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市政快速化道路水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)淺析

2023-01-03 21:24:11張已學(xué)趙建斌
河南建材 2022年1期
關(guān)鍵詞:松鋪攤鋪碎石

張已學(xué) 趙建斌

中國水利水電第十一工程局有限公司(472000)

0 前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,城鎮(zhèn)人口不斷增多,居民對機(jī)動(dòng)車的使用率也日益增長,道路交通擁堵日趨嚴(yán)重。在此背景下,各大城市開始修建城市快速路,以減輕城市內(nèi)主次干路的交通壓力。合理安排交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),需要找到一種既能節(jié)約成本,又能提高交通建設(shè)總體效益的材料。水泥穩(wěn)定碎石是近年來市政道路及公路工程路面結(jié)構(gòu)中普遍選用的基層材料。其主要特點(diǎn)為:施工機(jī)械化使用率高,施工進(jìn)度快,初期強(qiáng)度高,具有一定的抗拉、抗疲勞強(qiáng)度,以及良好的水穩(wěn)定性,其抗?jié)B及抗凍性能較其他路基材料優(yōu)勢突出。但由于水泥穩(wěn)定碎石基層對施工各環(huán)節(jié)質(zhì)量要求高,對荷載表現(xiàn)敏感,超載后損壞較快且不易修整。為減少施工過程中質(zhì)量缺陷,確保工程質(zhì)量滿足要求,開展對水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)研討及質(zhì)量控制工作很有必要。

1 工程概況

南四環(huán)工程位于鄭州市主城區(qū)的南部,呈東西走向,從SK0+000 到SK28+182.665,設(shè)計(jì)范圍內(nèi)路線全長約28.2 km,途徑鄭州市經(jīng)開區(qū)、管城區(qū)、二七區(qū),是鄭州市市政公用設(shè)施重點(diǎn)工程。本標(biāo)段位于鄭州市二七區(qū)南四環(huán)櫻桃路至鄭少高速,起始樁號K67+344-K72+320,全長約5 km。道路等級為城市快速路,設(shè)計(jì)速度80 km/h,規(guī)劃控制總寬度180 m(其中道路紅線寬80 m,兩側(cè)各有50 m 寬綠化帶)。道路標(biāo)準(zhǔn)斷面組成為: 高速快速路(雙向八車道)+地面主干路(雙向八車道)+ 輔路。路面形式為高等級改性瀝青混凝土路面,其路面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為:4 cmAC-13C+6 cmAC-20C+8 cmAC-25C+1.0 cm 瀝青封油層+19 cm 水泥穩(wěn)定碎石上基層+19 cm 水泥穩(wěn)定碎石下基層+18 cm 低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層。

2 施工準(zhǔn)備

水泥穩(wěn)定碎石基層在鋪筑施工前必須對計(jì)劃施工路段的路床結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收,其壓實(shí)度、彎沉值必須符合設(shè)計(jì)要求,且表面應(yīng)堅(jiān)實(shí)平整,無起皮、松散及浮土現(xiàn)象。本工程新建道路路床結(jié)構(gòu)為80 cm 厚4%水泥土,采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn),壓實(shí)度≥95%。施工過程中采用環(huán)刀法進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測(3 點(diǎn)/1 000 m2),采用彎沉試驗(yàn)進(jìn)行彎沉值檢測(1 點(diǎn)/20 m)。

2.1 原材料控制

2.1.1 水泥的選擇

水泥可采用42.5 級普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥,水泥的初凝時(shí)間應(yīng)大于3 h,終凝時(shí)間不早于6 h。水泥出廠時(shí)應(yīng)有出廠合格證、檢驗(yàn)報(bào)告,進(jìn)場后應(yīng)按國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取樣復(fù)檢,復(fù)檢合格后方可投入使用。

2.1.2 碎石

本工程設(shè)計(jì)要求水泥穩(wěn)定碎石基層采用骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)。石料應(yīng)由堅(jiān)硬、耐磨的無風(fēng)化礫石或巖石軋制而成,碎石中不應(yīng)含有黏土快、植物等物質(zhì),不得含有軟質(zhì)集料和其他雜質(zhì)。最大粒徑不宜超過37.5 mm,壓碎值不應(yīng)大于30%,作為底基層時(shí)不應(yīng)大于35%。水泥穩(wěn)定碎石集料的顆粒級配范圍應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2.1.3 用水選取

一般情況下,用水可就近取用,適合于飲用的水源均可用于拌制和養(yǎng)護(hù)水泥穩(wěn)定級配碎石。當(dāng)采用其他水源或?qū)λ|(zhì)有疑問時(shí),應(yīng)通過試驗(yàn)確定水源中是否存在對水泥強(qiáng)度有重大影響的物質(zhì)。

2.2 混合料配合比設(shè)計(jì)與控制

2.2.1 混合料配合比設(shè)計(jì)

通過委托具備相應(yīng)資質(zhì)的試驗(yàn)室提供混合料配合比,確定符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的水泥穩(wěn)定碎石混合料的最大干密度、最佳含水率以及7 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值。還可以通過試驗(yàn)確定應(yīng)控制的延遲時(shí)間。

2.2.2 水泥摻量的調(diào)控

水泥穩(wěn)定級配碎石基層的強(qiáng)度指標(biāo)在一定程度上取決于水泥的摻量。隨著水泥摻量的增加,其物理、力學(xué)性質(zhì)也會(huì)隨之改變。水泥穩(wěn)定級配碎石的收縮裂縫分為干縮裂縫和溫縮裂縫兩種,干縮裂縫(即材料內(nèi)部水分蒸發(fā)引起的體積收縮現(xiàn)象)主要發(fā)生在基層攤鋪、碾壓成型后的初期階段,過多地?fù)郊铀?,在?qiáng)度增加的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的干縮裂縫。《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》CJJ 1—2008 中第7.5.3 條,《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》JTG-T-F20-2015 中第4.6.5 條規(guī)定,當(dāng)水泥穩(wěn)定級配碎石混合料用于道路基層時(shí),水泥摻量的比例應(yīng)控制在3%~5%。本工程設(shè)計(jì)要求:水泥穩(wěn)定碎石基層水泥劑量為4.5%,低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層水泥劑量為3.5%。

3 施工工藝與質(zhì)量控制

3.1 測量放樣

施工前應(yīng)作好道路中心線、邊線定位,原地面標(biāo)高測量以及寬度放樣,施工過程中應(yīng)對控制樁及控制基線進(jìn)行維護(hù),并不間斷地進(jìn)行隨機(jī)復(fù)測。

控制樁宜選用Φ14~Φ16 mm 螺紋鋼筋加工成鋼釬,并在頂部焊接螺紋絲扣,用于調(diào)整控制線的高度。控制用的基線選用Φ3~Φ5 mm 的鋼絲繩,以道路控制樁為基點(diǎn)進(jìn)行張拉。當(dāng)相鄰控制樁間的道路坡度相同時(shí),鋼絲繩的張拉長度應(yīng)控制在100 m 以內(nèi),并在兩端用緊線器張拉平直,緊線器張拉力為0.8~1 kN,要避免由于長度過大而產(chǎn)生撓度,控制基線標(biāo)高誤差應(yīng)在-2~+5 mm。

3.2 松鋪系數(shù)的確定

在道路工程施工中,松鋪系數(shù)K 是一個(gè)重要的技術(shù)參數(shù),不僅受到諸多因素的影響,且具有極強(qiáng)的不穩(wěn)定性。當(dāng)松鋪系數(shù)取值過大時(shí),將導(dǎo)致鋪筑層過厚,造成浪費(fèi)并影響最終的壓實(shí)效果。當(dāng)松鋪系數(shù)取值過小時(shí),將導(dǎo)致鋪筑層壓實(shí)后達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的厚度,將嚴(yán)重影響基層的抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度,并可能在該處形成薄弱點(diǎn),造成早期疲勞損壞。因此,如何選取用于工程實(shí)際施工的松鋪系數(shù),是道路施工的重要環(huán)節(jié)。本工程選取K71+200~K71+300 道路段右幅作為水泥穩(wěn)定碎石基層配合比及碾壓試驗(yàn)段,共設(shè)置20 處觀測點(diǎn)。由松鋪系數(shù)公式:K= 碾壓前厚度(h 虛)/ 壓實(shí)后厚度(h 實(shí)),結(jié)合現(xiàn)場對各觀測點(diǎn)實(shí)際測量計(jì)算,最終確定用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工的松鋪系數(shù)K=1.28,則實(shí)際虛鋪厚度為24.3 cm。

3.3 混合料的攤鋪

水泥穩(wěn)定碎石攤鋪前,應(yīng)將路床層面上的松散結(jié)構(gòu)及浮土清掃干凈,并進(jìn)行灑水濕潤。攤鋪前一日應(yīng)做好次日施工工程量的計(jì)劃,做好施工人員及材料的統(tǒng)計(jì),檢查所用機(jī)械設(shè)備是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

混合料攤鋪過程應(yīng)遵循“寧高勿低、寧刮勿補(bǔ)”的原則。攤鋪機(jī)就位后應(yīng)調(diào)整好傳感器臂與控制線間的關(guān)聯(lián),嚴(yán)格按照控制基線確定的虛鋪厚度和控制樁確定的高程,保證橫向坡度與縱向坡度滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。在攤鋪過程中,攤鋪機(jī)后應(yīng)安排專職人員對攤鋪面的均勻性跟蹤檢查,及時(shí)對存在的離析、缺料及拖痕部位進(jìn)行人工補(bǔ)料,使水泥穩(wěn)定碎石基層密實(shí)均勻。應(yīng)設(shè)專人對局部出現(xiàn)的骨料集中部位進(jìn)行鏟除,并用新拌混合料填補(bǔ)。攤鋪機(jī)在施工過程中應(yīng)勻速前進(jìn),螺旋布料器應(yīng)均衡地向兩側(cè)供料,攤鋪速度宜控制在1.0~1.5 m/min。拌和站應(yīng)保證混合料的連續(xù)供應(yīng),盡量避免中途出現(xiàn)停機(jī)待料的現(xiàn)象。

3.4 混合料的碾壓

混合料的碾壓是關(guān)系到水泥穩(wěn)定級配碎石基層內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵工序,應(yīng)遵循生產(chǎn)試驗(yàn)段確定的程序與工藝。注意碾壓要充分,振動(dòng)不起浪、不推移。壓實(shí)時(shí)可以先靜壓穩(wěn)定,開始小振動(dòng)碾壓,再大振動(dòng)碾壓,最后靜壓穩(wěn)定收面。碾壓時(shí)振動(dòng)碾應(yīng)重疊1/2 輪寬,壓至無輪跡為止。碾壓順序尤為重要,施工過程須嚴(yán)格把控。

本工程在碾壓施工時(shí)嚴(yán)格按照先期碾壓試驗(yàn)段確定的碾壓參數(shù)進(jìn)行,即采用22T 振動(dòng)碾緊跟在攤鋪機(jī)后,先穩(wěn)壓2 遍,再震動(dòng)4~5 遍,將松散的表面壓實(shí),使表面平整堅(jiān)實(shí),壓至達(dá)到壓實(shí)度要求。碾壓時(shí),直線段由兩側(cè)路肩向路中心碾壓,平曲線段由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩碾壓。頭兩遍穩(wěn)壓的碾壓速度控制在1.5~1.7 km/h,振動(dòng)碾壓時(shí)的碾壓速度為2.0~2.5 km/h,路面兩側(cè)應(yīng)多壓2~3 遍。

碾壓過程中,嚴(yán)禁振動(dòng)碾在已完成或正在碾壓的路段上掉頭和緊急制動(dòng),以保證水泥穩(wěn)定碎石層表面不受損壞。水泥穩(wěn)定碎石的表面應(yīng)始終保持潮濕,如表層水分蒸發(fā)過快,應(yīng)及時(shí)采用人工造霧進(jìn)行補(bǔ)水,嚴(yán)禁灑大水。碾壓結(jié)束后第一時(shí)間進(jìn)行壓實(shí)度檢測,如壓實(shí)度不合格,碾壓表面有松散、起皮等現(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)翻開重新拌和、碾壓。碾壓宜在水泥終凝前及試驗(yàn)確定的延遲時(shí)間內(nèi)完成,并達(dá)到要求的壓實(shí)度,同時(shí)表面沒有明顯的輪跡。碾壓完成后,采用土工布覆蓋后及時(shí)灑水濕潤,并對周邊道路進(jìn)行封閉,禁止車輛通行。

3.5 接縫處理

接縫應(yīng)遵循下列要求:縱向接縫應(yīng)設(shè)置在路中間處,并做成階梯型,梯級寬度不得小于1/2 層厚;橫向接縫應(yīng)盡量減少。

施工中如因故中斷2 h 需要設(shè)橫縫,當(dāng)日收工之后第二天開工的接頭處須設(shè)置橫縫,當(dāng)通過承臺(tái)、墩柱及其他構(gòu)筑物時(shí)在其邊線處設(shè)置橫縫。應(yīng)特別注意構(gòu)筑物邊水泥穩(wěn)定混合料的碾壓,對于機(jī)械無法碾壓的死角,應(yīng)采用平板振動(dòng)夯進(jìn)行夯實(shí)。

在施工起點(diǎn)及終點(diǎn)處,采用逐步漸變的方法,對施工起點(diǎn)及終點(diǎn)進(jìn)行順接。首先清除松散部分,然后做成臺(tái)階型式分兩層進(jìn)行攤鋪,搭接寬度不少于2 m。橫向接縫與路面中心垂直設(shè)置,按階梯型做法處理,其設(shè)置方法為[1]:人工將含水量合適的混合料末端整平,緊靠混合料放兩根方木或槽鋼,方木或槽鋼的高度與混合料的壓實(shí)厚度相同;方木的另一側(cè)用碎石回填2 m 左右,其高度略高出方木,將混合料碾壓密實(shí);在重新攤鋪混合料前,將砂礫、碎石和方木撤除,并將作業(yè)面頂面清除干凈;攤鋪機(jī)返回到已壓實(shí)層的末端,重新開始攤鋪混合料;如攤鋪中斷超過2 h,又未按上述方法處理橫向接縫,則將攤鋪機(jī)附近及其下面未壓實(shí)的混合料鏟除,并將已碾壓密實(shí)且高程、平整度符合要求的末端挖成與路中心垂直并垂直向下的斷面,攤鋪機(jī)安置在已壓實(shí)的面上,下墊木板,高度為虛鋪厚度與壓實(shí)厚度之差,然后再攤鋪新的混合料,初壓時(shí)進(jìn)行橫向碾壓;次日施工前,預(yù)先在橫向硬接頭上灑水濕潤,再根據(jù)松鋪系數(shù)進(jìn)行新料的攤鋪,接頭處采用橫向碾壓的方式進(jìn)行處理,先靜壓,后振動(dòng)壓實(shí),兩次碾壓的輪邊應(yīng)錯(cuò)開不少于0.5 m。

3.6 基層養(yǎng)生

每一段碾壓完成以后應(yīng)立即進(jìn)行壓實(shí)度檢測,合格后開始養(yǎng)護(hù)。應(yīng)注意早期養(yǎng)護(hù),確保水穩(wěn)料強(qiáng)度得到正常發(fā)展。終凝2 h 后開始用透水土工布全面覆蓋,鋪設(shè)過程中應(yīng)注意縫間搭接,不宜留有間隙。覆蓋完成后開始灑水,灑水次數(shù)視氣候、溫度而定,以保證施工后一周內(nèi)基層面濕潤為宜,禁止忽干忽濕。

養(yǎng)護(hù)7 d 后進(jìn)行鉆孔取芯,芯樣須完整,表面須密實(shí)。在施工透層油之前,養(yǎng)護(hù)工作不應(yīng)中斷。養(yǎng)護(hù)期間必須采取封鎖交通的管制措施,嚴(yán)禁除灑水車之外車輛進(jìn)入。不能封閉交通時(shí),應(yīng)當(dāng)限制車速不得超過30 km/h,限定車輛載重不大于12 t。

4 結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石基層施工在整個(gè)道路工程中屬于非?;A(chǔ)的環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)的施工工藝及質(zhì)量水平對整條道路的質(zhì)量起著決定性的因素。在水泥穩(wěn)定碎石基層施工時(shí)既要選用質(zhì)量過關(guān)的原材料,還要有科學(xué)的施工方法、質(zhì)量控制措施以及專業(yè)素質(zhì)較高的施工人員去認(rèn)真把關(guān),才能實(shí)現(xiàn)精品工程的目標(biāo)。

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