40 S型级配水泥稳定碎石基层施工工法.docx
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40S型级配水泥稳定碎石基层施工工法
“S”型水泥稳定级配碎石基层施工工法
GGG（中企）B1040-2008
韩建成库崇锋杨宏董欣王强
（长庆石油勘探局筑路工程总公司）
1.前言
随着公路事业的快速发展，水泥稳定碎石以其良好的力学性能、板体性、水稳性和抗冻性等优点,被广泛用于高速公路路面基层。
虽然其优点很多,使用范围也比较广泛,但水泥稳定碎石基层因其自身的冷缩性、干缩性而产生的裂缝是不可能避免的，而裂缝一旦形成，必然会影响面层、基层的使用性能，给工程留下了隐患。
长庆石油勘探局筑路工程总公司2007年在安南高速公路路面基层施工中采用“S”型水泥稳定级配碎石，取得了良好效果。
本工法即根据该工程的施工实践，经整理归纳提炼而成。
2008年3月，该技术获长庆建设工程总公司科技进步一等奖。
2.工法特点
2.1较传统的水泥稳定碎石混合料有更好的水稳性和抗冻性，提高了基层的使用性能。
2.2能很好的解决传统水泥稳定碎石基层出现大面积裂缝及冻融引起的松散问题，抗裂性能明显提高。
2.3基层成品混合料在满足无侧限抗压强度的前提下，能够减少水泥剂量和降低最佳含水量。
2.4采用两台摊铺机联合同步作业，缩短了摊铺宽度，保证了摊铺厚度，有效避免了摊铺时产生的集料离析现象。
2.5施工工序衔接紧凑，接缝少，工期短，经济效益显著。
3.适用范围
本工法适用于高速公路水泥稳定（底）基层施工，同时也适用于一级公路、城市道路、机场等水泥稳定（底）基层施工。
4.工艺原理
“S”型水泥稳定级配碎石是一种新型改良的路面结构材料。
在该工法中，混合料配合比、摊铺、碾压工艺是该工法的关键技术。
“S”型水泥稳定级配碎石是在传统的水泥稳定级配碎石的基础上做了适当的调整，即适当增加4.75mm以上粗集料的用量,减少细集料的用量,形成骨架密实结构，使混合料级配曲线呈“S”形状，如图4.0.1-1所示，目的是提高压实混合料的嵌挤度,增强抗裂性，使混合料成为一种互相嵌挤密实的结构。
通过科学的配比设计、合理的摊铺、碾压等机械组配，提高了路面基层平整度，增强了路面行车的舒适度，且粗集料用量的增加大大提高了基层表面的粗糙度，有利于沥青面层的结合。
图4.0.1-1“S”型级配混合料曲线
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程（见图5.1-1）
5.2操作要点
5.2.1原材料进场
1、集料：
基层所用集料最大粒径不应超过31.5mm.压碎值≤30%,有机质含量≤2%,硫酸盐含量≤0.25%。
所用集料都应事先筛分成3～4个大小不同的规格，分别堆放然后再与水泥一起集中厂拌，从而保证混合料应有的级配并保证成品混合料的强度不产生大的变化。
安南项目集料采用河南省浚县石料厂生产的碎石及石屑，其技术性能指标见表5.2.1-1：
2、水泥：
采用强度等级为32.5级或42.5级的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可以使用，但应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥。
快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥不得使用。
安南项目采用河南省安阳中海水泥有限责任公司生产的“海工”牌32.5缓凝水泥，其技术性能指标见表5.2.1-2：
3、水：
凡是饮用水（含牲畜饮用水）均可用。
图5.1-1水泥稳定碎石基层施工工艺流程图
表5.2.1-1集料技术性能指标
试验项目
标准要求
结果
备注
表观密度
2.846
含泥量（%）
≤2%
0.8
合格
针、片状颗粒含量（%）
6.2
压碎值（%）
≤30%
13.8
合格
砂当量SE（%）
≥45%
63
合格
表5.2.1-2水泥技术性能指标
试验项目
单位
标准要求
试验结果
细度（0.08mm筛余%）
%
≤10.0
3
标准稠度（%）
25
凝结时间
初凝
时：
分
≥0:
45
6h30min
终凝
时：
分
≤10:
00
8h
安定性
雷氏夹法
合格
抗折强度
3d
Mpa
≥2.5
3.6
28d
Mpa
≥5.5
7.1
抗压强度
3d
Mpa
≥11.0
15
28d
Mpa
≥32.5
36.6
5.2.2混合料配合比设计
1、集料级配是影响水泥稳定碎石基层强度、干缩性、冷缩性和耐久性最主要的因素，也是混合料组成设计的核心内容。
传统的设计采用规范推荐的连续级配形式，在“松排骨架，紧密填充”的设计原则下，尽可能的采用接近规范中值的级配。
该法的优点是易于压实，但收缩裂纹较多，冻融后表面易松散，给后续面层施工造成隐患。
根据基层使用性能要求，本着满足质量，经济合理，易于施工的原则，本工法所采用的设计配合比优化了传统的设计原则，通过配合比计算及合成试验，增加了4.75mm以上粗集料的用量,减少细集料含量，形成了“S”型级配曲线，使混合料骨架结构更加密实。
安南项目基层各种集料掺配比例及级配范围要求分别见表5.2.2-1和表5.2.2-2。
表5.2.2-1集料掺配比例
碎石名称（mm）
16～31.5
9.5～16
4.75～9.5
石屑
合计
掺配比例（%）
16
30
24
30
100
表5.2.2-2集料级配范围要求
筛孔
31.5
26.5
19
9.5
4.75
2.36
0.6
0.075
合成级配
100
96.6
85.6
56
34.3
19.2
8.3
3.3
级配上限
100
100
89
67
39
23
18
5
级配下限
100
92
77
47
29
17
8
0
级配中值
100
96
83
57
34
20
13
2.5
2、安南项目路面水泥稳定碎石基层设计7天抗压强度不小于3.8Mpa，根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中的相关规定，通过用振动压实成型法做不同水泥掺量的水泥稳定碎石击实试验表明，水泥掺量为3%、4%、5%的无侧限抗压强度试件，经养生后试压，7天无侧限抗压强度均满足设计要求。
根据《公路路面基层施工技术规范》中相关规定及设计推荐水泥掺量，本着质量至上的原则，最终确定水泥用量为4%。
3、根据击实试验，确定最大干密度和最佳含水量，见图5.2.2-1。
2.45
干2.40
密
度2.35
（g/cm3）
2.30
2.25
2.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5
含水量（%）
通过击实曲线图可得：
最佳含水量w0=4.1%最大干密度Ｐdmax=2.43（g/cm3）
图5.2.2-1击实曲线图
5.2.3混合料拌和及运输
1、水泥稳定碎石基层混合料采用WCB500稳定土拌和站进行集中厂拌，采用比重法准确控制各种配料的剂量并确保拌和均匀，拌和过程中应随时根据原材料及混合料的含水量和现场施工条件来及时调整加水量,使混合料的含水量高于最佳含水量0.5%～1.0%，以补偿运输、摊铺及碾压过程中的水份损失，并确保混合料在接近最佳含水量时被压实。
在正式拌制混合料之前，必须先调试所用的设备，使混合料的级配和含水量都达到规定要求，成品混合料出场前，立刻用滴定法对水泥含量进行检测，根据检测结果及时调整设备参数。
确保出场的成品混合料合格。
2、混合料运输采用15t自卸汽车，运输前对车槽清理干净。
为解决离析现象，从拌和站储料仓向运料车放料时应采用多次放料，先装料车的前部，再装料车的后部，然后装中部。
运输途中要匀速行驶，避免因大的颠簸而造成混合料的离析。
3、运输能力应与拌和和摊铺能力相匹配并略有富余，以保证施工的连续性。
运输过程中，须对混合料加以覆盖，以防水份损失。
4、运输车辆有专人负责指挥和协调，疏通运输道路，现场有专人指挥卸料，卸料时先到先卸，后到后卸，避免混合料积压时间过长。
混合料从装料到摊铺延迟时间不超过1.5h。
5.2.4混合料摊铺和碾压
1、下承层准备
1）施工前组织相关技术人员对下承层进行检查、验收，在此基础上认真清除下承层上的所有浮土、杂物及处理局部路段上的车辙与松软部分，做到下承层表面平整、密实、无松散弹簧现象，其平整度、压实度、宽度、标高、横坡度等技术指标必须满足相关技术规范要求。
2）培土路肩和设置钢模
为了保证基层边缘的压实度，摊铺前在外侧培土路肩,高度为基层松铺厚度，宽度为50cm，内侧设置槽钢，高度为基层设计厚度，模板必须固定稳固，保证在摊铺及碾压过程中不产生变形移位，影响压实度。
3）施工放样
在经检测合格的底基层上放出基层铺筑的边线、每10m两边各放一边桩，同时测出边桩处的高程。
为控制标高，摊铺前还需打钢钎和挂钢丝绳，在每个边桩位置上打一钢钎（钢钎长度为1mφ20钢筋），钢钎上配有挂钢丝绳的固定镙栓，然后用水准仪测量固定镙栓的固定位置。
固定镙栓的固定位置为边桩处的底基层标高+基层铺筑厚度+10cm，最后挂钢丝绳、钢丝绳两端固定稳固、钢丝绳必须拉紧、防止中间下垂，影响摊铺质量。
4）在预定摊铺的底基层上洒布水泥,按每1㎏/m3控制。
摊铺前先洒水拌浆，注意洒水、拌浆的时间控制，应确保摊铺机到达时水泥浆处于湿润状态。
2、混合料摊铺
1）调试摊铺机：
混合料摊铺采用2台摊铺机联合呈梯队方式同步作业，摊铺梯队间距要均匀保持在5～10m之间。
通过调试，使两台摊铺机的摊铺厚度、松铺系数、路拱坡度、摊铺平整度、振动频率均匀一致，相邻两摊铺纵向接缝平整。
2）摊铺前在摊铺机熨平板下预先垫上方木垫块，方木垫块的高度为基层压实厚度乘以松铺系数。
3）摊铺时，前一台摊铺机靠路边一侧采用钢丝线引导高程控制的方式，靠路中央一侧采用导梁高程控制方式，后一台摊铺机靠已铺层一侧采用拖撬感应高程控制方式，另一侧同样采用钢丝线引导高程控制的方式。
4）摊铺机要缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析。
摊铺速度应与拌和站的产量相匹配、有确定的摊铺速度。
安南高速公路摊铺速度为3m/min。
5）为防止摊铺过程中的大料滚落现象，应适当降低熨平挡板距地面的高度，并在熨平挡板下加装橡胶板，橡胶板距地高度为1cm。
同时，减少送料器至边部挡板的距离，有效防止大料滚落现象。
6）摊铺过程中应设专人跟在摊铺机后面处理集料离析现象，特别是粗集料料窝及时清除，并用新混合料填补。
3、混合料碾压
1）碾压应遵循先轻后重，从低往高的原则。
碾压至槽钢一侧时应先满轮通过槽钢顶面，避免槽钢模板受力挤出或倒塌。
外侧土路肩应同水稳层一同碾压成型。
碾压时纵向应重叠1/2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。
2）碾压要及时，一次碾压段长度控制在50m左右，视摊铺情况碾压应在2小时内完成，且碾压段落不得超过后一台摊铺机的位置。
压路机每次由两端折回的位置应呈阶梯形，并使折回处不在同一横断面上。
碾压段落必须层次分明，设置明显的分界标志。
3）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，应保证基层表面不受破坏。
4）碾压过程中，基层的表面应始终保持湿润，如水分蒸发过快，应及时补撒少量的水，但严禁大量洒水碾压。
5）经过拌和、整形的水泥稳定基层，宜在水泥初凝前并应在试验确定的延迟时间内完成碾压，并达到要求的密实度，同时没有明显的轮迹。
4、接缝处理
摊铺机摊铺混合料时，不宜中断，如因故中断时间超过2小时，应设置横向接缝，摊铺机应驶离混合料末端；人工将末端混合料整平，紧靠混合料放置方木，方木高度与混合料压实厚度相同；方木另一侧用碎石回填且不小于3米，其
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