50水泥粉煤灰稳定基层施工工艺080310.docx

水泥粉煤灰稳定碎石基层施工工艺
水泥粉煤灰稳定碎石路面基层结构在全国的公路建设中使用还不普遍，目前尚无相应的技术标准和规范。粉煤灰是一种气硬性材料，当与水泥、石灰等材料拌和均匀，经过充分压实达到一定龄期后具有较高的抗压强度。同时，水泥粉煤灰稳定碎石和水泥稳定碎石相比较具有温缩和干缩较小的特性，能有效地减少基层的收缩裂纹，提高基层的整体质量，延长路面使用寿命。
1 工艺特点
（1）水泥、粉煤灰稳定碎石基层施工利用水泥稳定土拌和站拌和，稳定土摊铺机摊铺，机械化程度高，施工质量稳定可靠。
（2）粉煤灰属工业废料，不需要开采和加工，材料成本低，是一种廉价的筑路材料。
2 范围
水泥粉煤灰稳定碎石基层可以用于各级公路的底基层基层，并用厂拌法施工。
3 工艺原理和设计要求
是
是
是
否
否
下承层检验合格
摊铺机铺筑
压路机碾压
压实度检验合格
填层养护
表面及边坡整修
拌合料供应
图1 水泥粉煤灰碎石基层施工工艺流程图
工艺设计、测量放样
下承层处理
验收检验合格
结 束
开 始
否
粉煤灰是一种气硬性材料，当与水泥、石灰等材料拌和均匀，经过充分压实达到一定龄期后具有较高的抗压强度。同时，水泥粉煤灰稳定碎石和水泥稳定碎石相比较具有温缩和干缩较小的特性，能有效地减少基层的收缩裂纹，提高基层的整体质量，延长路面使用寿命。
水泥粉煤灰稳定碎石作为高速公路的底基层，其试件7天无侧限抗压强度应在1.5～2.5MPa之内；作为基层结构，其试件7天无侧限抗压强度应在3～5MPa之内。
4 施工工艺流程
施工工艺流程见图1。
5 操作要点
5.1 原材料的技术要求
5.1.1 水
水应洁净，不含有害物质。来自可疑水源的水应按照现行有效的《公路工程水质分析操作规程》的要求进行试验，试验合格后方可使用。
5.1.2 粉煤灰
粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70％，粉煤灰的烧失量不应超过20％，采用水洗法测定的0.3mm筛孔的通过量不得小于90％，0.075mm筛孔的通过量不得小于70％。粉煤灰比面积应大于2500cm2/g（或90％通过0.3mm筛孔，70％通过0.075mm筛孔）。
干粉煤灰和湿粉煤灰都可以使用。干粉煤灰堆在土地上，应加水，防止飞扬造成污染。湿粉煤灰的含水量不宜超过35％。
使用时，应将凝固的粉煤灰打碎或过筛，同时清除有害杂质。
5.1.3 碎石
基层、底基层采用的碎石压碎值，不大于30％；液限应小于28，塑性指数应小于9。上基层、下基层、底基层混合料中集料颗粒组成应符合表1的要求。
表1 水泥粉煤灰稳定砂砾混合料中集料的颗粒组成范围
结构层
通过下列方孔筛（mm）的重量百分比（％）
37.5
31.5
19.0
9.5
4.75
2.36
1.18
0.60
0.075
底基层
100
90～100
——
72～89
47～67
29～49
17～35
8～22
0～7
下基层
——
100
90～100
72～89
47～67
29～49
17～35
8～22
0～7
上基层
——
100
90～100
72～89
47～67
29～49
17～35
8～22
0～7
5.1.4 水泥
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可用于底、基层施工，禁止使用快硬水泥、早强水泥以及其它受外界影响而变质的水泥。
水泥标号宜采用32.5级，各龄期强度、安定性等应达到相应指标要求，初凝时间3小时以上、终凝时间不小于6个小时。
如采用散装水泥，在水泥进场入罐时，要了解其出炉天数。刚出炉的水泥，要停放七天，且安定性合格后才能使用，夏季高温作业时，散装水泥入罐温度不能高于50℃，高于这个温度若必须使用时，应采用降温措施。
5.2混合料组成
混合料组成应根据设计要求的强度等指标和推荐比例，最后以实施性施工配合比试验确定。
上基层、下基层混合料的压实度（按重型击实标准）应不小于98％，底基层混合料的压实度应不小于97％。
上基层混合料7天（试件在20℃条件下湿养6天、浸水1天）的无侧限抗压强度应不低于4.5MPa；下基层混合料7天的无侧限抗压强度应不低于3.0MPa；底基层混合料7天的无侧限抗压强度应不低于2.0MPa。
5.3铺筑试验段
正式开工前，应进行试验段铺筑。试铺段应选择在经验收合格的路段上进行，其长度为300～600m左右，每一种方式试验100～200m。水泥粉煤灰稳定碎石混合料采用中心站集中拌和（厂拌），由两台摊铺机前后组成梯队进行摊铺作业，应避免纵向接缝。试铺路段的拌和、摊铺、碾压各道工序按现行路面基层施工技术规范进行。
铺筑试验段的主要内容如下：
（1）验证用于施工的集料配合比例。
1）调试拌和机，分别称出拌缸中不同规格的粉煤灰、碎石、水泥、水的重量，测量其中计量的准确性。
2）调整拌和时间，保证混合料均匀性。
3）检查混合料含水量、集料级配、水泥剂量、7天无侧限抗压强度。
（2）确定混合料的松铺系数，确定准确的松铺厚度，保证厚度达到设计要求。
（3）确定标准施工方法。
1）混合料拌和方式及拌和设施生产工艺。
2）混合料的摊铺方法和所用机具。
3）压实机具的选择和组合、确定碾压顺序、速度和遍数。
4）运输车辆的合理数量及运输方法。
5）拌合、运输、摊铺碾压的协调和配合。
6）接缝的处理工艺。
（4）确定每天的作业长度。
（5）制定保证施工质量的具体措施。
5.4 施工方法
水泥粉煤灰稳定碎石底基层、基层铺筑采用集中拌合，摊铺机梯队摊铺作业。在主线填方及非石质挖方路段，基层分三层铺筑：底基层18cm，下基层20cm厚，上基层18cm厚；对于互通立交匝道路面结构，基层分三层铺筑：底基层18cm，下基层18cm厚，上基层18cm厚。均采用基准钢丝进行标高、纵坡、平整度及横坡度控制。宽度采用测量放线锁定宽度，并利用钢模施工。厚度采用工前测量队对下承层标高自检、钢丝放样，摊铺过程中松铺控制，工后标高及钻芯检测的方法保证厚度。下层水泥粉煤灰稳定碎石施工完成7天后，即可进行上层水泥粉煤灰稳定碎石的施工。两层水泥粉煤灰稳定碎石施工间隔不宜长于30天。
5.4.1 （2）检查下承层的标高、平整度、宽度、横坡度等指标。
（3）清理下承层表面被污染处，使其表面清洁。
（4）修补处理下承层的缺陷。
（5）洒水，使下承层湿润。
5.4.2 测量放样及设置有关标志
（1）放出半幅的边线。
（2）打基准杆，直线段每10m 一根，曲线段适当加密。
（3）架设基准杆钢丝用紧线钳拉紧，调整好正确标高及平面位置。
（4）设置警告、警示标志，禁止非施工车辆、人员进入工地现场。
5.4.3 架设钢模板
根据测量出的准确宽度尺寸，打出基层摊铺边界灰线，钢模内侧紧贴灰线，并用钢钎固定。根据在其他高速公路的施工经验，钢模高度定为17cm，长度定为3m，每段钢模焊接有三个支架，利用钢钎固定。
5.4.4 拌和
（1）采用连续式稳定粒料拌和设备集中拌和。开始拌和前，拌和场的备料应满足3～5天的摊铺用料。
（2）正式生产前按照试验段取得的数据调试，使其满足生产配合比的要求。每天开始搅拌前，应检查场内各种集料的含水量，计算当天的配合比，外加水与天然含水量的总和要比最佳含水量略高。实际的水泥剂量可以大于混合料组成设计时确定的水泥剂量约0.5%。同时，在充分估计施工富余强度时，要从缩小施工偏差入手，不得以提高水泥剂量的方式，来提高路面底基层、基层的强度。
（3）每天开始搅拌之后，出料时要取样检查是否符合设计的配合比，进行正式生产之后，每1～2小时检查一次拌和情况，抽检其配比、含水量是否变化。高温作业时，早晚与中午的含水量要有区别。要按温度变化及时调整。
（4）拌和机出料不允许采取自由跌落式的落地成堆、装载机装料运输的办法。一定要配备带活门漏斗的料仓，由漏斗出料直接装车运输，装车时车辆应前后移动，按前－后－中顺序三次装料，避免混合料离析。
（5）抽检原材料各项技术指标。
（6）做好防雨及安全生产工作。
5.4.5 运输
（1）混合料的运输采用同吨位的方型自卸车（15t）运至现场。运输车辆在每天开工前，要检验其完好情况，装料前应将车厢清洗干净。运输车辆数量一定要满足拌和出料与摊铺需要，并略有富余。
（2）装车时各车的数量相等。应尽快将拌成的混合料运送到铺筑现场。车上的混合料应覆盖，减少水分损失。如运输车辆中途出现故障，必须立即以最短时间排除，当有困难时，车内混合料不能在初凝时间内运到工地，或碾压完成最终时间超过2h时，必须予以废弃。
（3）等待装料的车辆停靠应规则有序。
（4）运输车辆应加盖雨布防止水分蒸发。
（5）设专人指挥运输车卸料，并做好相应记录。
（6）运料车匀速行驶 ，途中不准急停或任意变换行进速度，避免成品料离析。
5.4.6 摊铺
底基层、基层混合料摊铺应采用两台摊铺机梯队作业，一前一后应保证速度一致、摊铺厚度一致、松铺系数一致、路拱坡度一致、摊铺平整度一致、振动频率一致等，两机摊铺接缝平整。
（1）摊铺前应将底基层、基层下层适当洒水湿润。摊铺机就位后，按试验路段提供的松铺系数调整好松铺厚度。摊铺前应检查摊铺机各部分运转情况，而且每天坚持重复此项工作。调整好传感器臂与导向控制线的关系；严格控制底基层、基层的厚度和高程，保证路拱横坡度满足设计要求。
（2）供料能力、运输能力与摊铺速度应相匹配，摊铺机前应保持3辆以上的运料车等待卸料。
（3）运输车辆在摊铺机正前方20～30cm停车，挂空档。摊铺机推动卸料车边前进、边卸料，卸料速度应和摊铺速度相协调。摊铺机的螺旋面料器应有三分之二埋入混合料中。
（4）摊铺机应保持连续、匀速、不间断地摊铺，摊铺速度为1～2ｍ/min。在摊铺机后面应设专人消除细集料离析现象，特别应该铲除局部粗集料“窝”，并用新拌混合料填补。
5.4.7 碾压
碾压程序、速度、遍数由试验段提供，按下列规程进行：
（1）每台摊铺机后面，应紧跟双钢轮压路机，单钢轮振动压路机和轮胎压路机进行碾压，一次碾压长度一般为50～80m。碾压段落必须层次分明，并设置明显的分界标志。摊铺50ｍ左右即可开始碾压，作为一个碾压段。为保证水泥粉煤灰稳定碎石底基层、基层边缘强度，应有一定的超宽。
（2）碾压程序为：先轻后重、由边向中、先慢后快。碾压时先后两次两轮重迭1/2轮宽。碾压应遵循生产试验路段确定的程序与工艺。注意稳压要充分，振压不起浪花、不推移。压实时，可以先稳定（遍数适中，压实度达到90%）→开始轻振动碾压→再重振动碾压→最后胶轮稳压，压至无轮迹为止。碾压过程中，可用核子仪初查压实度，不合格时，重复再压（注意检测压实时间）。碾压完成后用灌砂法检测压实度。压路机倒车换挡要轻且平顺，不要拉动基层，在第一遍初压稳压时，倒车后尽量原路返回，换挡位置应在已压好的段落上，在未碾压的一头换挡倒车位置错开，要成齿状，出现个别拥包时，应专配工人进行铲平处理。压路机停车要错开，而且离开3m远，最好停在已碾压好的路段上，以免破坏已经碾压完成的底基层、基层结构。严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头和急刹车，以保证底基层、基层表面不受破坏。
（3）先用DV-10双钢轮压路机由边向中碾压，其速度为1.5～2.0km/h，静压稳压1遍。
（4）再用单钢轮压路机各碾压4遍，碾压速度1.8～2.2km/h。
（5）然后用26ｔ轮胎压路机进行碾压，速度为1.8～2.2km/h，重迭1/2轮宽，碾压2遍。
（6）最后再用DV-10双钢轮压路机碾压，速度为1.8～2.2km/h，碾压1遍。碾压宜在水泥终凝前及试验确定的延迟时间内完成，并达到要求的压实度，同时没有明显的轮迹。
（7）碾压过程中的质量控制。压路机不能漏压、过压，不能调头。禁止其它车辆驶入。试验人员在现场检测混合料含水量、压实度。测量人员在压实过程中跟踪检测标高和平整度。如有“弹簧”松散起皮等现象，应及时进行处理。
（8）碾压两边钢模板附近应注意，单钢轮压路机及轮胎压路机严禁接近模板，避免模板固定钢钎扎爆轮胎，钢模附近利用双钢轮压路机静压，避免强行挤压造成基层塌边。
5.4.8 横缝处理
（1）水泥稳定类混合料摊铺时，必须连续作业不中断，如因故中断时间超过2h，则应设横缝。每天收工之后，第二天开工的接头断面设置横缝。每当通过桥涵，特别是明涵、明通，在其两边需要设置横缝，基层的横缝最好与桥头搭板尾端吻合。要特别注意桥头搭板前混合料的碾压。
（2）横缝应与路面车道中心线垂直设置，其设置方法如下：
1）人工将含水量合适的混合料末端整理整齐，紧靠混合料放两根方木，方木的高度应与混合料的压实厚度相同，整平紧靠方木的混合料。
2）方木的另一侧用砂砾或碎石回填约3m长，其高度应略高出方木。
3）将混合料碾压密实。
4）在重新开始摊铺混合料之前，将砂砾或碎石和方木撤除，并将作业面顶面清扫干净。
5）摊铺机返回到已压实层的末端，重新开始摊铺混合料。
6）如摊铺中断超过2h，而又未按上述方法处理横向接缝，则应将摊铺机附近及其下面未压实的混合料铲除，并将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成与路中心线垂直并垂直向下的断面，然后再摊铺新的混合料。
5.4.9 养生
（1）每一段碾压完成以后应立即开始养生，并同时进行压实度检查。
（2）养生方法。将土工布覆盖在碾压完成的基层顶面，再用洒水车洒水。在7天内应保持底基层、基层表面始终处于湿润状态，28天内正常养护。上一层路面结构施工时方可移走覆盖物，养生期间应定期洒水。养生结束后，必须将覆盖物清除干净。
（3）用洒水车洒水养生时，洒水车的喷头要用喷雾式，不得用高压式喷管，以免破坏基层结构，每天洒水次数应视气候而定，整个养生期间应始终保持水泥粉煤灰稳定碎石层表面湿润。
（4）基层养生期不应小于7d，养生期内洒水车必须在另一侧车道上行驶。
（5）在养生期间应封闭交通。
5.5 重点工序控制措施
5.5.1 厚度控制
（1）试验段铺筑时，要详实的测量松铺系数，保证摊铺机松铺厚度满足要求。
（2）下承层准备时，测量队应对下承层表面标高进行详细自检，详尽了解下承层标高情况，钢丝放样给予及时调整。
（3）摊铺过程中根据钢丝反量以及测量检测，随时监控松铺厚度。
（4）工后及时自检，配合试验室钻芯取样，得出厚度控制经验措施，指导下一段落基层施工。
（5）对于检测出厚度不够的段落，坚决铲掉重铺。
5.1.2 层次连接措施
（1）上一层次养生必须到位，按标准保湿养生，保证表面湿润。养生期为7天，在此期间封闭交通，水车在另一幅喷雾养生。
（2）工作面处理阶段，清扫、高压水枪冲洗表面浮泥。工作面洒水湿润，并安排专人负责清理表面污染处。
（3）摊铺碾压到位，压实度达到规范要求。
6 主要机具设备
6.1 主要施工生产机具设备
主要施工生产机具设备见表2。
表2 路面基层施工机具设备配置表
序号
机械名称
单位
数量
备注
1
强制式稳定土拌和机WDB400或500型
台
1
如是200t/h则为两台
2
进料斗
个
4
各带电子动态计量器
3
混合料储料仓
个
1
带自动关闭料口活动门
4
大水箱（钢制）
个
1
带电子动态计算器
5
散装水泥罐100t
个
1
若50t则为2个
6
摊铺机（全进口）
台
2
国产的也可，功能一致
7
压路机（双钢轮双驱双振）
台
2
或三轮压路机
8
压路机（胶轮）
台
2

9
压路机（起振吨位40t）
台
2

10
大型装载机
台
4
包括拌和场、材料采集场
11
推土机
台
2
包括拌和场、材料采集场
12
平地机
台
1

13
电子计量地磅
台
1

14
洒水车
台
4
喷雾式喷水头
15
专用弯沉（承载板）测量车
台
1

16
自卸运输车
台
按需要
要保证混合料运输车15t以上
17
发电机组100 ～300 kW
台
1～3
需要量自定
18
移动发电机组40～60kW
台
1
也可以配2台
19
槽钢接缝支架
套
1

20
养护用麻布、草袋或或土工布

按需要

6.2主要试验检测设备
主要试验检测设备见表3。
表3 试验及检验设备表
序号
仪器设备名称
建议型号
单位
数量
1
液塑限联合测定仪
FG1-1
台
1
2
电动标准击实仪
DSZ2
台
1
3
数显自控干燥箱
101-2A
台
2
4
电动摇筛仪
BKJ-Ⅲ
台
1
5
雷式煮沸箱
FZ-31A
台
1
6
水泥标准养护箱
YH-40B
台
2
7
水泥细度负压筛
FSY-150A
台
1
8
养护室自动控制仪
BYG-A
台
1
9
电动抗折机
BYG-500
台
1
10
水泥净浆搅拌机
NJ-160A
台
1
11
水泥胶砂搅拌机
JJ-5
台
1
12
水泥胶砂振动台
ZS-15
台
1
13
万能试验机
WE-600
台
1
14
压力机
NYL-2000
台
1
15
压力机
NYL-300
台
1
16
路面强度仪
LCS-100
台
1
17
电动脱模机
SKTM-150A
台
1
18
摩擦系数测定仪

台
1
7 劳动力组织
每班人员组织分工见表4。

职务名称
配备人数（人）
备 注
领工员
2
共计63人
测量人员
4
记录、计算
2
控制室操作人员
2
卸料指挥
2
摊铺机手
4
压路机手
5
试验人员
4
装载机手
3
自卸车驾驶员
约15
辅助工
20
8 质量要求及控制要点
（1）质量要求及控制要点主要抓好三个方面：填料与原材料控制；施工过程控制；试验与检测控制。
（2）严格控制填料及原材料质量，制定原材料的进货检验和进场前检查验收制度，杜绝不合格的材料进场。级配碎石选料标准应满足材料的规格、材质和级配的有关规定。路体填料种类及原材料质量应符合施工图要求。
（3）严格按试验段总结的施工工艺流程组织施工，同时在施工中，根据实际情况不断完善施工质量控制措施，确保路基工程质量。
（4）水泥粉煤灰稳定碎石基层、底基层检测
水泥粉煤灰稳定碎石基层、底基层检测项目见表5。
表5 水泥粉煤灰稳定碎石基层、底基层检测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
频 率
基层
底基层
1
压实度（％）
代表值
98
96
每200m每车道2处
极值
94
92
2
平整度（mm）
8
12
3m直尺：每200m测两处×10尺
3
纵断高程（mm）
＋5～－10
＋5～－15
水准仪：每200m测4断面
4
宽度（mm）
不小于设计值
尺量：每200m测4断面
5
厚度
代表值
-8
-10
每200m 每车道1点
极值
-15
-25
6
横坡（％）

水准仪：每200m测4断面
7
强度（MPa）
符合设计要求
按规定要求
9 施工安全及环保注意事项
9.1 安全操作要求
（1）机械设备操作手必须持有劳动部门颁发的岗位证书。
（2）施工现场必须设专人指挥机械设备。
（3）配备必要的劳动保护用品。
（4）机械设备必须按规程定期维修保养，保证机械设备性能良好。
（5）施工区域设警示标志，严禁非工作人员出入。
（6）施工现场专人指挥、调度，确定合适的机械车辆行走路线，防止相互干扰碰撞，机械作业要留有安全距离。制定作业程序和运行路线，确保协调施工，安全生产。
9.2 环保措施
（1）施工垃圾应随施工随清理。定期或不定期运输到指定地点处理。污水应排放到当地污水系统。
（2）装卸石料应尽量选择在白天进行，如必须在夜间作业时应采用降噪措施。适当控制车载，以避免车辆大油门行驶产生的强噪声，夜间行车尽量减少鸣笛。
（3）临时施工道路必须设专用水车不间断洒水降尘，并派专人清扫临时道路上遗洒的易起尘材料。
10 应用实例
安阳至林州高速公路，东连京珠高速公路，向东同山东省延伸连接，西接省道301，并最终向西同山西省长治市延伸连接，形成我国东西部快速连接的又一条公路大通道。
本合同段为河南省安阳至林州高速公路路面第十四合同段，设计桩号为K17+072.5～K34+229.5，全线共长约16741.03m。本合同段共有两处互通立交和一处服务区，即安阳西互通立交、水冶互通立交和曲沟服务区。
本合同段基层路面结构设计为：（1）主线：上基层：18cm厂拌水泥粉煤灰稳定碎石；下基层：20cm厂拌水泥粉煤灰稳定碎石；底基层：18cm厂拌水泥粉煤灰稳定碎石。（2）互通立交匝道路面结构：上基层：18cm厂拌水泥粉煤灰稳定碎石；下基层：18cm厂拌水泥粉煤灰稳定碎石；底基层：18cm厂拌水泥粉煤灰稳定碎石；上基层：384357m2；下基层：384357m2；底基层：387505m2；(3)上基层混合料中各成分的推荐比例为水泥∶粉煤灰∶碎石＝5∶5∶90，下基层混合料中各成分的推荐比例为水泥∶粉煤灰∶碎石＝4∶11∶85，底基层混合料中各成分的推荐比例为水泥∶粉煤灰∶碎石＝3∶15∶82。
本工程底基层、基层于2005年10月至2006年5月施工，其间部分工程经过一个冬季的。完工后经政府质量监督部门检查验收，质量优良。