水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工關(guān)鍵技術(shù)

ROAD CONSTRUCTION AND MACHINERY I  道路施工與機(jī)械 1

文章編號(hào):1000-033X(2013)09-0063-03

水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工關(guān)鍵技術(shù)

劉國(guó)忠

(河南省公路工程局集團(tuán)有限公司,河南鄭州450052)

摘要:對(duì)水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工中的設(shè)備選型及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,并提出該施工工藝中存在的問(wèn)題及解決方法。工程實(shí)踐表明,施工中只要控制好關(guān)鍵技術(shù),水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工能夠達(dá)到理想的效果。

關(guān)鍵詞:水泥穩(wěn)定碎石基層;全厚式施工;關(guān)鍵技術(shù);設(shè)備選型

中圖分類號(hào):U416.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

o引言

水泥穩(wěn)定碎石材料用作高等級(jí)公路路面基層時(shí),厚度一般都為34~40 cm,需分層鋪筑?！豆仿访婊鶎邮┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》(JTj 034—2000)規(guī)定:基層分層施工時(shí),下基層成型、碾壓完畢后,至少需要養(yǎng)生7 d后才可鋪筑下一層。但工程實(shí)踐表明,這種施工方法存在一定的問(wèn)題和弊端,如:整體性差、雙機(jī)聯(lián)鋪生產(chǎn)率低、平整度差以及拼縫離析嚴(yán)重等。

水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工(上、下基層整體全幅一次攤鋪)成功解決了上述問(wèn)題,目前該技術(shù)已在云南、廣東、江西、內(nèi)蒙和河南等省份推廣應(yīng)用。從對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效果來(lái)看,大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層全幅施工是可行的,達(dá)到了預(yù)期的目的,解決了并機(jī)分層攤鋪的諸多問(wèn)題,代表未來(lái)水泥穩(wěn)定碎石基層施工的發(fā)展方向⑴。

本文主要介紹水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工的關(guān)鍵技術(shù),及其存在的問(wèn)題及解決辦法。

1石料的質(zhì)量控制與管理

石料的質(zhì)量是決定水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工的最關(guān)鍵要素之一[2],控制措施如下。

(1)石料廠家經(jīng)優(yōu)選后采用固定的廠家供應(yīng)固定標(biāo)段的方法,為防止施工單位從社會(huì)上進(jìn)料,所有的材料款一律由合同單位委托業(yè)主向石料廠家直接付款。

(2)業(yè)主派石料監(jiān)理,施工單位派專職的石料管理員進(jìn)駐石料場(chǎng),每天的產(chǎn)量、規(guī)格、質(zhì)量以及出料等信息實(shí)行日?qǐng)?bào),以加強(qiáng)動(dòng)態(tài)管理。

(3)加大對(duì)進(jìn)場(chǎng)石料的抽檢力度,加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)石料的管理,不同品種、不同批次的石料不得混放。

(4)制定專項(xiàng)的石料卸料、堆料和上料工藝。

(5)細(xì)集料要搭建防雨棚。

2設(shè)備的選型及匹配

水泥穩(wěn)定碎石基層全幅全厚施工的機(jī)械種類與基層常規(guī)的雙機(jī)分層施工一致,為拌和機(jī)、攤鋪機(jī)、運(yùn)輸車、壓路機(jī)、手持夯及灑水車等。

2.1攤鋪機(jī)

目前能滿足大厚度(虛鋪40~60 cm)攤鋪要求的只有陜西中大DT系列攤鋪機(jī),壓實(shí)后的基層厚度為36 cm左右。

雙向四車道高速公路基層全厚、全幅攤鋪施工宜選用DT1300或DT1400多功能攤鋪機(jī)。雙向六車道高速公路基層全厚、全幅攤鋪施工宜選用DT1600多功能攤鋪機(jī)。

2.2拌和機(jī)

大厚度基層全幅施工的機(jī)械匹配原則是:以攤鋪機(jī)為主導(dǎo)機(jī)械,根據(jù)最佳攤鋪速度下的攤鋪機(jī)吞料量確定拌和機(jī)的型號(hào);根據(jù)攤鋪速度、攤鋪寬度確定碾壓機(jī)械的型號(hào)和數(shù)量。

DT系列攤鋪機(jī)的最佳攤鋪速度為1. 5~2. 5 m/min,據(jù)此計(jì)算滿足這一最佳作業(yè)速度所需要的水泥穩(wěn)定碎石混合料用量。

2.2.1  雙向四車道高速公路

雙向四車道高速公路基層厚度按36 cm計(jì)算,基層寬度按12. 5 m計(jì)算,攤鋪機(jī)速度為90~150m . h-1 ,壓實(shí)后的基層體積為400~670m3 ,壓實(shí)后的混合料密度按2.4 t/m3計(jì)算,每小時(shí)約需混合料 970~1620 t。

這是理論上的混合料需求量,實(shí)際施工中考慮不可見(jiàn)因素和生產(chǎn)效率問(wèn)題,實(shí)際上平均每小時(shí)混合料需求量約為1000 t左右。

一般情況下,一個(gè)高速公路路面標(biāo)段在10~20km,考慮到工期因素,實(shí)現(xiàn)大厚度基層全幅攤鋪,2臺(tái)產(chǎn)量為400t·h-1或500 t·h-1的拌和機(jī)便可滿足要求。

2.2.2  雙向六車道高速公路

雙向六車道高速公路基層厚度擬按36 cm,基層寬度按16 m計(jì)算,攤鋪速度同上,理論上每小時(shí)約需混合料1220~2016 t。

考慮到總的作業(yè)生產(chǎn)率和施工中的客觀因素,正常工期下10?20 km的路面標(biāo)段配置2套產(chǎn)量為500 t . h—1或600 t . h_l的拌和機(jī)可滿足基層大厚度全幅攤鋪施工要求。

2.3壓路機(jī)

壓路機(jī)的配置由攤鋪機(jī)的攤鋪寬度和攤鋪速度決定,攤鋪機(jī)速度以2 m ? min—1計(jì),壓路機(jī)的配置如下。

(1)雙向四車道高速公路大厚度全幅攤鋪壓路機(jī)需配置32 t振動(dòng)單鋼輪壓路機(jī)1臺(tái)、22 t進(jìn)口振動(dòng)單鋼輪壓路機(jī)1臺(tái)、20 t振動(dòng)單鋼輪壓路機(jī)1臺(tái)和30 t膠輪壓路機(jī)1臺(tái)。

(2)雙向六車道高速公路大厚度全幅攤鋪壓路機(jī)需配置32 t振動(dòng)單鋼輪壓路機(jī)2臺(tái)、22 t進(jìn)口振動(dòng)單鋼輪壓路機(jī)1臺(tái)、20 t國(guó)產(chǎn)振動(dòng)單鋼輪壓路機(jī)1臺(tái)和30 t膠輪壓路機(jī)1臺(tái)。

3模板

由于大厚度攤鋪時(shí)要使用32 t的超大噸位壓路機(jī),激振力達(dá)到81 t,由此引起的側(cè)向力很大,容易引起模具變形,因此要求模板的剛度大、變形小。在河南進(jìn)行的幾條高速公路大厚度水泥穩(wěn)定碎石基層施工中,使用32 t壓路機(jī)開(kāi)振碾壓時(shí),不但引起模板側(cè)向變形,還造成了模板的上下跳動(dòng),所以要確保模板的穩(wěn)固。

模板用鋼模、木模均可,但從使用效果上看,木模更佳,在木模的內(nèi)側(cè)用鐵皮包裹,拆模后基層材料表面光滑。模板的頂面與基層的設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)一致,無(wú)論是木模或鋼模均要使用雙排鋼桿固定,否則無(wú)法抵御強(qiáng)大的激振力。

如圖1所示,木模固定在路床上,高度(厚度)為基層與底基層厚度之和,寬度不小于25 cm,鋼釬雙排固定,一排固定在木模的外側(cè),一排固定在木模的孔內(nèi)(木模打孔后沉人鋼管套)。鋼模采用型鋼制造(一般為槽鋼),要求雙排鋼釬固定(圖2),如果采用上下2根18號(hào)槽鋼對(duì)焊成一體的結(jié)構(gòu),則總體剛度偏小,外側(cè)畫定鋼釬 模內(nèi)固定鋼釬還要用其他方法進(jìn)行加固以增強(qiáng)剛度,減少變形。

4松鋪系數(shù)

松鋪系數(shù)主要由混合料級(jí)配和攤鋪機(jī)的夯錘力量決定,懸浮密實(shí)型混合料的松鋪系數(shù)較骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)混合料略大一點(diǎn);攤鋪機(jī)的夯錘力量越大,松鋪系數(shù)越小。

河南幾條高速公路在水泥穩(wěn)定碎石大厚度攤鋪中,松鋪系數(shù)為1. 35左右,比雙層攤鋪的松鋪系數(shù)要大很多,因?yàn)閿備伜穸仍黾?span style="border-width: 0px;padding: 0px">.而攤鋪機(jī)的夯錘力量沒(méi)有增大,所以松鋪系數(shù)要增大。

5平整度

采用DT系列攤鋪機(jī)全厚式全幅攤鋪比雙機(jī)分層攤鋪平整度更高,原因如下。

(1)全幅攤鋪時(shí)避免了雙機(jī)聯(lián)鋪時(shí)的接縫離析,平整度提高。從以往攤鋪可以發(fā)現(xiàn),雙機(jī)聯(lián)鋪時(shí)接縫處離析嚴(yán)重,離析帶骨料多,壓實(shí)后凸出,使平整度下降。

(2)全幅攤鋪時(shí)整幅基層松鋪系數(shù)一致。雙機(jī)聯(lián)鋪時(shí)由于兩臺(tái)攤鋪機(jī)的松鋪系數(shù)不一致,很難做到兩幅標(biāo)高一致,往往以中縫為界,一邊高，一邊低，平整度大大降低。

(3) DT系列攤鋪機(jī)攤鋪的混合料均勻。攤鋪均勻的混合料壓實(shí)后平整度高,采用DT系列攤鋪機(jī),抗離析效果好,混合料均勻,克服了雙機(jī)聯(lián)鋪時(shí)產(chǎn)生的橫向離析、縱向離析、垂直離析和片狀離析等現(xiàn)象。

6防止表面石料振碎

由于采用超大噸位的振動(dòng)壓路機(jī)碾壓,如果碾壓工藝不當(dāng)會(huì)造成表面石料破碎,但如果采用激振力由小到大逐漸增加的方法,并配合適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)頻率變化,就可摸索出一套科學(xué)的碾壓工藝。從河南幾條高速公路基層的施工看,振碎表面石料是完全可以避免的。

7存在的問(wèn)題及解決措施

7.1松鋪系數(shù)控制困難

水泥穩(wěn)定碎石大厚度攤鋪時(shí),因?yàn)閿備伜穸仍黾?span style="border-width: 0px;padding: 0px">,而攤鋪機(jī)的夯錘力量沒(méi)有增大,松鋪系數(shù)就要相應(yīng)增大,但對(duì)于具體應(yīng)增大多少缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)。由于基層采用一次成型,沒(méi)有二次補(bǔ)救的機(jī)會(huì),標(biāo)高和厚度都要比較準(zhǔn)確。所以在大面積施工前要做好試驗(yàn)段,確定準(zhǔn)確的松鋪系數(shù)。

7.2模板固定困難

由于大厚度攤鋪時(shí)使用32 t的超大噸位壓路機(jī),激振力達(dá)到81 t,由此引起的側(cè)向力也很大,非常容易引起模具變形。所以施工時(shí)要在模板固定上多想辦法,多備幾套方案。

7.3壓實(shí)度檢測(cè)難度大

壓實(shí)度是水泥穩(wěn)定碎石施工時(shí)控制工程質(zhì)量的有效手段,在試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了壓實(shí)度“合格”但取芯有缺陷的情況。試驗(yàn)時(shí)振壓到第5遍時(shí)用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度,部分芯樣已達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn),但取芯時(shí)空隙大,底部有松散,說(shuō)明壓實(shí)度檢測(cè)方法不合理。經(jīng)分析是因?yàn)楣嗌胺ǖ慕Y(jié)果是各部位壓實(shí)度的平均值,如果上面部分壓實(shí)度超百,下面部分壓實(shí)度不夠,就會(huì)出現(xiàn)平均壓實(shí)度合格的現(xiàn)象[3]。所以水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工在沒(méi)有科學(xué)的檢測(cè)手段時(shí)要以過(guò)程控制為主,重點(diǎn)控制碾壓遍數(shù)。

8結(jié)語(yǔ)

水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工解決了并機(jī)分層攤鋪的諸多問(wèn)題,代表未來(lái)水泥穩(wěn)定碎石基層施工的發(fā)展方向。工程實(shí)踐表明,施工中只要控制好關(guān)鍵技術(shù),水泥穩(wěn)定碎石基層全厚式施工能夠達(dá)到理想的效果。

參考文獻(xiàn):

[1 ]張紅春.水泥穩(wěn)定碎石基層施工新技術(shù)[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2007.

[2]叢卓紅.閆紅光.鄭南翔.水泥穩(wěn)定碎石用硬質(zhì)砂巖關(guān)鍵性指標(biāo)[J].民安大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版.2011,31(5):12-17.

[3 ]張紅春.骨架密實(shí)路面理論及配套的施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2010.