大厚度大宽度水稳层一次摊铺质量控制要点.doc

职称评审论文主论文标题:大厚度大宽度水泥稳层碎石一次摊铺质量控制要点姓名:符俊工作单位：中国第四冶金建设有限责任公司云南分公司大厚度大宽度水泥稳层碎石一次摊铺质量控制要点近年来，水泥稳定碎石基层已成为高速公路的主要结构形式，基层作为路面主要承重层,它的质量优劣直接影响到道路建成通车后的路用性能及使用寿命。水泥稳定碎石基层具有整体性强、承载力高、刚性大、水稳定性好的优点.水稳层大厚度一次性摊铺碾压成形，基层将形成一个整体的板块结构，相对于两次分层摊铺来说,其抗拉伸，抗冲击强度可以显著提高，并可以有效地避免和推迟早期路面的下沉、凹陷、龟裂脱落、坑洞等病害的产生.对于提高公路路面质量,延长公路寿命有重大的意义.相对两层摊铺施工工艺，一次摊铺成型的施工难点在于摊铺和碾压的控制。笔者根据曲嵩高速公路路面工程、蒙新高速公路路面工程的施工经验，结合两种施工方法，介绍了各自的优缺点和质量控制要点,比较各自的机械组合及经济方案比选,愿与同行共同商榷。一、工程概况曲靖嵩明（小铺）公路是国道主干线（GZ65）上海瑞丽公路，位于我省曲靖市、昆明市境内，起点位于昆曲公路K134+186处,向东接胜境关至曲靖高速公路，止点位于嵩明待补高速公路小铺立交主线，向西接昆明至嵩明(小铺）高速公路.正线全长75.866公里,路面工程C合同段位于K25+000K49+000，全长24公里。新建路面基层工程全长24km，设计厚度为36;老路改建结合老昆曲路路面情况，个别段落加铺水泥稳定碎石基层（厚1454cm）,部分段落按新建路面重做基层，水泥稳定碎石基层总面积55。8万.均分两层施工。云南蒙自至新街高速公路位于云南省东南部，纵贯红河州境内,是国道主干线GZ40(二连浩特河口公路)云南境内昆明至河口公路中的重要一段。是我国外接越南及东南亚的重要国际大通道，也是云南省“三纵三横”、“九大通道的重要组成部分，更是促进红河州经济发展的交通运输枢纽。路面工程第二合同段位于K14500K34150，路面基层工程分幅全长27km,总面积33。4万，设计厚度为35和36两种。在我项目部超厚水泥稳定碎石基层一次性铺筑取得成功的基础上，结合曲嵩高速施工经验,我们致力于研究路面施工影响平整度的主要因素，并寻求新的施工方法,控制、提高平整度.二、试验段铺筑情况比较（一）曲嵩高速路面C标曲嵩高速路面C标于2006年5月8日进行水泥稳定碎石基层试验路段的铺筑。铺筑里程为改建幅K45+900K46+200，总长为300m。按照2层分别摊铺、碾压的施工工艺施工。1、原材料来源：石料采用左所村石料，使用上海1010-750型大型联合破碎机,筛分成几组不同粒径的碎石,1料粒径为31。519。0,2#料粒径为19。09。5，3料粒径为9.54。75，4#料粒径为4。75以下，石料抗压强度干燥状态为 135。0 MPa，饱水状态为125.9 MPa.碎石压碎值为21。7，水泥稳定碎石的集料的颗粒组成范围见下表：结构层通过下列方孔筛（mm）的质量百分率(）液限（)塑性指数31。526。5199.54.752.360.60。075基 层10095100808650-59404525-3010202-5289水泥使用沾益水泥厂生产的专用普通硅酸盐32.5级水泥，初凝时间大于4.5小时，终凝时间大于6小时。2、配合比:混合料按设计掺配后，进行重型击实试验、承载比试验及抗压强度试验,最终确定的配合比是：1：2#：3：4#=27：18:22:33%,最佳水泥剂量为4。5%,最大干容重为2。33g/3，最佳含水量为4。4%。3、机械组合:拌合场安装两台四川新筑生产的型号为WCB400的水稳层拌合机，每小时产量为400吨。15辆自卸车参加运输；现场一台型号为MT12000A的摊铺机、一台型号为PY160的平地机和T140推土机参与铺筑,两台型号为LT220S的20吨重型振动压路机、两台型号为XD130的13吨双钢轮压路机碾压。4、施工质量控制要点：水泥稳定碎石基层第一层采用人工配合推土机和平地机进行摊铺。由于原老路设计为双向横坡，为了和新路结合改为单向横坡。加之原老路水稳层局部沉降,造成第一层摊铺厚度不均匀,呈三角形。倒料过程中设专人指挥倒车,根据测量资料计算出每10米所需混合料,结合运输车辆大小，按计算距离进行倒料。倒料后推土机将混合料摊开，采用平地机粗平后,由15人组成的工班挂上米字线进行精平，对局部不平地方，由人工用手推车运料找平。第二层采用摊铺机走钢丝法施工.钢丝挂设由一名技术人员和三名工人专项负责。挂至左右边桩外各30处,设专人负责指挥倒车，避免运输车碰撞摊铺机影响平整度。摊铺机左右两侧螺旋送料不到位，导致粗集料较多，为克服离析现象,设10人组成的工班分别在左右两侧进行补料，并用11的方孔筛将细料筛至粗料上进行填充，做到压实宽度、平整度、密实度达到要求。第一层摊铺、整形、碾压达到要求后，立即采用改装后的拖拉机进行拉毛处理，深度2。拉毛后喷洒水泥浆，紧接着上第二层，上下两层施工距离不超过50米,混合料从加水拌和到碾压终了的延迟时间不超过3小时.整形后,当混合料的含水量等于或略大于最佳含水量时，立即采用起封水作用的13吨双钢轮压路机配合20吨重型压路机在结构层全宽内进行碾压。由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压时，后轮应重叠1/3轮宽,后轮必须超过两段的接缝处。后轮压完路面全宽时，即为一遍.碾压过程中，压路机相邻每轮停机处呈阶梯状排列。先静压两遍，再弱振压两遍，然后再强振压三遍.由于调整横坡,将双向横坡改为单向横坡；加之原老路水稳层局部沉降，造成摊铺厚度不均匀呈三角形，因此，局部区域需分三层填补。碾压至第七遍时，第一层压实度为98.5%,第二层压实度为98。6%，第三层压实度为98。3,压实度已满足规范要求,但表面仍有轮迹,外观平整度略差；再静压一遍.压至第八遍时，表面无轮迹，平整度较好,已达到路面平整度要求。所以,试验室把碾压八遍作为标准的碾压遍数。压路机的碾压速度，头两遍采用1。5km/h1.7 km/h，以后用2.0 km/h2。5 km/h.路面的两侧应多压23遍。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,以保证稳定碎石基层表面不受破坏。施工中,拌和场与摊铺现场保持密切的联系。任何一方出现问题，应及时通知对方,互相协调，摊铺和碾压保持同步,使混合料在保证质量的前提下进行铺筑。（二)蒙新高速路面2标蒙新高速公路路面工程于2007年1月份正式启动。路面2标于2007年2月1日2月2日进行水泥稳定碎石基层试验路段的铺筑。铺筑里程为K19+600K19+900,总长为300m。2月1日对K19+600K19+750段按2层分别摊铺、碾压，2月2日对K19+750K19+900段按1层一次性摊铺施工。1、原材料准备：石料采用冷泉料场石料，最大粒径不大于31.5mm,均匀系数大于10，塑性指数小于12,碎石压碎值为20。4%，水泥稳定碎石的颗粒组成及塑性指数见下表:通过下列筛孔的重量百分比（%）液限(）塑性指数31526519954752360。60。075256100929678-8252-6036-4420-268-1557水泥使用开远水泥厂生产的专用复合硅酸盐32。5级水泥，初凝时间5h以上和终凝时间大于6。5小时。2、集料配合比:根据指挥部中心试验室报批的试验室配合比，1#:2:3#：4=12：25:27%:36,最佳水泥剂量为4。0,最大干容重为2.32g/3,最佳含水量为4.6.3、施工机械：两层施工：拌和设备：WCB500型稳定土粒料拌和机1台；摊铺设备:MT12000A型摊铺机1台、PY180型平地机一台；碾压设备：22T压路机3台,20T压路机1台。一层一次性施工：拌和设备：WCB-500型稳定土粒料拌和机1台；摊铺设备:DT16000型摊铺机1台；碾压设备：25T胶轮压路机1台，32T振动压路机1台、13T双钢轮压路机1台.4、施工质量控制要点：两层施工同上,关键控制两层摊铺的时间间隔，并注重拉毛和洒水泥浆量的控制，多洒容量导致水稳层开裂，少洒容易分层。一层一次性施工：下承层上的低洼和坑洞应仔细填补及压实，达到平整.底基层上的搓板和车辙应刮除，松散处应耙松洒水，并重新碾压.逐一断面检查下承层（底基层）标高是否符合设计要求，平整度、压实度及路拱是否符合规定,且应没有任何松散的材料和软弱地点.采用摊铺机走钢丝法施工，因为松铺层过厚(大于48cm）,松铺系数比预计的要大：超过1。3，两侧无支档（无路缘石、路基边沟或路肩墙）路段容易塌肩。第1遍使用13T双钢轮压路机碾压,接着使用32T振动压路机从静压、弱振至强振初压3遍,然后使用25T胶轮压路机复压，胶轮压路机主要起到提浆作用，可以消除大吨位压路机造成的离析，在一定范围内避免了上下集料的水、水泥的分离，一般压12遍，然后使用32T振动压路机强振23遍，最后使用13T双钢轮压路机终压1遍.32T振动压路机复压第2遍时，表面轮迹基本消除，平整度略差，特别是无支挡的路基边缘，经挂线检查普遍低于设计值35cm.人工补料后，再加压12遍，使用可以全宽碾压的双钢轮压路机加强压边2遍以上，挖除超宽碾压的30cm水稳层后检测，标高符合设计要求。(三）经济技术性能比较YZ32压路机为前后轮双驱的全液压传动压路机，行走速度和振动频率均无级调节，高低振幅可选，具有作用深度大，生产效率高等一系列特点。经两条高速三种不同试验段铺筑方案比较，使用大吨位压路机后可以节约至少1台压实设备、1套摊铺设备,在拌和、摊铺、碾压的施工安排上更利于均衡流水作业的安排。一次摊铺大厚度、大宽度（12米宽)水泥稳定粒料容易造成混合料离析，两侧塌肩，导致平整度和标高不符合要求.为达到规定压实度使用大吨位压路机，容易造成超压,导致上面约5cm石料被压碎，表面层松散，影响水泥稳定基层的整体刚性.从钻取的芯样来看，整体光滑密实，但上部略显松散.两次摊铺使用两套摊铺设备，两套压实机械。虽然第一层摊铺时对平整度指标可以放宽要求，尽量缩短2层施工时间间隔，但在机械的使用效益上，较之一次性施工多用了23的机械.在质量控制上,经对水泥稳定粒料的延迟时间无侧限抗压结果试验，从第1层摊铺到第2层碾压完成,应控制在4小时以内,特别是在气温高的夏季白天施工.而实际施工中，这一条往往很难做到。在蒙新高速路面二标施工段施工中，我们开始选取50米为一段,从拌和到运输到现场需要30分钟，摊铺约90分钟，碾压完成、检测后已超过2。5小时，第2层从摊铺到碾压完成总时间2小时。经钻芯试验，两层联接完好,芯样密实,但层间有明显痕迹，分层处多有蜂窝现象.为缩短2层施工时间，我们把50米一段改为30米一段，但不利于基层平整度控制。三、大厚度、大宽度一次摊铺技术难点分析水泥稳定碎石基层承载力的形成一是嵌挤作用：水泥稳定碎石是将水泥、级配碎石、石屑和水按一定比例混和搅拌，摊铺碾压后形成的一种半刚性结构层.由于水泥稳定碎石是按一定的级配组合进行设计的,大小颗粒互相填充，在外力的作用下，级配碎石相互之间的嵌挤形成了内摩阻力,使其具有一定的承载力。二是水泥硬化作用：水泥矿物质与集料上的水分发生水化反应，产生了硅酸钙，铝酸钙和氢氧化钙三种主要水化物。硅酸钙和铝酸钙是主要的胶结成分，而氢氧化钙则从溶液中分离出来参与各种反应并形成其他水化物，各种水化物产生后有的自身继续进行反应硬化，形成水泥石料骨架,有的则与碎石中的其它矿物质发生硬凝反应和碳化作用，从而增大了水泥稳定级配的强度。所以,水泥稳定碎石的原材料选取、拌和、摊铺及碾压是影响基层质量的关键因素。综合起来叙述，质量控制的要点在于前场和后场。前场：1。含水量控制：当实际含水量W接近最佳含水量W0时，压实度才能保证，当WW0时，水分过大碾压时容易“弹簧”，且在振动碾压时,容易将水泥浆集聚在表面.这样在取芯检查时,试件下部易出现松散或强度不够,当WW0时，水分不足,集料颗粒间摩阻力较大，影响碾压功效.2。平整度控制：摊铺机摊铺后,自检员及时用无变形的铝合金条尺检查其平整度，不符合要求的地方即时用人工整平，并对已成型的基层需及时检测。3。压实度控制：若发现压实度不足的现象，及时补压(碾压取样必须在初凝前结束)避免留下隐患。4。由于水泥延迟时间的限制，因而在施工过程中一定要严格控制混合料的拌和、运输、摊铺及碾压时间。5。管养：碾压终了,及时覆盖洒水养生,并派专人分段看管，封闭交通,禁止重车通行。并对被风吹动的或没有覆盖好的地方及时补盖.洒水应由专人专车负责,保持养护期内水泥稳定碎石基层表面始终保持湿润.6.喷洒透层（乳化沥青）尤为重要，它能起到保持水泥稳定碎石内部水分，通车后基层不至于松散并与上面层粘结作用，因此必须足量喷洒。后场:原材料控制：第一，水泥作为稳定剂，其质量至关重要。在进场过程中每批次或每500t检测一个样品，进行水泥标号初、终凝时间、安定性和细度指标的检验。第二,碎石每天使用前取2个样品测其含水量，以便及时调整施工配合比；碎石在使用过程中，每2000m3取2个样品进行颗粒分析、相对密度，吸水率、压碎值试验,杜绝不合格材料进场。加强混合料拌和质量的控制：检查生产的实际配合比是否在容许的偏差范围内，尤其是级配和水泥剂量的控制。拌和场需配置一名试验工程师和一名试验员,随时抽查水泥剂量和级配情况.水泥剂量检测EDTA标准曲线，一旦发现混合料的质量有异常，及时通知拌和机手查找机械和配料系统，待排除故障后再继续生产。压实后的基层表面应达到平整，无轮迹和隆起的现象,压实度代表值达98%以上，使其满足公路工程质量检测评定标准(JTGF80/1-2004）的要求。对于大厚度、大宽度水稳层来说，质量控制的难点主要在于前场:一是摊铺平整度控制,二是碾压工艺控制.在平整度的控制上，应从以下几方面把握：1、选取合适的摊铺设备，既满足大厚度一次摊铺，又具备大宽度刚性联接摊铺的条件。在螺旋布料器两侧，使用限料传感器；杜绝熨平板处集料离析，拌和设备与摊铺的速度要匹配。2、对于土路肩地段或路基边沟等路面支档构造物施工未完成的路段，可以使用方木支撑，应预先多支超宽碾压30cm以上，在碾压过程中安排专人在压路机后面及时填补混合料.3、前场有专人负责接头处、边缘的平整度,使用3米直尺或无变形铝合金条尺检查,消除接头不平整和塌肩情况，安排民工用细筛筛选细料填补，并及时挖除压实度、高程或平整度不符合要求的端部混合料。碾压工艺直接影响到基层的压实度、标高和平整度,是基层施工的关键所在,应注重以下几方面:1、碾压的顺序是：先内侧后外侧（弯道）,或先两边后中间（直线段）.碾压应待摊铺80100米时开始，每次重叠不少于1/3轮宽。2、对压路机的搭配，应选择大吨位振动压路机担任主要碾压任务，配合使用胶轮压路机，以克服大吨位压路机超振后集料离析,并配备小吨位压路机，配合碾压边缘部位。3、严格碾压程序，应通过试验段确定最佳碾压组合方案，选取合理碾压遍数、合适的碾压组合。4、及时检测压实度、平整度、标高，禁止超压、欠压。四、施工成本对照分析无论一层摊铺，还是二层摊铺，完成相同工程量所需的材料成本(相同材料价格条件下)应该是一样的.经对两条高速公路两个合同段基层的成本分析，每立方米水泥稳定碎石材料为，曲嵩高速路面C标:32。5级水泥104Kg，碎石1.54m3；蒙新高速路面二标：32。5级水泥97Kg，碎石1。59m3。拌和机械费、人工费、运输费用同产量成正比,不论采用哪种施工方案，只要每台班产量一致，每立方米拌和费用、运输费用是不随施工方案改变而改变的,所以下面仅论述摊铺、碾压机械成本。(一)两层摊铺、碾压成本曲嵩高速C合同完成20万m3水稳料摊铺,按正常施工台班，平均每台班完成6000m2，合2160m3混合料.摊铺机械为一台MT12000A的摊铺机、一台PY160的平地机和一台T140推土机；碾压设备为两台20吨重型振动压路机、两台13吨双钢轮压路机。按照当时（2006年）的市场价格摊铺、碾压机械费用为10470元,柴油870升。折合成每立方米机械成本为4。85元,柴油0。403升。（二）一次摊铺、碾压成本蒙新高速路面二标完成12。37万m3水稳料摊铺，按正常施工台班，平均每台班完成6200m2，合2232m3混合料。摊铺机械为一台DT16000摊铺机；碾压设备为一台32吨重型振动压路机、一台25T胶轮压路机、一台13吨双钢轮压路机。按照当时（2007年）的市场价格摊铺、碾压机械费用为8330元，柴油700升。折合成每立方米机械成本为3.73元,柴油0。314升。综上所述,一次摊铺大厚度、大宽度水泥稳定碎石基层，同传统的两层摊铺方案比较，具有较高的经济价值，根据笔者对两条高速公路的施工经验，施工直接成本可以节约6。89，加上节约的管理费、其它费用摊销，施工总成本可减少7。84。大厚度、大宽度水稳层一次性摊铺，已经在我省高速公路、高等级公路中得到推广。其对基层承载力的贡献以及降低施工成本的作用，已得到同行的认可。在施工中注重质量，应从施工工艺特点上寻找科学的施工质量控制办法。符俊二一一年三月5