水泥稳定碎石基层振动成型施工工艺探讨.docx
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水泥稳定碎石基层振动成型施工工艺探讨
水泥稳定碎石基层振动成型施工工艺探讨
内容提要：
半刚性水泥稳定碎石基层在公路路面工程中已广泛应用，但随着我国社会和经济的发展，车辆日益增多，特别是重型车辆和超载车辆的增多，导致半刚性基层沥青路面的早期破坏现象十分严重。
这些问题的存在与当前半刚性基层材料设计方法和评定标准落后于目前技术发展水平息息相关，主要因素有：
集料级配要求过宽；室内成型方式与现场碾压方式不匹配；质量控制指标单一；压实度标准偏低。
在提高半刚性基层强度的同时减少裂缝，是水泥稳定碎石基层振动成型施工方法的特点，在近几年的施工实践中，经过科技人员攻关、不断总结和提高，形成的一套振动成型施工技术。
本文就水泥稳定碎石基层振动成型施工方法进行探讨，证明该工艺具有技术先进性，能够适应交通运输发展的需求，并有一定的社会、经济效益。
关键词：
水泥稳定碎石；振动成型；工艺探讨
Abstract:
thesemi-rigidcementstabilizedmacadaminthehighwaypavementengineeringhasbeenwidelyapplied,butwiththedevelopmentofsocietyandeconomy,thevehicleisincreasing,especiallyforheavyvehiclesandoverloadvehiclesincreased,resultinginsemirigidbaseasphaltpavementearlydamagephenomenonisveryserious.Theexistenceoftheseproblemsandthesemirigidbasecoursematerialdesignmethodandevaluatingstandardofbehindthecurrentleveloftechnicaldevelopmentarecloselyrelated,arethemainfactors:
aggregategradationrequirementstoowide;indoorshapingmethodsandfieldrollingmodemismatch;qualitycontrolofsingleindex;degreeofcompactionstandardonthelowside.Onimprovingthesemirigidbasecoursestrengthwhilereducingcracks,isthecementstabilizedmacadambasevibrationmoldingconstructionmethod,constructioninrecentyearspractice,thescientificandtechnologicalpersonneltotacklekeyproblem,besummedupceaselesslyandrise,formasetofvibrationmoldingconstructiontechnology.Thisarticleonthecementstabilizedmacadambasevibrationmoldingconstructionmethodtocarryonthediscussion,showthatthetechnologyhasadvancedtechnology,abletoadapttothedevelopmentoftransportationdemand,andhascertainsocial,economicbenefit.
Keywords:
cementstabilizedmacadam;vibrationmolding;processstudy
第一章、绪论
半刚性水泥稳定碎石基层在公路路面工程中已广泛应用，但随着我国社会和经济的发展，车辆日益增多，特别是重型车辆和超载车辆的增多，导致半刚性基层沥青路面的早期破坏现象十分严重。
这些问题的存在与当前半刚性基层材料设计方法和评定标准落后于目前技术发展水平息息相关，主要因素有：
集料级配要求过宽；室内成型方式与现场碾压方式不匹配；质量控制指标单一；压实度标准偏低。
在提高半刚性基层强度的同时减少裂缝，是水泥稳定碎石基层振动成型施工方法的特点，在近几年的施工实践中，经过科技人员攻关、不断总结和提高，形成的一套振成型施工技术。
笔者就对水泥稳定碎石基层振动成型施工方法进行了一番探讨研究。
第二章、水泥稳定碎石基层振动成型的特点
2.1室里成型方式与现场碾压方式接近匹配
以采用振动成型机初步确定混合料干密度为基础，试验路段校正压实度控制指标这一方式，使现场质量控制更为合理，并且压实机械压实效率的进步同步提高基层的压实密度，建立与时俱进的联动机制。
2.2抗压强度提高
振动成型试件抗压强度远大于静压成型抗压强度。
可以降低水泥剂量1%-1.5%，这样不仅降低了工程造价，满足强度设计要求，更重要的是显著提高了半刚性基层的抗裂能力。
2.3抗裂性能提高
采用优化的骨架密实型级配，减少了细料含量，振动压实降低了最佳含水量，降低了材料的自身收缩。
2.4承载能力提高
通过提高压实机械效率和优化压实工艺与骨架密实型级配相匹配，增加了混合料的单位体积质量，提高了基层的回弹模量。
第三章、水泥稳定碎石基层振动成型的工艺原理
3.1采用骨架密实型集料级配，粗集料相互嵌齐稳定，通过高强振动压实，可以获得较大的密度，提高抗裂性能，同时具有较高的内摩阻力、较好的耐疲劳性能。
3.2压实控制标准和强度检验试件成型方式采用振动压实机械成型，提高了密度和强度，降低了水泥剂量和最佳含水量；试验最大限度地模拟基层具体施工条件，使室内成果与基层实际应用效果具有可比性。
3.3采用20t以上的振动压路机成型，充分发挥主流压实设备的压实效率，提高基层压实度。
第四章、工艺流程及操作要点
4.1工艺流程
施工准备阶段流程见（图1），施工工艺流程见（图2）
准备阶段流程图图1
施工工艺流程图图2
4.2操作要点
4.2.1确定骨架密实型集料级配范围
骨架密实型水泥稳定类基层集料最大粒径不大于31.5mm，级配范围要符合表1要求。
表1水泥稳定碎石混合料集料级配范围要求
筛孔尺寸（mm）
31.5
19
9.5
4.75
2.36
0.6
0.075
通过率
（％）
上限
100
85
54
35
26
15
5
下限
100
75
42
25
16
8
0
4.2.1原材料选择
（1）集料
加工工艺：
采用反击式破碎机轧制并经吸尘处理，有效控制集料的颗粒形状和粉尘含量，有利于提高压实度效率和获得符合设计级配要求的集料。
（2）水泥
凝结时间的要求应满足施工高温季节从加水搅拌到碾压终了的时间，试验方法中的温度控制，应采用实际使用水泥温度和实际施工温度，因此，约定水泥交货条件、设置拌和场要考虑上述因素。
4.2.2配合比设计
（1）选择满足级配设计的材料组成分别将不同规格的粗细集料配制成同一种混合料样品，再按不同水泥剂量（一般选用4～5个间隔0.5%的水泥剂量）配制成混合料。
（2）按振动压实试验方法确定各混合料试件的最佳含水量和最大干密度。
（3）按要求的压实度分别计算不同水泥剂量的试件对应的干密度。
（4）按最佳含水量和计算得到的干密度，采用振动压实成型试验方法制备试件。
试件在规定的温度下保湿养生6d，浸水24h后，进行无侧限抗压强度试验。
进行无侧限抗压强度试验时，作为平行试验的最少试件数量不应小于6个。
（5）根据设计要求的强度标准、混合料振动压实成型试件的强度，选定合适的水泥剂量，与振动压实试验方法确定的最佳含水量和计算所得的最大干密度共同作为配合比设计结果，形成配合比设计报告。
（6）在规定的水泥剂量范围内，混合料试件强度如达不到设计要求，应采取调整级配或更换料源等措施，不宜单纯采用提高水泥剂量的方式。
4.2.3合理确定拌和场地
（1）经济性：
应根据施工路线和集料产地，以最小的成本综合确定；
（2）就近性：
受气候条件和水泥最长凝结时间限制，必须在允许最长的运输时间内选址；
（3）环保性：
进料和拌和会有扬尘和噪音发生，考虑对周边人和物的影响距离。
4.2.4备料
（1）根据混合料配合比设计比例确定各档集料的进料比例；
（2）如自加工集料，应根据天然级配的组成情况，对照设计比例，进行再加工或补充购买；
（3）水泥等稳定材料，凝结时间应根据施工需要在合同中约定，较高的水泥温度会影响混合料凝结时间，如有必要，需进行约定；
（4）洒水车和土工布等养护材料数量要满足需要。
4.2.5铺筑试验路段
（1）检验各种施工机械的类型、数量及组合方式是否匹配。
（2）通过试拌确认拌和机的拌和效果，考察各种材料计量装置的可信度，以及试验检测仪器是否满足工程质量控制的要求。
（3）通过试铺确定运输车数量，摊铺、压实工艺，确定松铺系数。
（4）验证水泥稳定碎石混合料配合比设计，提出生产用的标准配合比和最佳用水量。
（5）确定压实度和平整度的标准检测方法。
4.2.6确定压实标准
根据试验路段获得的压实密度结合室内最大干密度，确定现场压实度控制标准值。
4.2.7准备合格的下承层
对路基顶面的高程、平整度、宽度、压实度等技术指标进行检测，经验收合格后，用扫帚清除其表面的杂物，并用洒水车洒水一遍，保证下承层的湿润。
4.2.8施工放样
根据中桩和边线位置，用石灰线划摊铺边缘线，按摊铺机宽度和传感器间距，在两侧按10m一个断面在中线和连线位置定好钢钎桩位置，钢钎应打在离铺设宽度以外30cm处。
摊铺前测量钢钎位置底基层顶面标高，由该点的控制标高计算定架高度，然后挂上事先紧好的钢丝绳，钢丝绳直径6mm，钢丝绳的拉力不小于800KN。
中间厚度控制采用可移动导梁的形式控制中间摊铺厚度。
4.2.9混合料拌和
混合料用厂拌进行拌和，拌和机械为稳定土拌和机，配备一个水泥罐，和四个进料仓，生产前对各料仓称量装置标定。
采用双卧轴螺旋叶片强制搅拌，能充分地将混合料搅拌均匀，设备计量全部由电脑控制，通过调节四个喂料机的流量，确保混合料的颗粒组成符合配合比要求，水泥计量均能控制在规范的范围内；拌和用水采用饮用水，用水泵抽到拌和楼前蓄水池，再由水泵供应拌和楼用水，水量大小由电控流量阀门控制；施工前，检查场内各处集料的含水量和级配，计算当天的施工配合比，并下发配合比通知单，交由拌和楼拌和施工，根据天气情况，调整实际含水量，外加水与天然含水量的总和要比最佳含水量略高，使混合料在摊铺时的含水量接近最佳值。
成品混合料先装入料仓内，存储至料仓2/3，由漏斗出料装车运输，装车时车辆应前后移动，分三次装料，先装车厢前部，再装车厢后部，再装车厢中间，避免混合料离析。
4.2.10混合料运输
（1）运输车辆采用大型自卸车，运输车辆10辆，在运输过程中需蓬布覆盖，以防水分蒸发过快。
（2）运输车的运量比拌和能力和摊铺速度略有富余，摊铺机前方有2辆运料车等候卸料。
（3）连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10-30cm处停住，不得撞击摊铺机，卸料过程中运料车应挂空挡，靠摊铺机推动前进。
（4）卸料时，先顶起车厢一半，卸完半车料后，再将车厢全部顶起，防止车厢料一次滑落至摊铺机料斗，待全部料卸完后，车辆挂前进档缓慢驶离摊铺机，并对车厢内进行检查，如有少量残余混合料，将混合料倒在指定地点，废弃不用。
（5）车辆绕行过程中，经过路口较多，车辆按照指定线路行驶，在道口处设立交通标志，并由专人指挥交通，指挥人员必须穿着反光背心。
4.2.11混合料的摊铺
（1）两台摊铺机间距5-8m成梯队摊铺，左右两侧安装两根自动找平装置利用走钢丝法摊铺。
（2）摊铺前要洒水保持下承层的湿润，如果气温较高须及时的均匀补充洒水。
（3）摊铺机起步：
摊铺机熨平板下垫松铺厚度的方木先缓慢起步，并用三米铝合金直尺不断检测混合料表面与钢丝绳之间间隙，调整传感器，逐渐达到设定摊铺速度和设计的摊铺厚度。
（4）摊铺过程中摊铺机要调置最佳状态，调好螺旋布料器两端的料位传感器，并使链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相一致，螺旋布料器的料量略高于螺旋布料器中心，以保证熨平板挡板前混合料在全宽范围内均匀分布。
摊铺速度根据拌和楼生产能力控制在1.2-1.5米/分钟。
（5）在施工过程中，遵循拌和能力、运输能力与摊铺机能力相匹配原则，协调各机械的施工功率，杜绝机等料现象出现，运输车辆不能硬碰摊铺机，同时及时清除摊铺机履带下洒落的混合料，保证摊铺机平稳前进，摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。
（6）局部地段粗料过于集中时，允许人工将粗集料铲除，用细集料予以撒铺填补其空隙。
（7）摊铺机的螺旋布料器应有三分之二埋入混合料中。
摊铺机安装、操作时应采取防止混合料离析措施，如降低布料器前挡板的离地高度。
在摊铺机后面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。
4.2.12碾压
（1）压实成型施工要点
①碾压时，压路机轮迹应重叠1/2轮宽。
碾压时驱动轮朝向摊铺机方向、由路边向路中、先轻后重、先下部密实后上部密实、低速行驶碾压的原则，压路机倒车应自然停车，无特殊情况，不许刹车；换档要轻且平顺，不要拉动基层。
在第一遍初步稳压时，倒车后尽量原路返回，换档位置应在已压好的段落上，在未碾压的一头换档倒车位置错开，要成齿状，出现个别拥抱时，专配工人进行铲平处理。
②压路机应以均匀的速度碾压。
压路机适宜的碾压速度初压、复压、终压及压路机的类型而别，压路机碾压时的速度，初压为1.5km／h～1.7km／h，复压、终压应为1.8km／h～2.2km／h。
③碾压段长度控制在50-80m。
碾压段落层次分明，设置明显的分界标志。
④在碾压过程中，如出现局部弹簧及时挖出换料，如出现松散、起皮现象，人工找平后重新进行整平碾压。
⑤在碾压过程中，为减少压路机粘轮情况出现，在压路机钢轮上成对角斜拉一条直径12左右的钢丝绳，刮除钢轮上黏附的水稳集料。
最后皮轮压路机终压时，皮轮喷水进行碾压，根据天气情况及表面干燥程度调整皮轮压路机的喷水量。
⑥边部碾压，终压完成后，采用一台小型振动压路机对边部进行补压，来回碾压一遍，碾压时喷水碾压，碾压完成后，人工用带长柄的铁板工具将基层边坡拍打密实，并将边线修整平顺。
⑦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。
⑧成型后立即组织验收（标高、宽度、横坡、压实度）。
（2）压路机碾压方式
①初压：
采用钢轮振动压路机与轮胎压路机一前一后组合，同进同退，各静压1遍；
②复压：
弱振动碾压：
采用钢轮振动压路机与轮胎压路机一前一后组合，同进同退，各碾压1遍；强振动碾压：
重型振动压路机碾压4遍；
③终压：
双钢轮压路机静压1遍，如有明显轮迹再碾压1遍，直到无明显轮迹。
4.2.13接缝处理
横缝应与路面车道中心线垂直设置，接缝断面应是竖向平面。
其设置方法：
在靠近接头断面处，用3米直尺沿纵向位置，在铺筑层端部的直尺呈悬臂状，以铺筑层与直尺接触处定出接缝位置，拉沿线划出一条直线，用人工切齐后铲除；继续摊铺时应将铲切时留下的残渣扫干净，洒上少量水，摊铺熨平板从接缝后，垫上相应松铺厚度的垫块，起步摊铺；碾压时用振动压路机进行横向压实，从先铺基层上跨缝逐渐移向新铺基层（稳压），然后压路机从接缝位置开始向前推进，沿纵向方向进行碾压。
注意施工时，超过两小时停机后，必须将摊铺机移开，并设置施工缝，设置方式同上。
4.2.14养生及交通管制
每一段碾压完成后应立即开始养生，不得延误。
并用土工布覆盖。
在整个养生期间（大于7d）都使水泥稳定碎石层保持潮湿状态，养生结束后，必须将覆盖物清除干净。
在养生期间未采用覆盖措施的水泥稳定碎石层上，除洒水车外，应封闭交通。
在采用覆盖措施的水泥稳定碎石层上不能封闭交通时，应限制重车通行，其它车辆车速不得超过30km/h。
第五章、材料与设备
5.1材料
5.1.1水泥
所用水泥要符合国家技术标准要求，初凝时间不得小于3h，终凝时间宜在6h以上。
快硬水泥、早强水泥或者已受潮变质的水泥不得使用。
5.1.2集料
集料采用4个不同规格的粗细集料。
集料分档为0～2.36mm，2.36～4.75mm，4.75～13.2mm，13.2～31.5mm；粗集料压碎值不大于25%，集料各档级配应根据级配范围的要求合理控，0-2.36mm集料的0.075mm通过率采用石灰岩时为0-15%。
5.1.3水
拌和用水采用洁净饮用水。
5.2机具设备
5.2.1水泥稳定碎石基层施工的主要机械设备
施工时要配备足够的拌和、运输、摊铺、压实等施工设备及配件，开工前做好保养、试机工作，避免在施工期间发生有碍施工进度和质量的故障。
水泥稳定碎石基层施工的主要机械设备配备见下表：
表2水泥稳定碎石基层现场施工机械设备
设备名称
单位
型号
数量
拌和楼
套
WBS-500
1
摊铺机
台
LTU925
2
单钢轮压路机
台
徐工220
2
双钢轮压路机
台
16T
1
胶轮压路机
台
XP261
1
自卸车
台
20t东风
10
装载机
台
ZL50
2
洒水车
台
1
发电机
台
120KW
1
地磅
台
60T
1
挖掘机
台
200型
1
5.2.1现场施工的主要检测仪器
水泥稳定碎石基层施工前要对检测仪器等设备进行标定，并建立工地试验室，检测仪器设备见下表：
表3水泥稳定碎石基层施工试验设备
检测室
仪器设备名称
仪器规格
数量
集料室
电子天平
0～5kg，精度0.1g
1台
标准筛
1套
烘箱
0～300℃，精度1℃
2台
游标卡尺
0～150mm
1台
台称
50kg
1台
水泥室
雷氏夹测定仪
1套
沸煮箱
1台
水泥净浆搅拌机
1台
标准法维卡仪
1台
水泥恒温恒湿养护箱
50℃/100，精度1℃/1%
1台
无机结合料室
压力机
最大荷载不大于200kN
1台
液压脱模器
1台
测钙仪或滴定设备
1套
振动压实成型机
1台
电子秤
0～30kg，精度1g
1台
电子天平
0～15kg，精度0.1g
1台
电子天平
0～4kg，精度0.01g
1台
养生室
养护室
（自动恒温恒湿控制）
50℃/100，精度1℃/1%
1台
现场检测室
取芯机
10kW
1台
灌砂仪
灌砂筒直径≥15cm
2套
电子秤
0～30kg，精度1g
2台
第六章、质量控制
6.1内场质量控制
6.1.1碎石材料按照2000m3不小于2组的检测频率进行压碎值、含泥量、含水量、针片状含量及筛分等试验检测，保障合格材料的进场。
6.1.2水泥进场按照每批次或者每200T的检测频率进行细度、安定性、强度、凝结时间等试验的检验，不合格材料不予使用。
6.1.3严格控制施工配合比，在施工前必须对场地内原材料进行含水量、筛分试验的检测，根据试验结果，调整施工配合比，并严格按照施工配合比进行配料拌和。
6.1.4开始拌和后，按规定取混合料试样检查级配和水泥剂量，随时在现场检查配合比，含水量是否发生了变化，始终保持现场混合料处于最佳级配状态。
6.2现场质量控制
严格施工放样、运输、摊铺、碾压、养生的各道施工程序，每道施工工序质检员都严格监督，尤其控制混合料的含水量、压实度、基层的平整度、厚度、平面尺寸等。
水泥用量除用滴定法检测水泥剂量要求外，还必须进行总量控制检测。
即要求记录每天的实际水泥用量、集料用量和实际工程量，计算对比水泥剂量的一致性。
6.3质量管理
成立质量管理机构，明确各部门的质量责任，各部门相互协调，层层落实，确保质保体系的正常运作，施工前做好开工条件的准备工作，做好开工报告的审批，配合比设计的审批工作，施工前做好技术交底工作，所有参加施工人员清楚掌握施工的特点和要素，真正做到心中有数，确保施工过程中的准确性和规范性。
6.4验收技术指标
成型后的水泥稳定碎石基层的表面应平整密实，无浮石、弹簧现象，无明显压路机轮迹。
水泥稳定碎石基层质量控制要求见下表：
表4水泥稳定碎石基层验收技术指标
检查项目
要求值或
容许误差
质量要求
频率
方法
压实度
（%）
基层≥98%
底基层≥96%
符合技术规范要求
每200m每车道2处
每处每车道测一点，用灌砂法检查
平整度
（mm）
8
平整，无起伏
每200米2处，每处连续10尺
用3m直尺连续量10尺，每尺取最大间隙
纵断高程
（mm）
+5，-10
平整顺适
每200米4个断面
每断面3-5点用水平仪测量
厚度
（mm）
+5，-8
均匀一致
每200m每车道1处
每处3点，路中及边缘任选坑丈量
宽度
（mm）
不小于设计值
边缘线整齐，顺适，无曲折
每200m测4处
用钢尺量
横坡（%）
±0.3
每200米4个断面
用水平仪测量
水泥剂量
（%）
±0.5%
每台拌和机每天1～2次
EDTA滴定，以6个试样的平均值评定
级配
符合规范范围
每台拌和机每天1～2次
水洗筛分，
以2个试样的平均值评定
无侧限
抗压强度
符合设计要求
符合设计要求
每一工作班或每2000m2成型1次
7天浸水抗压强度
含水量（%）
+0.0%～+2.0%
最佳含水量
异常时随时检测
烘干法
第七章、安全生产措施
7.1加强对工程施工的安全管理工作
遵守招标文件、合同和政府有关安全生产的规章制度，施工负责人对本单位的安全工作负责，要做到有针对性和详细安全交底，提出明确安全要求，并认真监督检查。
对违反安全规定冒险蛮干的要勒令停工，严格执行安全一票否决制度。
7.2加强机械设备安全技术管理
机械设备的操作人员和起重指挥人员做到经过专门训练，并考试合格取得主管部门颁发的特殊工种操作证后方可独立操作。
7.3施工现场有健全电气安全管理责任制度和严格的安全规程
7.3.1电力线路和设备的选型需按国家标准限定安全载流量，所在电气设备的金属外壳做到具备良好的接地或接零保护，所有的临时电源和移动电具安装有效的漏电保护装置，做到经常对现场的电气线路、设备进行安全检查，对电气绝缘、接电零电阻和漏电保护器是否完好，指定专人定期测试。
7.3.2施工现场应设置安全警告牌，专人疏导指挥车辆，进入施工现场须戴好安全帽。
7.3.3建立安全检查制度，工区专职安全员负责对现场施工人员进行安全生产教育和对安全制度的学习，组织定期安全检查，发现问题及时整改，执行按月评比，增强全体职工安全意识和自我保护观念。
7.3.4针对本工程特点，施工外部和内部环境以及业主有关要求，制定各工序具体的安全技术交底，并履行签字手续，下达作业计划的同时下达安全防护要求。
7.3.5在施工区域和
升级会员 