部。

（7）按規(guī)程要求灌砂，測定下層壓實度。如圖3所示。

2.2 間接法步驟

（1）按規(guī)程要求標定灌砂筒下部圓錐體內(nèi)砂的質(zhì)量和量砂的松方密度。

（2）在試驗地點，選一塊平坦表面，并將其清掃干凈，其面積不得小于基板面積。將基板放回清掃干凈的表面上（盡量放在原處），沿基板中孔鑿洞，洞深為基層深度一半，并隨時將鑿松的材料取出裝入塑料袋中，不使水分蒸發(fā)。鑿洞完成后稱量取出材料的總質(zhì)量m1，并測定取出材料的含水率。

（3）按規(guī)程要求灌砂，稱量灌砂后桶內(nèi)量砂減少的質(zhì)量m砂，計算上層壓實度。如圖1所示。

（4）回收量砂。仔細回收量砂，為確保所有量砂完全取出，可以適當帶出水穩(wěn)材料，對側(cè)壁粘附的少量量砂，用刷子清理干凈取出。將量砂和隨著量砂回收時帶出的水穩(wěn)材料一起裝入塑料袋中，稱量取出材料的總質(zhì)量m2。

（5）鑿洞。繼續(xù)沿基板中孔鑿深孔洞，鑿至基層底部，并隨時將鑿松的材料取出裝入塑料袋中，不使水分蒸發(fā)。鑿洞完成后稱量取出材料的總質(zhì)量m3。

（6）按規(guī)程要求對基層進行全深度灌砂，如圖4所示，測定基層整體壓實度。計算壓實度時，取出材料的總重量根據(jù)式（1）計算。

（7）根據(jù)上層壓實度和整體壓實度，換算下層壓實度。假定上下層含水率相同，且鑿孔上下層孔徑也相同，下層壓實度可按下式進行計算。通常上層壓實度鑿孔深度為總厚度的一半，即a=2，當基層厚度偏離設計厚度較大時，上層壓實度鑿孔深度可能并非總厚度的一半，此時按式（2）、式（3）據(jù)實計算。

3 實例分析

針對某高速公路的2km大厚度水穩(wěn)基層的試驗段施工現(xiàn)場，分別采用兩種分層壓實度檢測方法檢測基層的壓實度。

本試驗段碾壓工藝按照先輕后重，先靜后振，由低向高的原則進行。碾壓方案如表3所示。

3.1 分層壓實度檢測結(jié)果

由于復壓階段的鋼輪碾壓是壓實度提高的主要工序，在每一遍復壓工序完成后用灌砂法檢測壓實度。結(jié)果見表4。

由表4可以發(fā)現(xiàn)，隨著碾壓遍數(shù)的增加，上下層壓實度差越來越小，這和實踐經(jīng)驗是符合的，也初步說明了兩種分層壓實度檢測方法的可靠性。

3.2 檢測便利性分析

直接法與間接法對人員、儀具的要求基本相同，僅在操作復雜性上有所不同。檢測過程中，記錄了每次的檢測時間，如表5所示。

可見，與直接法相比，間接法平均檢測耗時更短，更簡便快速。其原因主要為在檢測過程中，間接法無需擴孔，節(jié)約了大量時間。

3.3 誤差分析

因為目前尚無準確的分層壓實度檢測方法可以用來對比，本文僅從理論角度分析可能存在的誤差來源。

直接法在檢測底部壓實度時，擴孔后的底部表面無法保證平坦，容易產(chǎn)生誤差。在操作過程中，需嚴格按照規(guī)范要求，先放砂填充不平坦的表面，記錄椎體空間體積。

間接法在檢測整體壓實度時，需要將側(cè)壁粘附的量砂完全清理干凈，有一定操作難度，容易產(chǎn)生誤差。在操作過程中，需認真仔細地清理量砂，確保量砂被全部取出，同時避免灑落。

4 結(jié)語

大厚度基層一次攤鋪成型技術(shù)的現(xiàn)場質(zhì)量控制重點在于確保下部壓實，而傳統(tǒng)的壓實度檢測方法無法檢測水穩(wěn)基層的上下層壓實度差，不利于大厚度水穩(wěn)基層現(xiàn)場施工質(zhì)量控制。通過對灌砂法壓實度檢測方法進行優(yōu)化，本文提出了兩種檢測大厚度水穩(wěn)基層分層壓實度的方法，并在試驗段中進行了應用。結(jié)果表明，兩種檢測方法均能準確地評價大厚度基層的上下層壓實度，但對比直接法，間接法更為簡便快速。

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