馬龍 賀健 花紅桂 盧衛(wèi)新

（1.甘肅敦當高速公路項目管理有限公司，甘肅 酒泉 736200; 2.蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 211100;3.中鐵五局集團有限公司，湖南 長沙 410000）

水泥穩(wěn)定碎石基層具有強度高、剛性大、穩(wěn)定性能好的優(yōu)點，但是由于受攤鋪及壓實機械性能的限制，水泥穩(wěn)定碎石一次攤鋪輾壓成型厚度通常不超過20cm，高速公路基層攤鋪施工主流仍采用雙機分層攤鋪及碾壓施工工藝。近些年來，一些高速公路建設(shè)者開始探究水泥穩(wěn)定碎石寬幅大厚度基層攤鋪碾壓工藝，并在配套機械設(shè)備、壓實機理、配合比設(shè)計、施工技術(shù)和壓實度評價等方面總結(jié)了許多經(jīng)驗。但是，寬幅大厚度基層攤鋪碾壓中的一些重難點問題仍未得到有效解決，如邊部壓實度及線形難控制、下部壓實質(zhì)量難以保證、平整度難控制等。以上問題制約了寬幅大厚度基層施工工藝的推廣，尤其是在戈壁沙漠地區(qū)。項目研究結(jié)合敦當高速公路厚35cm水泥穩(wěn)定碎石基層施工，在全線推廣寬幅大厚度施工工藝的背景下對其施工工藝中一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行優(yōu)化。

一、項目背景

敦煌至當金山口段高速公路建設(shè)項目是甘肅省酒泉市柳園鎮(zhèn)至青海格爾木國家高速公路網(wǎng)（G3011）的重要組成部分，項目起點與已建成的柳格高速公路瓜州至敦煌段順接，終點與已建成的當金山至大柴旦段高速公路起點相接，全線主線長196.355km，共設(shè)特大橋6503m/3座，大橋4716m/15座，特長隧道2座，雙洞長11979m。項目地處戈壁沙漠地區(qū)，具有氣候干燥，降雨量少，蒸發(fā)量大，晝夜溫差大等特點。路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計自上而下上面層為4cm厚細粒式瀝青瑪蹄脂碎石SMA-13，中面層為6cm厚高性能改性瀝青混凝土superpave-20，下面層為8cm厚密集配瀝青碎石ATB-25，基層為35cm厚水泥穩(wěn)定碎石，水泥劑量5.0%，底基層為20cm厚水泥穩(wěn)定碎石，水泥劑量3.5%。

二、施工工藝優(yōu)化

（一）水穩(wěn)混合料拌和優(yōu)化

水泥穩(wěn)定碎石的攪拌過程主要是混合料顆粒的對流和擴散運動。拌和過程中應(yīng)盡可能將聚集的水泥顆粒分散開，但是單方面通過提高攪拌速度或拌和時間使集料表面水泥漿裹覆均勻?qū)⒃斐苫旌狭想x析，導(dǎo)致性能下降。傳統(tǒng)的強制式攪拌設(shè)備拌和葉片存在速度梯度，攪拌桶中心部位存在攪拌低效區(qū)，將導(dǎo)致物料拌和均勻性存在差異。若提高攪拌速度，物料各組分會以不同的速度被拋離而發(fā)生離析，致使攪拌均勻度下降，很難解決水泥顆粒結(jié)團問題。為避免拌和過程中水泥結(jié)團及分布不勻現(xiàn)象，項目通過引進德通DT800ZBT型振動水穩(wěn)拌和設(shè)備，額定生產(chǎn)率800t/h，振動輸出功率2*15kw，拌和時間設(shè)定為9s～11s，采用雙臥軸連續(xù)振動攪拌技術(shù)來杜絕混合料離析現(xiàn)象，同時提升混合料和易性，減小集料間摩阻力，使碾壓過程中壓實功更易傳遞至基層下部，杜絕芯樣“爛根”現(xiàn)象，提高基層耐久性。混合料水泥劑量4.8%，含水率5.0%，級配數(shù)據(jù)如表1所見。

（二）攤鋪優(yōu)化

寬幅大厚度攤鋪實際上是在寬幅設(shè)備上改變傳統(tǒng)螺旋裝置，增加攤鋪設(shè)備功率，將螺旋滿埋于物料中，使物料能夠在低速旋轉(zhuǎn)下再次攪拌，最終實現(xiàn)物料均勻分布。項目引入沃爾沃ABG9820進行基層混合料攤鋪，設(shè)備發(fā)動機功率273kw，攤鋪能力1500t/h，最大攤鋪寬度16m，最大攤鋪厚度50cm。攤鋪過程中采用加大輸料量，降低螺旋轉(zhuǎn)數(shù)避免高速旋轉(zhuǎn)拋揚造成的橫向離析，滿埋螺旋實現(xiàn)混合料二次攪拌；通過對攤鋪機前擋板加裝彈性橡膠板避免豎向離析；通過在攤鋪機鏈輪箱（中縫處）左右加裝一組角度可調(diào)數(shù)量可變的反向螺旋葉片，使混合料均勻向螺旋鏈輪箱下方填充。攤鋪過程中盡量減少攤鋪機攏料，施工中松鋪系數(shù)為1.35。

表1 基層混合料級配數(shù)據(jù)

（三）碾壓機械組合及工藝優(yōu)化

綜合分析表明，基層壓實厚度決定振動壓路機噸位的選擇，當振動壓路機頻率使材料發(fā)生共振時可獲得最佳壓實效果。當基層厚度過大，而壓路機噸位不足，碾壓振動力的擴展衰減較快，易造成基層底部不密實現(xiàn)象，若通過增加大功率壓路機的振壓遍數(shù)將造成已被壓實的基層頂部被再次振散，導(dǎo)致基層表面松散現(xiàn)象。若將振動壓路機頻率設(shè)置過高，碾壓過程將導(dǎo)致混合料大顆粒集料在慣性作用下沉降在鋪筑層底部，而較小顆粒集料“浮”于上部，從而產(chǎn)生分層現(xiàn)象，使基層級配比例失調(diào)，承載力下降。

除此之外，由于大厚度基層攤鋪厚度的增加，大厚度基層頂面平整度的控制也是施工過程中時重大難題，一般基層松鋪系數(shù)為1.25～1.35，碾壓過程中沉降厚度非常大，碾壓段落長度和碾壓機具的行駛都將對基層的表面平整度產(chǎn)生很大的影響，從而加大了基層平整度的控制難度。

項目攤鋪過程設(shè)置鋼模支護，優(yōu)化基層碾壓工藝為：初壓，13t雙鋼輪前靜后振1遍；復(fù)壓，39t振動壓路機強振3遍，22t鋼輪壓路機振壓2遍；終壓，30t膠輪收光1遍。初壓提高混合料穩(wěn)定性，減少重型壓路機碾壓造成的大顆粒集料推移影響，同時不至于使其上部壓實過密，導(dǎo)致壓實功無法有效傳遞至基層下部，保證基層平整度；復(fù)壓首先采用39t振動壓路機強振3遍保證基層下部密實，然后利用22t鋼輪壓路機振壓2遍保證基層上部密實；終壓采用30t膠輪收光。

（四）檢測工藝優(yōu)化

基層大厚度上部壓實度普遍大于下部壓實度。針對基層大厚度壓實度檢測問題，之前采用多種方法試圖建立大厚度壓實度檢測流程，但是一直無統(tǒng)一標準，也有學(xué)者通過芯樣分析認為，基層大厚度芯樣密實度具有由上至下先增后減的規(guī)律。項目綜合分析認為大厚度基層壓實度關(guān)鍵在于保證基層下部密實度及芯樣底部完整，無孔洞，確?；鶎由喜考跋虏繅簩嵍燃皬姸认嗖钶^小。因此，項目為模擬現(xiàn)場施工情況，采用振動成型實驗方法獲取基層最大干密度，壓實度檢測過程中重點檢測基層下部壓實度，并對基層芯樣上、下部分別做強度試驗，基層壓實度檢測結(jié)果如表2所示，強度檢測結(jié)果如表3所示。

由表2和表3可見，項目寬幅大厚度基層壓實度及強度上、下部位相差不大，壓實度方面未出現(xiàn)上部“超百”，下部不足情況。基層壓實度總體上部大于下部，但是兩者相差不大，表現(xiàn)在芯樣上部強度與下部強度接近，個別芯樣上部強度略小于下部強度，可能為后期養(yǎng)生基層表面部分失水所致，或檢測過程出現(xiàn)誤差，但是現(xiàn)場芯樣完整密實，壓實度、強度和平整度均符合設(shè)計要求。

三、質(zhì)量精細化控制

（一）混合料離析

表現(xiàn)特征：攤鋪現(xiàn)場水穩(wěn)基層混合料局部粗集料集中。

主要原因：混合料裝料過程發(fā)生離析；攤鋪機頻繁攏料；攤鋪機前橡膠擋板損壞，粗骨料自由滾落，造成離析；攤鋪機前擋板寬度不足，與側(cè)向擋板間距過寬，造成邊部離析。

防治措施：在成品倉中設(shè)置橫檔板防止成品料由傳送帶自由下落造成離析；運料車裝料過程嚴格執(zhí)行“五步”裝料法；施工過程中及時更換磨損過度的橡膠擋板；通過加裝螺旋和前擋板，防止混合料邊部離析；攤鋪過程采用滿埋螺旋，二次攪拌布料；對局部粗集料集中部位采用人工篩撒細料復(fù)壓處理。

（二）基層底部松散

表現(xiàn)特征：基層芯樣底部松散，存在空隙。

表2 基層壓實度檢測結(jié)果

表3 基層強度檢測結(jié)果

表4 基層平整度檢測結(jié)果

主要原因：施工過程中混合料發(fā)生離析，粗集料集中于底部；基層攤鋪前未對下承層表面進行清掃和灑水，基層底部水分被下承層吸走，影響水泥水化反應(yīng)，壓路機碾壓遍數(shù)不足。

防治措施：攤鋪機布料器前加裝橡膠擋板，減小前擋板與側(cè)向擋板距離；基層施工前，對下承層清掃并灑布水泥漿，提高層間連接力；加強對大功率壓路機碾壓遍數(shù)監(jiān)管，杜絕碾壓遍數(shù)不足或過壓現(xiàn)象。

（三）基層頂部松散

表現(xiàn)特征：碾壓完畢后，基層表面集料松散，局部脫落現(xiàn)象。

主要原因：局部混合料離析；重型壓路機振壓遍數(shù)過多；級配及含水率控制不準確。

防治措施：嚴格控制混合料級配、水泥劑量及含水率；施工現(xiàn)場精細化控制39t壓路機壓實遍數(shù)；對局部松散部位采用散水復(fù)壓處理。

（四）基層平整度差

表現(xiàn)特征：碾壓完畢后基層表面平整度較差。

主要原因：碾壓段落過短，碾壓路段易出現(xiàn)擁包及凹陷；接縫處平整度難以控制。

防治措施：合理控制基層壓實段落30m至50m為宜；初壓采用13t雙鋼輪穩(wěn)壓一遍，提高混合料穩(wěn)定性，保障基層平整度；現(xiàn)場采用6m直尺隨時檢查基層平整度；施工現(xiàn)場配專人及時對局部擁包及凹陷處進行處理。