超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工工艺研究_李芬.pdf

1引言在我国高速公路基层施工常采用超厚宽幅基层施工技术。该技术可保证路面基层一次性摊铺碾压成型，施工速度快，层间黏结性好，可提升路面结构层使用寿命。在超厚宽幅路面基层施工中，应当选择大功率摊铺机和大吨位压路机，以满足基层施工要求。本文采用骨架密实型级配类型设计水泥稳定级配碎石基层，并研究其压实特性。选用DT1600摊铺机进行摊铺施工，选用振动压路机和轮胎压路机进行碾压；探讨其施工工艺，深入研究超厚宽幅水泥稳定级配碎石基层的应用1。2工程概况某高速公路工程基层前期施工进度较慢，且基层平整度不达标。应业主要求，该项目沥青路面基层采用超厚宽幅水泥稳定碎石基层。试验段路线全长112.6 km，设计车速100 km/h，采用四车道设计。路基平均填高2.2 m，最大填高3.1 m，最小填高0.8 m，位于该路段的基层全部采用超厚宽幅水泥稳定碎石。3原材料技术性质与试验方法3.1原材料3.1.1水泥水泥一般采用普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。水泥性质会影响稳定碎石基层的性能。水泥的选用应符合质量要求。本项目采用PO42.5复合硅酸盐水泥，与双层并机水泥稳定碎石基层铺筑一致2。3.1.2集料选用水泥稳定碎石作为高速公路基层时，应选用集料最大粒径不超过31.5 mm，严格控制粒径在1619 mm的集料的含量，使级配满足规范要求。本文选用石灰岩作为水泥稳定碎石的集料，集料的压碎值、针片状含量、含泥量等各项指标应该满足相应规范要求。3.1.3水用于水泥稳定碎石基层中施工的水要严格控制成分，应当保证水中硫酸盐含量小于0.002 7 mg/mm3，含盐量小于0.005 mg/mm3，pH不大于4。当地饮用水可直接使用到水泥稳定碎石混合料中。【作者简介】李芬（1970），女，河北安国人，高级工程师，从事公路桥梁研究。超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工工艺研究Study on Construction Technology of Super Thick and WideCement Stabilized Macadam Base李芬（石家庄市三环路管护中心，石家庄 050000）LI Fen(ShijiazhuangThirdRingRoadManagementandProtectionCenter,Shijiazhuang050000,China)【摘要】为提高超厚宽幅公路基层耐久性能，依托实际工程对其进行研究。通过压实试验得出，当水泥剂量为 4.5%，最佳含水量为5.1%时，试件最大干密度为 2.369g/cm3，7d 无侧限抗压强度为 3.82MPa，压实性能较好，采用 DT1600 摊铺机进行超厚宽幅水泥稳定碎石基层摊铺，可提高高速公路施工效率和质量。【A b s t r a c t】In order to improve the durability of super thick and wide highway base,it is studied by practical engineering.According to thecompactiontest,whenthecementdoseis4.5%andtheoptimalwatercontentis5.1%,themaximumdrydensityofthespecimenis2.369g/cm3and the 7 d unconfined compressive strength is 3.82 MPa,and the compaction performance is good.DT1600 paver is used to spread thesuper-thickandwidecement-stabilizedgravelbase,whichcanimprovetheconstructionefficiencyandqualityoftheexpressway.【关键词】道路工程；超厚宽幅；水泥稳定碎石；施工工艺【K e y w o r d s】roadengineering;superthickwidewidth;cementstabilizedcrushedstone;constructiontechnology【中图分类号】U416.213【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0187-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.261Construction Technology工程施工技术187Construction&DesignForProject工程建设与设计3.2配合比设计通过分析，本试验路段选用骨架密实型级配，采用振动成型方法确定基层施工配合比3。该试验采取骨架密实级配类型设计的水泥稳定级配碎石混合料级配设计曲线在级配范围的上限和下限之间符合要求，且曲线变化趋势合理。3.3压实特性采用静压成型法和振动成型法对骨架密实型水泥稳定级配碎石混合料进行击实试验，研究不同水泥剂量、不同成型方式对水泥稳定级配碎石最大干密度和7 d无侧限抗压强度的影响。分别用3种水泥剂量（4.2%、4.5%、4.8%）在重型击实和振动成型两种成型方式下试验。获得不同水泥用量、不同成型方式下水泥剂量与最大干密度的关系见表1、图1、图2；水泥剂量与7 d无侧限抗压强度的关系见表2、图3、图4。表 1不同条件下水泥稳定级配碎石最大干密度试验结果静压法最佳含水量/%最大干密度/（g/cm3）5.022.3315.072.3395.092.342振动成型法最佳含水量/%最大干密度/（g/cm3）5.022.3415.102.3695.152.412试验方法项目水泥剂量/%4.24.54.8图 1水泥剂量与最大干密度关系曲线（静压法）图 2水泥剂量与最大干密度关系曲线（振动成型法）表 2不同条件下水泥稳定级配碎石 7 d 无侧限抗压强度试验结果试验项目水泥剂量/%7d 无侧限抗压强度/MPa标准偏差静压法4.24.54.83.513.753.870.360.550.3振动成型法4.24.54.83.623.823.910.350.560.4图 3水泥剂量与 7d 无侧限抗压强度关系曲线（静压法）水泥剂量/%图 4水泥剂量与 7 d 无侧限抗压强度关系曲线（振动成型法）通过试验得到，不同水泥剂量下水泥稳定级配碎石混合料试件的最佳含水量和最大干密度不同。随着水泥剂量的增加，试件的最佳含水量和最大干密度也随之增加。通过综合分析，采用振动成型方式制备的水泥稳定级配碎石试件的最大干密度较大，当水泥剂量为4.8%时，振动成型试件最大干密度为2.412 g/cm3，此时最佳含水量为5.15%。通过试验得到，随着水泥剂量的增加，两种成型方式下制备的水泥稳定级配碎石试件7 d无侧限抗压强度也随之增加。同时，当水泥剂量相同时，采用振动成型制备的试件7 d无侧限抗压强度均较大；当水泥剂量为4.8%时，振动成型试件7 d188无侧限抗压强度为3.91 MPa，此时标准偏差为0.4。上述试验结果表明，随着水泥剂量的增加，混合料试件最大干密度和7 d无侧限抗压强度也逐渐增大。混合料试件在振动成型过程中，材料表面在振动器作用下，颗粒表面不仅发生上下移动，也发生左右移动。同时由于振动作用，试件内部的水更容易运动，从而使水更容易挤入混合料空隙中，混合料更加密实。振动成型试件可以使材料从静摩擦力变为动摩擦力，摩擦阻力减小，材料更容易相互填充，无侧限抗压强度得到提高。通过上述试验及工程实际，本项目采用在振动成型条件下水泥剂量为4.5%，最大干密度为2.369 g/cm3，最佳含水量为5.1%，7 d无侧限抗压强度为3.82 MPa。4施工工艺4.1选用设备4.1.1拌和站对于超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工需要配备两套生产能力为400 t/h的稳定土拌和站或至少配备1台能力为600 t/h的稳定土拌和站。4.1.2摊铺机超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工时应该选用摊铺机摊铺宽度达到16 m、摊铺深度达到500 mm、抗离析、功率达到269 kW。本项目推荐使用DT1600摊铺机。4.1.3压路机压路机吨位和台数应该与拌和楼、摊铺机生产能力相匹配，应配备至少1台自重为32 t以上振动压路机、1台自重26 t以上轮胎压路机和1台自重为20 t以上振动压路机。小型振动压路机用于路基边缘处碾压。4.1.4运输车根据摊铺要求和运输距离确定运输车辆数，以保证摊铺连续供料，本项目共配备1台运输车辆，并在运输车辆装配篷布，防止混合料在运输过程中水分流失。4.2摊铺、碾压4.2.1高程控制在施工区域布设钢丝绳，每隔10 m设置中桩和边桩；根据松铺系数确定钢丝绑扎高度；基准钢丝固定后，在两端将钢丝锁紧。4.2.2摊铺确定松铺系数为1.25，计算松铺厚度为43.75 cm，采用DT1600摊铺机进行摊铺施工，调整摊铺机熨平板高度和内料位高度；摊铺过程中，安排人员进行协调管理，保证施工现场持续有34辆车在等待卸料。在摊铺过程中现场检测人员应当检查混合料标高是否符合要求，含水量是否处于最佳含水量状态；摊铺机作业时开启反向叶片，避免大粒径石料滑落造成混合料离析4。4.2.3碾压碾压采用自重为32 t以上振动压路机和自重26 t以上轮胎压路机，共碾压9遍。采用1台自重为20 t以上振动压路机将路基边缘处进行碾压。水泥稳定碎石基层摊铺后应及时检测其含水量，达到最佳含水量的情况下进行碾压；若施工现场环境温度较高或风速过大加快水分损失，应适当洒水湿润，再进行碾压以保证压实度。禁止在碾压时出现急刹车或调头，避免基层受到破坏，从而影响平整度；超厚宽幅基层终压采用轮胎压路机进行碾压，保证基层强度均匀；碾压后要求检测基层压实度，要求基层压实度不小于98%5。5结语本文研究水泥稳定级配碎石基层的各项性能和施工技术。得出以下结论：1）通过选用骨架密实级配类型进行配合比设计，得到设计级配位于级配上限和级配下限之间，且级配曲线平顺圆滑；2）通过采用振动成型方式制备的水泥稳定级配碎石试件的压实性能较好，确定在振动成型条件下水泥剂量为4.5%，最大干密度为2.369 g/cm3，最佳含水量为5.1%，7 d无侧限抗压强度为3.82 MPa；3）水泥稳定级配碎石基层施工时严格按照施工技术要求，注意材料含水量的变化，根据施工现场合理调整。【参考文献】1栗颖.超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工技术分析J.交通世界,2022(Z1):153-154.2于浩波.超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工工艺研究J.交通世界,2018(34):32-33.3高科.超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工工艺研究D.兰州:兰州交通大学,2015.4刘永红.超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工关键技术研究D.西安:长安大学交通运输工程,2016.5康成生,筵玉涛,马建兵,等.超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工的技术经济效益分析J.公路交通科技(应用技术版),2016,12(7):92-94.【收稿日期】2023-03-17Construction Technology工程施工技术189