高速公路隧道水泥处置碎石排水基层施工综合技术.docx

一、概况
我标段施工的谭坝三号、四号隧道为分离式双线四车道，设计时速80Km/h,隧道净宽10.25m,净高5.00m,单洞总长2280米,隧道衬砌采用“新奥法”复合式衬砌类型，左线里程为ZK178+400~ZK180+800，右线里程为YK178+400~YK180+800。隧址区地表水系呈树枝状，大气降水顺地形坡降由高而低汇集在、冲沟中，补充地表水和地下水。隧道进、出口位于草苗村左侧山坡上，该段石板河流量随季节性变化大，枯水期水量较小，雨季或遇暴雨流量剧增，可达200m3/s；地下水类型主要为风化基岩裂隙孔隙潜水，富水性弱。岩体富水性弱，开挖后有少量滴水、渗水现象，个别地段有淋雨现象。
水泥处置排水基层设计厚度18cm,宽度785cm。为确保水泥处置排水基层施工顺利进行，避免因盲目施工而给工程造成的重大损失，根据现场实际情况，选定ZK178+541~ZK178+591，共50米作为水泥处置排水基层试验段。
二、试验段施工时间
开始时间：2007年09月16日
完成日期：2007年09月16日
三、水泥处置排水基层试验段的目的
通过试验和测量等检测手段来确定水泥处置排水基层施工中的以下参数：
1.压实方法
2.压实机械类型
3.施工工序
4.最佳的碾压遍数
5.适宜的松铺厚度
6.最佳机械组合
7.最佳施工组织方案
试验路段施工做好以下几项记录：
1.水泥处置碎石搅拌机型号，运输车运输能力。
2.每台搅拌机实际每小时生产能力。
3.摊铺方法和压实设备的类型、以及各种机械的最佳组合方式。
4.每层试验层摊铺平后的摊铺厚度，即松铺厚度。
5.碾压遍数及碾压速度、工序。
6.不同碾压遍数时的压实厚度。
7.试验层碾压完毕后，测量压实后断面标高、透水系数和平整度。
8.水泥处置排水基层从开始搅拌到碾压完成2小时内能完成的延米数,即施工能力。
四、水泥处置排水基层施工前准备情况
在试验段实施以前，已经根据设计图纸、施工工艺和有关规定确定排水基层的标高、并进行放样。所有使用原材料都已经通过实验室检测符合设计及规范要求。配合比已经通过外委试验，和中心试验室的验证，符合规范要求。基层施工以前表面杂物已经清除，并清洗冲刷干净；仰拱填充顶面高程、坡度已满足设计要求；纵向、横向排水系统已经畅通。
五、水泥处置排水基层试验段施工方案
选择谭坝三号隧道左线ZK178+541～591共50m为水泥处置碎石排水基层试验段。水泥处置碎石采用集中拌和，小型汽车运输，采用人工摊铺，并采用20T压路机碾压。水泥处置碎石由小型汽车运输直接把混合料分摊到填充面上，按以往经验预设的松铺系数进行摊铺。
然后分四个断面，每个断面测出4个点碾压前的标高。再采用20T的压路机进行碾压，在碾压三遍后依次分别测碾压第三遍、第四遍、第五遍、……各点的标高。若在两层之间标高变化不大的时，则以上层的碾压遍数确定为最终碾压遍数。测量此时标高与设计标高进行比较，若高于设计标高，则降低松铺系数；若低于设计标高，则提高松铺系数；若和设计标高相同，则以该松铺系数为准。按设计要求进行相应的项目的检测，如强度、平整度、透水系数等，如符合设计要求则按该试验段确定的参数进行水泥处置碎石排水基层的施工。如果不符合设计要求，则从新调整参数，再进行试验。
六、试验段各参数确定
按照以上试验段的方案经过现场试验施工，具体的参数选择如下：
1、 采用两台JS750型搅拌机进行搅拌，配合两辆东风牌小型汽车进行运输和一台LT20光面压路机进行碾压，两小时内最大可以完成单洞25延米的施工任务。
2、 根据以往的施工经验先预设松铺厚度为24cm，即松铺为1.33。因为设计厚度为18cm，根据规范要求可以一次性摊铺完成，并进行碾压。
3、 松铺完成后选取ZK178+561、ZK178+571、ZK178+581三个断面，每个断面分别选取4个点测量其标高，为保证数据具有代表性，四个点分别选取距水沟左侧向里进40cm、左侧向里进270cm，距水沟右侧向里进270cm、右侧向里进40cm。
4、 在碾压第三遍完成后，再分别测各个点的标高，依次分别测碾压完成后第四遍、第五遍、第六遍……的标高。当前后两遍标高基本不发生变化时，前一遍的碾压遍数即为最终确定的碾压遍数。
5、 各点不同碾压遍数的标高见下表：

七、试验段总结
通过试验段的施工确定水泥处置碎石采用集中拌和，小型汽车运输，水泥处置碎石由小型汽车运输直接把混合料分摊到填充面上，采用人工按24cm松铺厚度即松铺系数1.33进行摊铺。并采用LT20光面压路机按照不少于5遍来控制施工质量。对于水沟两侧较难碾压到位地方采用平板振动器进行振动压实。在施工过程中，压路机的碾压速度按2km/h进行碾压，横向接头的轮迹应有三分之一重叠。前后相邻两区段亦纵向重叠1~1.5m。确保均匀压实。在施工中为提高各种机械使用效率，可以再增加一台小型东风汽车进行运输，通过三辆小型东风汽车和一台搅拌机、一台压路机的配合，各种机械都接近最佳使用状态。
按照以上试验段确定的施工工艺施工的排水基层，通过 。其结果均符合设计及路面基层施工技术规范指标要求。各项试验检测数据说明，该试验段确定的方案及参数可以进行后续水泥处置排水基层施工。
一、试验目的：
为满足水泥处置排水基层设计要求的压实度及沉降差，又结合本工程填料的特点，通过现场实际碾压试验，在既经济合理能保证工程质量又能促使施工进度的前提下，在施工现场ZK178+535～ZK178+575段进行碾压试验，从而确定相关参数，以指导现场基层施工。
二、试验过程：
1、试验时间安排：8月11日至8月13日。
2、试验采用机械：
采用
3、填料种类：
P.O 32.5水泥和碎石及水按1:9.39:0.4的比例水泥处置碎石。
4、试验场地的选择：
试验段选在ZK178+535～ZK178+575之间，此地段处于谭坝三号隧道左线Ⅳ级围岩段。
三、水泥处置碎石排水基层施工方案
实验段水泥处置碎石排水基层施工工艺
施工顺序：施工准备→测量放线→开挖→清底→拌料→运输→摊铺→整型→碾压→接缝处理→养生及交通管制
1、施工准备
水泥处置碎石排水基层所需的各种原材料已到场、机械设备(压路机)、人员已到位。
2、测量放线
严格测量放样，设计高程和中线控制桩点，严格控制基层表面平整度，基层高程、坡度满足施工规范要求，仰拱填充的顶面高程、坡度应满足设计要求。
3、开挖
无仰拱段路面开挖队必须严格按照测量交底，并配合施工技术交底进行作业；控制好超欠挖，并在开挖过程中保护好测量控制桩及测点。在开挖过程中应注意打眼角度及药量控制，防止对二衬砼造成损伤；放炮后首先进行对哑炮及瞎炮的排查处理，然后再进行出碴，对有欠挖的必须用浅孔爆破或人工挖除进行处理，超挖段用和基层相同的水泥稳定碎石回填处理，并碾压密实平整，超挖深度大于20cm的进行分层碾压回填。
4、清底
在施工水泥处置碎石排水基层前，利用机械和人工相互配合把水泥处置碎石排水基层底的软石、虚碴和杂物进行清除，表面清洗干净，经检验达到规范要求后，再进行下一道工序。
5、拌料
　a.混合料在洞口拌合站生产。
b.所有拌合设备都应按比例（质量比）加料，配料要精确，其加料方法应便于监理工程师对每盘的配合比进行核实。
c.拌合要均匀，含水量要略大于最佳值，使混合料运到现场摊铺碾压时的含水量不小于最佳值；运距远时，运送混合料的车厢应加覆盖，以防水分损失过多。
6、运输
混合料采用自卸汽车直接运至施工现场。
7、摊铺
采用人工进行全幅摊铺，但摊铺必须均匀，若粗细料有离析现象，应以人工或机械补充拌匀。为保证路基两侧的压实度，路面水泥处置碎石排水基层摊铺宽度应大于设计路面宽度（每侧）5～8厘米，待碾压完成后，马上进行修整到设计宽度。
8、整型
用人工整型时，应用锹和耙先把混合料摊平，用路拱横板初步整型；在碾压前用人工进行精平，使其纵向顺适，横纵坡、标高合乎规范要求，必须将高出部分刮除，并清理干净。
9、碾压
　　a.用一台20吨振动式压路机碾压，每层压实厚度在18厘米范围内，人工进行精平，用两台5吨东风自卸汽车进行运输，能满足施工要求。混合料被摊铺好后，立即用振动压路机在全幅范围内进行碾压，碾压时振动轮必须重叠，路面的两侧多压2～3遍外，其余碾压到次 b. 严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上“调头”或急刹车。

松铺系数和压实遍数表
松铺厚度
0.240m
工作速度
0.58/S
机械型号
YZ-20A
检测项目
振强及遍数
碾
压
程
序
2静
3强
1弱
1静

c. 碾压过程中，水泥处置碎石排水基层应始终保持潮湿，若表面蒸发过快，应尽快洒水。
d. 在碾压过程中，若有“弹簧、松散”等现象，应及时翻开重新搅拌或用其他方法处理，使其达到质量要求。
10、接缝处理
　两工作段衔接处应设施工缝，施工缝应成直线，且上下垂直。
11、养生及交通管制
　a.每段碾压完成后应立即进行养生，不得延误。
b.在养生期间应水泥处置碎石排水基层保持潮湿状态。
c.在养生期间，除洒水车外，应封闭交通。
四、水泥处置碎石排水基层质量保证措施
（一）、施工的技术要求
1、测量组应熟悉设计图纸，并精确放线。
2、施工员应能看懂图纸，能进行指导性施工。
3、质检人员应准确无误按照设计意图和规范要求对工程质量进行监督。
4、施工前应清理干净杂物。
5、粒料应符合设计和施工规范要求。
6、水泥用量和矿料级配应按设计控制准确。
7、几何尺寸符合设计要求。
8、保证足够的压实遍数。
9、基层具有良好的稳定、足够的强度和适宜的刚度。
10 、平整密实，基层路拱与路面路拱一致。
11、压实方法遵循“先轻后重，先慢后快，先两边后中间”的原则。
（二）、原材料的技术要求
1.水泥选用符合要求的普通硅酸盐水泥，进场时每批量应附有化学成分、物理力学指标的检验证明；并分批次进行实验，确保其性能满足施工要求。
2．集料应使用质地坚硬、耐久、洁净的碎石，其级别不应低于Ⅱ级，最大公称粒径及集配等各项指标应满足实验要求。
3．饮用水可直接作为混凝土搅拌及养护用水，若使用其他水源，则不得含有油污、泥与其他有害杂质，经检测达到此标准方可使用：硫酸盐含量（SO42-计）小于2.7mg/cm3，含盐量不超过5mg/cm3， PH值大于4。
（三）、所要达到的指标和检查频率
1.实测指标和检查频率
a.压路机压实后路面无轮迹；
b.平整度不大于8mm，用3m直尺每200m测2处×10尺；
c.纵断高程在(+5mm)～(-10mm)范围内，用水准仪每200m测4个断面；
　　　 d.宽度应符合设计要求，每200m测4处；
　　　 e.厚度合格偏差在-15mm范围内（代表值-8），每200m每车道1点；
f.横坡允许偏差为±0.3%，用水准仪每200m测4个断面。
g．混合料强度采用试件7天抗压强度进行检查（Rd≥4MPa）。
2.外观要求
a.表面平整、无坑洼、无明显离析；
b.施工接茬平整、稳定。

水泥稳定碎石具有良好的力学性能和板体性、水稳性以及抗冻性等优点，被广泛用于修建高速公路路面基层或底基层。虽然其优点很多，使用范围也比较广泛，但是若对其特点了解不足，施工质量控制不好，就不能充分发扬其长处，甚至会留下工程隐患，造成严重的后果。笔者以开阳高速阳江段水泥稳定碎石基层施工实践为例，浅谈水泥稳定碎石基层施工的质量控制。
　　一、工程概况
　　广东省开平-阳江高速公路是全国高等级公路网国道主干线同江-三亚高速公路的一段，既是广东高速公路网的重要组成部分，也是粤西交通大动脉，全长126km，2000年9月动工，计划2003年6月通车。按平原微丘区设计，双向四车道，宽28m，全互通、全立交、全封闭，路面结构上面层为4cm沥青混凝土AK-16A，中面层为5cmAC-20中粒式沥青混凝土，下面层为6cmAC-25粗粒式沥青混凝土；1cm厚沥青中砂下封层，18cm水泥稳定碎石上基层，18cm水泥稳定碎石下基层，20cm水泥稳定粒料底基层，15cm级配碎石垫层。
　　二、原材料质量控制
　　1、水泥。水泥作为集合料的一种稳定剂，其质量对集料的质量是至关重要的，施工时选用终凝时间较长，标号较低的水泥。为使稳定土有足够的时间进行拌和、运输、摊铺、碾压以及保证其具有足够的强度，不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥。按合同要求本标段使用由业主指定的水泥厂家提供的优质免检水泥：广东英德水泥厂熊猫牌425号普通硅酸盐水泥。
　　2、碎石。本标段沿线碎石储量较为丰富，石料强度较高，大部分施工段能就近开采，按路面垫层、底基层、基层施工的要求和用量，依经济合理的原则，经过对沿线附设的石料加工场的原材料的调查、试验，分别选定那程岭、漠地垌、阳西程兴石场作为三个基层拌和站使用碎石、石屑材料的供用场。碎石采用1－3cm，经实验筛分在单级配区间。通过实验严格控制碎石的其他指标，压碎值不大于30%，液限不超过25%，塑性指数小于6，有机质含量不超过2%，硫酸盐含量不超过0.25%等。
　　3、砂料。沿线大小河流较多，河砂储量丰富，为石英质中粗砂，采集方便，经实验各项指标符合规范要求。加之沿线降雨量充沛，河流沟溪纵横交错，地下水位较高，经实验水质比较纯洁，人畜就地饮用，农作物灌溉都不存在问题，所以沿线水可用以混合料的施工。
　　三、混合料的组成设计
　　3.1　路面底基层路面两阶段施工图设计对路面底基层材料特性的要求中指出：“底基层所用材料为水泥稳定粒料，其中粒料首选石屑，若石屑供应不足时，可采用碎石、石屑、砂砾组成一定级配的混合料，掺配比例通过实验确定。”按设计要求于2002年2月3日铺筑路面底基层试验路时，采用4%水泥石屑材料，通过铺筑实验路发现，用水泥石屑作底基层存在两方面问题：主要是工程质量方面，由于路面底基层用纯石屑集料，集料中缺少粗骨料，养生期结束后，由于干缩、温缩效应，路面底基层易产生对工程质量极为不利的横向裂缝，且在养生期结束仍需继续养生，从而增加工程成本。其次是材料供应方面，由于石屑材料为石场碎石生产过程的附带品，其产量最高仅为碎石产量的25%，因路面垫层、路面基层集料中都需石屑，如路面底基层用集料采用纯石屑，则石屑在开工后的短期内将面临严重短缺的不利局面，基于上述两个原因底基层改为水泥级配碎石。路面底基层集料用碎石、石屑、砂砾组成一定级配的混合料的多组配合比的设计工作，是以节省石屑、增加施工和易性，保证路基质量和使路面底基层具有良好强度和板体性，减少混合料离析等为原则。通过优化配合比实验，试铺实验路段，确立了路面底基层的施工配合比为4%水泥稳定粒料，其中集料的掺配比例第一组为：2－4cm碎石∶1－3cm碎石∶石屑∶粗砂=20∶25∶35∶20.碾压混合料的最佳含水量为6.8%，最大干容重为2.225g/cm3；第二组为2－4cm碎石∶1－3cm碎石∶石屑∶中粗砂=15∶25∶40∶25.碾压混合料最佳含水量为7.0%，最大干容重为2.230g/cm3，以上两组配合比可根据附近材料的供应情况选用，因为两组配合比通过试验试铺各项指标满足技术规范要求。
　　3.2　路面基层采用6%水泥、碎石、石屑、砂砾组成一定级配的混合料进行配合比设计，以保证工程量为主，同时考虑材料供应情况及施工易操作为原则，经优化配合比实验，通过试验路段的铺筑，确定了路面基层的施工配合比为5.5%水泥稳定碎石，其中集料的掺配比例：1－3cm碎石∶石屑∶中粗砂=45∶35∶20，碾压混合料的最佳含水量为6.9%，最大干容重为2.240g/cm3.
　　四、应注意的几个问题
　　1、厂拌设备的选型。拌和设备的质量直接影响混合料拌和的质量，而拌和设备的好坏的关键就要看其骨料、粉料、水等各种物料的配合比精度是否能够得到保证，本标段选用WBC300型稳定土厂拌设备。该设备采用电磁调速控制系统，能较好的保证各种物料的配合比，且拌和均匀，性能稳定。
　　2、严格控制水泥剂量。水泥剂量太小，不能保证水泥稳定土的施工质量；而剂量太大，既不经济，还会使基层的裂缝增多、增宽，从而引起沥青面层的相对应的反射裂缝。所以，必须严格控制水泥用量，做到经济合理，精益求精，以确保工程质量。
　　3、混合料的含水量控制。厂拌混合料现场，每天由后场专职试验人员在早上、中午、下午分别测定各种集料的含水量，根据施工配合比设计的最佳含水量指标，结合当天的气温、湿度、运距情况确定混合料拌和时的用水量。在前场负责检测压实度的专职试验人员，在混合料摊铺整型过程中亦及时测定混合料的含水量，及时指挥压路机碾压，力求在最佳含水量条件下碾压，尽量避免由于含水量过大出现“弹软”、“波浪”等现象，影响混合料可能达到密度和强度，增大混合料的干缩性，使结构层容易产生干缩裂缝；或由于含水量偏小使混合料容易松散，不易碾压成型，也会影响混合料可能达到的密度和强度。所以只有严格按规范施工，加强每一施工环节的质量控制，才能保证施工质量。
　　4、混合料的运输应避免车辆的颠簸，以减少混合料的离析。在气温较高、运距较远时要加盖毡布，以防止水分过分损失。
　5、混合料摊铺接缝的处理。接缝有纵向接缝和横向接缝两种，当摊铺机宽度足够时，整幅摊铺时不存在纵缝接缝问题。当摊铺机的摊铺宽度不足时，采用2台摊铺机一前一后同步向前摊铺混合料，并一起进行碾压，这样也可以避免纵向接缝。由于本标段结构物较多，一般情况下都以两结构物间为一施工段落，避免了横向接缝，如有特殊，需设置横向接缝，其处理方法是将摊铺机附近及其下面未经压实的混合料铲除，将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成一横向垂直向下的断面，摊铺机返回到压实层的端部，用木垫板垫至虚铺高度，再摊铺新的混合料，继续下一步施工。
　　6、混合料的压实。混合料经摊铺机摊铺成型后，即可用压路机碾压，碾压长度需根据施工现场的实际情况确定，如果实测混合料的含水量高于最佳含水量，且气温较低时可适当延长碾压长度，如果混合料已接近最佳含水量且温度较高蒸发快时，应缩短碾压长度，确保在最佳含水量时进行碾压。
　　7、混合料的养生。对已完成碾压并经压实度检测合格后应立即进行养生，不能延误。养生可用不透水的塑料薄膜覆盖或用湿砂覆盖进行养生，也可用沥青乳液进行养生，还可以在完成的基层上即时做下封层，利用下封层进行养生，同时也可在已完成混合料直接洒水养生。按技术规范养生期应不小于7d，在养生期间应由专人负责限制车辆行驶，除洒水车外，绝对禁止重型车辆行驶。本标段采用两种方法养生，加盖塑料薄膜和洒水车进行养生。
　　五、结语
　　高速公路基层施工质量的控制虽然受到人员、机械、材料、水文、气候、施工工艺等多种因素的综合影响，但只要严格按要求施工，完全能够保证工程质量。通过对已完成的阳江段水泥稳定碎石基层测试，其表面平整、无轮迹或隆起，横纵断面正确，平均压实度达到99.1%，最低压实度为98.4%，满足《公路工程质量检验评定标准》。
1、原材料及混合料组成
　　1.1 试验材料水泥采用安徽芜湖海螺集团生产的普硅325#（海螺牌）；集料采用芜宣高速公路实际使用的由芜湖荆山石料厂生产的石灰岩碎石，共分0～4.75、4.75～9.5、9.5～19、19～37.5mm（方孔筛）四档规格。
　　1.2 混合料配合比试验级配如表1所示。对模量、强度试验采用配合比设计中3种级配进行比较；对于收缩性能试验，为了解水泥碎石在水泥小剂量范围变化的情况下收缩特性，采用推荐的级配2并分别取用3个不同水泥掺量（4%、5%、6%）进行分析比较。
　　1.3 试件制作与养护试件采用静压法成型，试件尺寸分为2种规格[1]，一种为Φ15×15cm圆柱体试件，进行抗压模量和劈裂模量、抗压强度和劈裂强度试验；另一种为10cm×10cm×40cm中梁试件，进行干缩和温缩试验，试件成型参数如表2所示。试件成型后用塑料袋密封，放置于标准养护室（温度为20±3℃，相对湿度90%以上）保湿养护。
　　2、回弹模量（静态、动态）试验半刚性基层模量是路面设计和分析中的一个重要参数，它反映了半刚性材料在荷载作用下的变形特性。
　　国内路面材料模量的测定多以静态实验为主，这种方法中试件受力状态与路面真实应力状态差异较大，不能真正反映路面材料实际的力学性质。本次实验采用MTS810材料实验系统，进行了半刚性基层抗压回弹模量（静态、动态）、劈裂模量（静态、动态）试验。
　　MTS试验系统具有比较完善的动态试验功能，可根据试验需要自行设定动载程式（波形、频率、加载序列、荷载间歇时间等）。系统加载由液压伺服系统控制，荷载频率不宜超过30Hz.国外研究表明路面材料的实际受力频率一般在10Hz左右，适合MTS试验系统的要求。
　　试验的最大荷载为试件抗压强度的30%并在试验中作适当调整，保证实验过程产生足够的弹性变形同时也可以与同类实验的研究成果相比较。按照《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97），水泥稳定碎石3个月后逐步趋于稳定，设计参数测定以3个月龄期为准。本次试验测定3个月龄期的模量值，试验结果如表3所示。
　　同一级配不同的水泥用量对模量的影响并不是很大，另外可知压缩试验的动态模量为静载条件下的回弹模量的5.3～6倍；劈裂试验的动态模量为静态模量的3倍左右，显然动态模量和静态模量之间存在明显不同，采用何种模量参数进行路面分析，对疲劳寿命影响很大[2]，因此在路面设计中应对拟建实际所用材料的性能参数进行系统试验，以反映符合实际情况的参数值。
　　3、强度试验及增长规律本次试验测试了3种级配的抗压强度和劈裂强度，以资比较。对于推荐级配2，分别测试了6个龄期（7d、14d、28d、60d、90d、180d）的无侧限抗压强度和劈裂强度，平行试件3个，以分析强度随龄期的增长规律。
　　对于级配2，从各个不同龄期看，在本试验水泥用量4～6%的范围内，抗压强度和劈裂强度均随着水泥掺量增加而增加；抗压强度和劈裂强度之间存在着良好的关系，抗压强度与劈裂强度的比值均在7.833～9.830之间范围内变化。
　　4、室内收缩试验
　　4.1 干缩试验芜宣高速公路线路区内属长江水系，地表水系较发达，年降雨量较大，年平均湿度为80%，因而研究水泥稳定碎石基层的干缩试验尤为重要。关于半刚性基层材料的干缩特性目前还没有统一的测定标准，本次试验主要利用手持应变仪（精度0.001mm）测量小梁在一定失水率下的收缩变形。
　　将级配2的三个不同水泥用量（4%、5%、6%）在室内制备试件，试件成型压力为500——550KN，试件经过7d保温保湿养护后取出，以20cm为标距，在试件的顶面安装测头，放在天然湿度下风干，本次试验室内温度始终保持在20℃左右。观测不同时间试件的重量和变形，直至含水量不再减小，试件体积基本维持不变为止。
　　本次干缩试验共测试了14d的变形，根据累积干缩应变计算干缩系数αd：αd = ∑Δεdi/∑Δεωi （公式1）
　　式中：∑Δεdi累计干缩应变（10-6）； ∑ΔεωI失水量。
　　4.2 温缩试验
　　1）本次试验采用同济大学与工程教育部重点实验室研制的JNZS-2001A路面材料胀缩试验仪测定。将养护14d的试件取出后，安装20cm的测头，然后放置于路面材料温缩试验仪中。
　　2）温度范围根据芜宣高速公路所经过地段的气候、资料，区内多年平均气温16.6℃，多年平均最冷月气温2.7℃～2.0℃，极限最低温度为-8.9℃，多年平均最高月气温为27℃～28.6℃，因此将温度控制范围划为25℃～-5℃，每5℃为一级，每级温度至少静置6h，可以认为试件内外温度达到一致。
　　3）温缩试验的起始温度为25℃。在设定温度下放置6h后将试件取出，用手持应变仪快速测定试件变形。然后将试件放回温缩仪中，使温缩试验仪密封，调至下一温度设定值，进行下一级试验。
4）根据公式（2）计算温度收缩系数αT，其中∑ΔεT为温度间隔Ti+1-TO条件下的试验变形，相同试件的温缩系数取平行试验的平均值。
　　αT =ΔεT/（Ti+1-T0） 公式（2）
　　式中：ΔεT 累计温缩应变（×10-6）；Ti+1 当前温度（℃）；T0起始温度（℃）。
　　从表7和图3中可以看到，水泥稳定级配碎石的温缩应变随温度的降低而逐渐增大，在25℃～-5℃温区之间，水泥掺量的变化对水泥碎石的温缩特性的影响并不明显。从总体看，半刚性基层材料的干缩应变与温缩应变相比，在正温度范围内由温度引起的应变相对要小得多。
　　5、结论
通过对芜宣高速公路水泥稳定碎石基层混合料的模量、强度、收缩性能的试验，建立了抗压强度、劈裂强度随龄期的增长规律方程，具有良好的相关性，可为今后工程施工质量的控制提供参考依据；半刚性基层材料通过不同的试验方法测得的弹性模量相差较大，静态模量和动态模量之间也存在着明显差别；强度指标也存在一定的差异，而路面的实际工作状态（力学模型、材料的性质）都与现行的静态力学体系有着较大的差距，因此研究动态荷载作用下的路面结构的动力特性和动力参数显得尤为重要。半刚性基层材料在温度或湿度的变化时会发生收缩，易产生开裂，当沥青路面面层较薄时，易形成反射裂缝，通过干缩和温缩特性的测试，为今后的施工提供重要的指导作用，也为路面开裂的进一步分析提供依据。
　　参 考 文 献
　　[1]中华人民共和国行业标准（JTJ057-94），公路工程无机结合料稳定材料试验规程，北京：人民出版社，1994
　　[2] 朱照宏，许志鸿。 柔性路面设计理论和方法，上海：同济大学出版社，1987
　　陈崇驹 毛菊良 丛林（同济大学与工程教育部重点实验室 上海200092）
水泥稳定碎石路面基层施工技术探讨
―――肖春青―――
内容摘要
结合省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段水泥稳定碎石基层配合比设计、施工控制过程，从施工工艺和施工组织的角度，探讨了水泥稳定碎石的施工质量控制过程和控制要点。首先，介绍了省道248线公路基层施工的经验、教训及其技术关键，对无机结合料稳定材料的干缩特性进行分析。对水泥稳定碎石基层的技术关键环节作了重点强调；其次，讨论了碎石基层混合料的最佳级配要点及现代化施工工艺和质量控制。对混合料的配比，以实验室的资料为依据，结合工地的实地情况，选择最佳配比；最后，讨论了半刚性基层施工中的问题。
关键词
水泥稳定碎石 基层 施工 技术探讨
前 言
省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段，因地势较低且地处武江河泛区，沿线路基基本为强风化红砂岩，有严重的地下裂隙水。设计采用水泥混凝土路面，其基本结构为 25cm水泥混凝土+20cm水泥稳定碎石+25cm厚砂砾垫层。水泥稳定碎石具有良好的力学性能和板体性，它的水稳性和抗冻性都较石灰稳定土好。水泥稳定碎石的初期强度高，并且强度随龄期增长。随着我国公路事业的发展和公路技术等级的不断提高，水泥稳定碎石已成为高等级公路基层的常用材料并得到广泛应用。但在施工过程中，如何更好的对水泥稳定碎石加以控制以使其发挥最佳性能，还需要更好的进行研究和探讨，以避免其不足之处对路面产生的危害。本文从组成设计和施工控制两个方面，对如何控制水泥稳定碎石的施工质量问题进行重点的探讨论述。

一、   组成设计
近年来的实践表明，水泥稳定碎石作为路面基层应综合考虑其强度、回弹模量、收缩和抗冲刷能力等指标选择集料级配、水泥剂量和含水量等。在施工过程中，要想发挥水泥稳定碎石的优良性能，首先应通过其配合比组成设计予以保证。水泥稳定碎石其组成设计大体步骤，如图1所示。

图1

（一）  集料级配对抗压强度的影响
对于半刚性基层路面结构，基层要承受荷载，应具有一定的荷载扩散能力。集料自身强度及级配组成都对水泥稳定碎石基层的承载能力有重要的影响。
公路设计中所规定的级配范围是总结了全国各地的实践经验而得来的，该级配范围是很广泛的。但我们在具体应用中并 不是只要在这个范围内的级配就能满足要求，要因地制宜、根据当 地的实际情况确定级配范围。
表1给出了四个级配，前三个级配参照规定的级配范围， 选取上、中和下限作为设计标准进行集料组成设计，级配四为S型级配。
表1 水泥稳定碎石级配组成

筛孔尺寸(mm)
31.5
26.5
19
9.5
4.75
2.36
0.6
0.075
级配1(%)
100
96
89
66
45
35
18
5
级配2(%)
100
94
82
55
36
28
14
4
级配3(%)
100
92
76
49
29
21
11
3
级配4(%)
100
99
96
62
28
19
10
3
上限通过率(%)
100
100
89
67
49
35
22
7
下限通过率(%)
100
90
72
47
29
17
8
0

按照每种混合料的最佳含水量和压实度要求制作试件，试件在标准养护条件下，养生6天，浸水1天，然后进行测试，其具体结果见表2。
表2 水泥稳定碎石各种级配试件测试结果
级配编号
级配1
级配2
级配3
级配4
强度平均值R
4.86
4.79
3.79
4.57
标准差σ
0.34
0.13
0.77
0.55
强度代表值R’
4.31
4.57
2.52
3.67
表中平均值说明， 级配1和级配2和级配4满足要求的混合料7天、强度≥4.0Mpa的要求； 强度代表值说明，级配1和级配2满足要求，这是由于混合料形成的结构密实、粒料间粘结力增强、材料的整体强度得到提高。
（二） 水泥剂量对抗压强度的影响
根据要求，对水泥稳定碎石基层选择强度值较高的级配中值，按照五个不同的掺量(3%、4%、5%、6%、8%)进行强度试验。通过试验对比发现，同样的级配组成和水泥标号、水泥剂量对混合料的强度影响很大，其强度随水泥剂量的增加而提高。
（三） 混合料的缩裂特性
水泥稳定碎石的收缩分为干缩和温缩两种，其中的干缩是指材料内部水分蒸发而引起的体积收缩现象，主要发生在工程完工后初期阶段；当基层上铺筑面层后，基层的含水量一般变化不大，此时基层的收缩转化为以温缩为主。
省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段施工之前，进行了室内试验，采用级配2和 5%、6%这两种水泥剂量进行制件，经过7天养护后进行干缩试验，经过14天养护后进行温缩试验。通过对比发现：干缩应变随着时间的延长而增加，但到后期增长缓慢；随着时间的增长，失水率不断增加，但在失水初期1周后增加迅速，随后渐趋平缓；水泥剂量对干缩应变有影响，且温缩应变随着温度的增加而增大。与干缩应变相比，在正温度范围内由温度引起的温缩应变要小的多，而水泥剂量对水泥稳定碎石温缩特性却影响不大。
（四） 延迟时间的影响
水泥稳定碎石从加水拌和到碾压终了，延迟时间对混合料强度及所能达到的干密度有明显的影响。延迟时间越长，混合料的强 度和干密度的损失越大。因此在水泥稳定碎石基层施工过程中， 既要采用终凝时间较长的水泥以延长凝结时间，又要控制施工的延迟时间以减少强度的损失。
二、   施工技术
三、施工控制
（一） 材料控制
水泥稳定碎石基层材料主要由粗集料、细集料、水泥等拌和而成，防止不合格材料进场是质量控制的关键。
集料是水泥稳定碎石基层的主体，对强度的影响取决于集料本身的性质。集料应坚硬、耐久并具有足够的强度。粗集料应符合要求，当大石料较多时，在拌和、运输、摊铺过程中易产生大小料分离现象，碾压成型后易形成“粗集料窝”，对品质不利。因此， 在施工过程中，粗集料的最大粒径应控制在31.5mm之内。
水泥质量更是关键。施工时应选取初凝时间3h以上，终凝时间较长(大于6h)、标号较低的水泥，为保证其具有足够的强度，水泥稳定碎石要有足够的时间进行拌和、运输、摊铺和碾压。我们在施工中采用的水泥为湖南郴王牌32.5Mpa矿渣硅酸盐水泥。其初凝时间为3小时40分钟。
（二） 严格控制水泥剂量
在施工过程中，要严格控制好水泥稳定碎石的水泥剂量。水泥剂量太小，水泥稳定碎石强度则不能满足承载力要求；水泥剂量太大时既浪费材料，又会使基层产生裂缝，对面层构成局部破坏。所以在施工过程中，要把水泥用量控制在经济、合理的目标上。

（三） 含水量控制
1、含水量对压实度的影响。混合料的含水量对水泥稳定碎石基层的质量影响主要包括强度、压实度等。击实试验表明，含水量对压实度有较大影响。当含水量不同时，相同的混合料在相同的压实功作用下，会产生不同的压实度。由此可见，施工时控制好含水量是保证压实度达到设计标准的关键之一。
2、含水量对强度的影响。含水量较小，混合料不但难以碾压成型，而且因水泥的物理、化学反应不全面而造成结构层强度难以形成，造成板体松散。
我们在施工过程中，采用厂拌法生产水泥稳定碎石混合料。试验检测室配备一名专职试验人员，随时检测混合料的含水量。根据施工组成设计确定的最佳含水量并结合当日的温度、湿度及运距确定混合料的含水量。这样既可以保证混合料的质量，又能保证施工的进度，避免了不必要的返工处理等问题。
（四） 摊铺
在省道248线老坪石至坪石段二级公路改建工程K0+000～K5+900段施工过程中， 因底基层为级配砂砾，因此在水泥稳定碎石摊铺前先在级配砂砾表面洒水浸湿，使用德国产ABG423摊铺机进行摊铺。使用摊铺机进行摊铺的关键是保持作业连续不间断，因此我们作了充分的准备，拌和方面采用浙江产WBS-300型稳定土拌和站进行拌和，运输方面采用自卸车运输，要求一旦摊铺就连续不断的进行。
摊铺时摊铺机保持匀速行驶，速度为3.5m/min。当拌和或运输环节方面出现问题时，摊铺机速度调整为2.5-3.0m/min，以保证不间断作业。安排专人在摊铺机后面进行检查，当局部产生粗集料窝时，辅以人工进行清除并换填。

（五） 压实
混合料的压实是一个关键工序，也是保证施工质量的重要手段之一。当含水量大于或略大于最佳含水量时，就可以开始碾压。组织压实操作时应注意下列各点:
1、采用的压实机具应先轻后重；
2、碾压速度应先慢后快，一般速度控制在1.5~2.4km/h；
3、组织压实机具合理的工作路线，直线段一般应先两侧后中 间，以便保持路拱;在弯道部分，由低的一侧开始逐渐向高的一侧 碾压。相邻两次的轮迹应重迭轮宽的三分之一，保证均匀压实而 不漏压，对于压不到的边角，应辅以人工或小型机具进行夯实处理；
4、应经常检查混合料的含水量和密实度，并视需要采取相应 调整措施，以达到符合规定压实度的要求。
应特别注意的是，任何机械均不得在已完成的或正在被碾压的路段上调头或急刹车，以免对结构层造成破坏。当局部混合料过干时，可补充部分水分；如局部发生“软弹”现象，应