水泥稳定碎石基层施工质量控制何星华

水泥稳定碎石基层施工质量控制何星华

何星华

江门市政企业集团有限公司广东江门529000

摘要：实践证明，无论是对于沥青路面还是水泥混凝土路面，影响其使用性能和使用寿命的最关键因素是基层的材料和质量。新建高速公路和其他公路产生的一些早期破坏常与基层质量不好有关。为建成质量符合要求的公路路面基层，避免因基层质量不好而产生的面层过早破坏现象，加强对水泥稳定碎石基层施工质量控制研究十分必要。

关键词：水泥稳定碎石；基层施工；质量控制

随着我国社会经济的快速发展，高等级公路建设越来越多，交通荷载日益增大，重载车辆经常严重超载，这对路面面层的承重层施工质量及施工材料提出了更高的要求。

1原材料的控制

粗集料、细集料、水泥等原材料是水泥稳定碎石基层的质量根本。为确保选购材料的质量合格，应加强过程控制，把好材料进场关。在开工前，应充分做好集料料源及水泥供应商的考察、招标及选购工作，并在进场时严格检验。

1.1水泥

用于水泥稳定碎石基层施工的水泥应选用初凝时间3h以上、终凝时间不小于6h的水泥。不应使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。宜采用标号325或425的水泥。水泥进场时，卸料装罐前应见证取样，并将代表性样品送具备公路工程检测资质的试验检测中心检测，要求各项指标符合规范和施工要求后，方可使用。

1.2集料

集料质量差是目前公路建设中比较严重的问题，突出的表现是：材料脏、粉尘多、针片状颗粒含量高、级配不规格等。

集料颗粒的最大粒径必须有限制。粒径愈大，拌和机、摊铺机等施工机械愈容易损坏，混合料愈容易产生粗细集料离析现象，铺筑层的平整度也愈难达到高的要求。在实际工作中，应创造条件采用最大粒径较小的集料。对于高速公路和一级公路，由于投资大，对其使用性能的要求高，必须按设计要求采用最大粒径较小的集料，以适宜于用机械施工。

碎石用于高速公路和一级公路的基层时，应事先筛分成4个大小不同的粒级，分别为1#料（31.5～19mm）、2#料（19～9.5mm）、3#料（9.5～4.75mm）和4#料（4.75～0mm），然后再与水泥一起用集中厂拌机械拌和。只有这样才能保证碎石具有应有的级配，并保证水泥粒料的强度不产生大的变化。

粒料中含有塑性指数的土时，其收缩性大，反之，则收缩性小。为减少基层材料的收缩性和减轻基层裂缝，集料中不宜含有塑性指数的土。

1.3拌和场设置要求

场地布置合理，有完整有效的排水系统；场内道路硬化、畅通，利于车辆调头行驶；不同规格的集料堆放时用隔墙隔离，隔墙高度能有效防止不同规格集料混堆；集料不得露天堆放，需搭设棚架防雨；按试验规程要求配备相应的试验检测设备。

2配合比设计

在水泥稳定碎石基层施工前，取所定料场中有代表性的集料送工地试验室做如下原材试验：1）颗粒分析；2）液限和塑性指数；3）相对密度；4）击实试验；5）碎石的压实值。若碎石的级配不良，达不到规范要求，则应改善其级配。应检验所选用水泥的标号、初凝时间和终凝时间。

水稳碎石配比试验应确定指导现场施工的各种材料掺配比例，确定所定水泥剂量混合料最佳含水量及最大干密度。工地采用集中厂拌法施工时，实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.5%；含水量则视天气炎热情况、运至现场的混合料干湿情况，及时对含水率作适当调整。

从加水拌和到碾压终了的延迟时间对水泥稳定碎石的强度和所能达到的干密度有明显的影响。延迟时间愈长，混合料的强度和干密度的损失愈大。因此，在施工前必须做延迟时间对混合料强度影响的试验，并通过试验确定应该控制的延迟时间。工地采用集中厂拌法施工时，延迟时间不应超过2h。

水泥级配碎石的水泥剂量在5%～6%时，其收缩系数最小，超过6%后，混合料的收缩系数增大。为减少混合料的收缩性，应控制水泥剂量不超过6%。改善集料的级配，在不提高水泥剂量的情况下，可以明显增加混合料的强度和耐久性。

养生温度对水泥稳定碎石的强度有明显的影响。原本不合格的材料，可能因为养生温度过高而变得合格；原本合格的材料，也可能因为养生温度过低而被认为不合格。因此，室内无侧限强度试件必须在规定的温度下进行养生。在热天可用空调机调节封闭养生室的温度；在冷天可用电炉加温度控制器调节温度。

3试验段

为保证工程质量及指导后续施工，应根据水稳碎石试验室配合比，试拌混合料，铺筑一定长度的试验段。通过铺筑试验路段，验证试验室配合比的合理性，检验施工组织方案，优化施工工艺和施工组织管理（含质量控制）方式，并在施工过程中搜集各项技术参数，作为后续施工的指导依据。

技术参数包括以下方面：

1）验证水稳碎石试验室配合比，并根据现场试验结果及施工效果确定指导后续施工的施工配合比；

2）检验摊铺机械及运输机械与水稳拌合机生产能力匹配情况；

3）检验现场配置的压实机械与摊铺机械匹配情况；确定压实机具的种类、组合方式，确定碾压方式、顺序、速度及遍数；

4）拌合、运输、摊铺、碾压等工序连续施工的合理衔接与配合方式；

5）确定混合料松铺系数。

试验段的选址应具有代表性，应是后续大面积施工的样板及缩小版，否则试验段就失去了意义。通过试验段取得的技术参数，应能指导后续大面积开工所需。若后续施工段路幅较宽，施工时拟安排两台摊铺机前后错开20m全宽同时推进，则试验段施工理应安排两台摊铺机，辅之以相应数量的钢轮压路机、胶轮压路机及混合料运输车。拌和站、摊铺机、压路机及运输车彼此制约，相互影响，安排机械时应综合考虑，兼顾质量、进度、成本的平衡。若水稳拌和站生产能力与两台摊铺机实际施工能力间存在较大缺口，则不应安排两台摊铺机，安排一台足矣。若拌和站生产能力与两台摊铺机施工能力大致匹配，但运输车辆数量远远跟不上，导致摊铺机常常需要停机待料，则应削减一台摊铺机。实践证明，在拌和站生产能力与两台摊铺机施工能力匹配的前提下，运距在10km以内，两台摊铺机共配备20辆大吨位自卸车，两台20吨重振动钢轮压路机，一台25吨重胶轮压路机，就能在进度、质量、成本中取得较好的平衡。同时，胶轮压路机的最后碾压收面，能使水稳碎石基层表观质量取得令人满意的效果。

此外，试验段中的水泥剂量、无侧限抗压强度值等试验数据应具有代表性。在有些工程项目里，比如试验段中的下基层，设计要求无侧限抗压强度值为3.5MPa，水泥剂量为3.5%，可实际检测时无侧限抗压强度值竟有6Mpa～7MPa，水泥剂量高达5.5%～6.0%。这么高的强度值及水泥剂量，不能不让人对试验段的代表性存疑。因为，高强度值及高水泥剂量，就意味着高成本。这种情况是不可能大范围推广到其他施工路段的。另外，抗压强度并不是越高越好，过高的强度，其反射裂缝在不铺设土工格栅的情况下，容易导致沥青砼面层开裂。

关于原材料稳定性问题，也是一个值得探讨的问题。我们知道，基层压实度的控制是以配比试验所选定的水泥剂量的最大干密度为参照依据的。若施工时原材料出现大幅波动或者说配比试验所取原材料与施工时所用原材料不一致，则配比试验确定的室内最大干密度就失去了存在的意义。因为两者之间没有共同基础，不具备可比性。这种情况其实也很容易发觉，当你检测基层压实度时发觉试验结果在不利的情况下，比如适度提高含水量数值，使之比最佳含水量偏大1个或2个百分点，实测干密度依然大于最大干密度，则毫无疑问原材料出现了较大幅度波动。

4施工过程中的质量控制

4.1水稳碎石混合料的拌制

拌制水稳碎石混合料，拌和楼必须配有准确计量的加水装置和水泥添加装置，并需配备与生产能力相匹配的水泥罐。在施工前，施工方须委托质量计量监督检测所对拌和站各皮带秤、加水装置和水泥装置进行标定，标定合格后对拌和站进行调试。

混合料拌制前，应检测场内各种集料的含水量，计算施工配合比，并提供给拌和站操作员，作为当天生产的依据，此项工作在每天拌料前必须做，并要使数据尽可能符合实际。每天开始拌料后，在混合料出口处输送带上取混合料作级配筛分、含水量及灰剂量的测定，检查其是否符合设计配合比。

由于水稳碎石混合料对含水量敏感性很大，若未能准确掌握集料尤其是细集料含水量，往往导致混合料实际含水量与最佳含水量相差很大，从而导致混合料在摊铺现场碾压时产生“泛白”、“松散”或“弹簧”现象。

实践证明，拌和时使用的4#料（0～4.75mm）必须含水量均匀、无团块现象，否则同一车的混合料到现场碾压时极易造成在有些部位含水量过大，产生“弹簧”，有些部位含水量过小，又产生松散、泛白，使得压实度及表观质量难以控制。因此，拌和站应视4#料质量情况，一方面用挖掘机翻拌，另一方面对翻拌后的4#料采取防雨措施，防止料堆淋雨后重新结块。对翻拌过程中出现的4#料团块，安排人工捡除。

拌和时在拌缸进口将水泥直接喷到集料上，从而保证水泥剂量的均匀性。拌和楼应安装独立的加水装置，配备流量表和转速表，以严格控制混合料的含水量。

4.2水泥剂量的控制和检测

在试拌过程中根据控制室内添加水泥装置的不同转速，在皮带上取混合料到试验室用EDTA滴定法测出混合料中实际的水泥剂量，然后画出转速水泥剂量曲线，找出设计水泥剂量所对应的转速，在以后施工中，以此转速为基准，作微调。混合料在拌和过程中水泥剂量的测定采用EDTA滴定法。拌和站应按试验规程要求配备相应的试验检测设备。

4.3混合料装车、运输

拌和站出料采用配备带活门漏斗的料仓，由漏斗出料直接装车运输，料车按中、前、后顺序分3次成品字型装料，避免混合料离析。混合料装车后，应采用毡布覆盖，一则防止混合料在运输途中飘洒遗落，二则防止混合料表面受风吹日晒失水过干。

运料车数量必须保证，否则摊铺机将不时停机待料，同时摊铺长度过短也不利于压路机碾压操作。若因供料不及时需停机待料，则已摊铺段应及时碾压以保证现场压实度满足设计要求。

4.4混合料摊铺

下承层在基层施工前必须经检验合格。若下承层存在局部质量薄弱带，实测弯沉值与设计要求差值较大，则该薄弱带的基层弯沉也很难达到设计要求。下承层的质量缺陷必然会反应到基层结构中，故在基层结构施工前应加强对下承层的质量检测，对不合格点应及时返工。

基层施工前应将下承层的浮土、积水、碎石等清除，并对作业面表面适当洒水湿润，以保证层间的良好接合和底部的混合料不因失水而松散，保证基层的整体强度

基层每侧摊铺宽度比设计宽15cm，以保证设计宽范围稳定层碾压密实，摊铺厚度均匀一致。摊铺时，严禁抛撒，摊铺成型后，设一个三人小组跟在压路机后面，及时消除粗集料带或蜂窝，并及时补充细混合料，摊铺平整。摊铺时应掌握“宁高勿低，宁铲勿补”的原则，严禁用齿耙拉平或抛撒。

混合料的运输，运输车辆数量要满足拌和出料与摊铺需要并略有富余。混合料运输采用帆布覆盖，防止表层混合料水分损失，从而保证混合料含水量的均匀性。

摊铺时，摊铺机两侧操作员应经常性地用铝合金板检验混合料松铺面与钢丝绳的高度是否吻合。偏厚或偏薄均应及时调整，以免摊铺面出现凹凸不平的现象。遇有障碍物阻碍无法用摊铺机施工时，可用挖掘机配合人工作业。

水稳碎石混合料中由于碎石多，占整个混合料的50%左右，不可避免地会发生离析。表面离析，出现粗集料带或集料窝，可安排工人将粗集料挖除，补以级配符合要求的混合料；另外，若发现螺旋布料器中的混合料离析，可利用螺旋布料器快速左右翻拌，以使混合料粗细料均匀；同时，要求摊铺机操作人员在料车换车时，减少收斗，以减少离析现象。

4.5碾压

碾压设备的配备应立足于实际。实际证明，水泥稳定碎石混合料碾压采用2台20吨重振动钢轮压路机+1台25吨重胶轮压路机组合能取得很好的碾压效果。

摊铺后的混合料必须在1.5h内碾压完毕。碾压时遵循先轻后重、先慢后快、先平后振的原则施工。混合料尽量在最佳含水量下碾压密实，碾压从低到高，从边到中，为防止漏压，前后两次碾压时，碾轮主轮适当重叠，重叠量一般为20～30cm。

为保证碾压的均匀性，碾压速度不能快，一般控制在2km/h以内。碾压时先用20t压路机不开振动来回预压1遍，以提高压实层上部的压实度，然后人工用5m铝合金平衡梁找平，局部低洼处用齿耙将表面耙松约10cm，重新拌和补料找平。整平后，立即用20t压路机开振来回碾压3遍，接着再不开振动来回静压1遍。基层混合料来回碾压3遍后，对局部表面水分不足部分要适当洒水，如有弹簧现象，要翻挖并重新拌和，然后再碾压，使之压实度达到设计要求。

当钢轮压路机来回碾压5遍后，并具备较长范围碾压作业面时，可安排胶轮压路机来回碾压2～3遍。钢轮压路机+胶轮压路机碾压次数，一般碾压7～8遍至基层表面无起伏、弹簧现象、颜色一致并达到设计要求的密实度为止。

雨期施工，应特别注意天气变化，防止水泥和混合料遭雨淋，下雨时应停止施工，已摊铺的水泥碎石结构层应尽快碾压密实。凡机械难以碾压到的边角地段要用人工夯打密实。

为保证水稳层施工质量，严禁在刚压实或正在碾压的路段上进行压路机或送料车的转弯、调头、急刹车等。水稳层未铺下面层时，禁止开放交通并保护表层不受污染和破坏。施工车辆应缓慢行驶，行驶速度不大于30km/h。

4.6碾压效果检测

水稳碎石混合料压实后因水泥硬化作用，一般情况下从拌和到碾压结束6h后，水泥就完成了终凝，因此灌砂法检测压实度必须紧跟碾压。现场试验员计算出湿密度，混合料含水量按最佳含水量±1%考虑，如该点按上限含水量计算压实度都大于98%，则不检测其含水量，如该点按下限含水量计算压实度在98%附近，则现场立即酒精烧检测其实际含水量，如某点压实度明显不合格，则采用补压的方式，补压一般用20吨单钢轮在局部地方开振碾压1-2遍，直至压实度合格为止。

4.7养生

碾压检验合格后，表面及时覆盖土工布并洒水养生，洒水次数以表面湿润为准，养生期不少于7天。水泥稳定碎石基层养生7d后即可进行弯沉值检测。养生期间采取封锁交通的处理措施，除洒水车外其他车辆禁止通行，特别严禁重型车辆通行。养生结束后，必须将覆盖物清除干净。不少工程项目，横过路雨水支管由于覆土厚度小，施工往往采用反开挖形式，即基层完工后再挖沟埋管，若在水稳碎石基层养生期间反开挖埋管，由于水泥罐车、砂石自卸车及挖掘机反复行走，在基层强度未充分形成时很容易破坏基层结构，会造成弯沉值不达标、钻芯机无法完整取出芯样等不良后果。

5结语

综上所述，水泥稳定碎石基层施工质量控制关系到公路施工的整体质量，影响着公路路面的使用性能及使用寿命，因此，做好水泥稳定碎石基层施工质量控制工作十分重要。在水泥稳定碎石基层施工时，要从原材料、配合比设计及各个施工流程对施工的质量进行严格的控制，把好原材料质量的关卡，合理设计配合比，并控制好每个施工环节的施工质量，从而保证水泥稳定碎石基层施工的质量，保障公路的正常使用性能及寿命。

参考文献：

[1]张华.水泥稳定碎石基层施工质量影响因素及控制措施[D].重庆交通大学.2013

[2]贺隽.水泥稳定碎石基层施工质量控制[J].交通标准化.2013（16）