抗裂型水稳基层施工技术
摘要：水泥稳定碎石基层是一种半刚性路面结构，作为沥青混凝土的下承层，具有裂缝少、整体性强、承载能力高、刚度大、水稳性好、经济等特点而被广泛运用于高等级公路。本文通过对泗县至宿州高速公路施工抗裂型水稳基层的经验进行总结，重点介绍了抗裂型水稳基层施工及质量控制的方法。
关键词：抗裂型水稳基层 施工混合料 摊铺机 压实度 最佳含水量 碾压质量控制
泗(县)至许(昌)高速公路宿州段全长92.470公里，项目为双向四车道，设计时速为120公里/小时，路基宽28米，路面宽23.5米，全线采用沥青混凝土路面。该项目是连接苏皖豫三省的省际通道，是安徽省“四纵八横”高速公路网规划中的“横二”，是国家高速公路网的补充与加强。其建设对促进中部地区崛起，实施安徽省东向发展战略，加快皖北发展，带动沿线的经济和社会发展具有重要而现实的意义。
抗裂型水泥稳定基层由于具有裂缝少、整体性强、承载能力高、刚度大、水稳性好、经济等特点而被广泛运用于高等级公路路面的基层或底基层。泗(县)至许(昌)高速公路宿州段基层施工均采用抗裂型水泥稳定碎石基层。
一．抗裂型水泥稳定碎石概念
连续级配粗集料形成相互嵌挤的骨架，以水泥及细料填充骨架的空隙，形成一种骨架嵌挤密实结构的无机结合料。其特点是：
（1）集料自由运动、压密；
（2）内摩擦阻力和结合料与骨料的粘结力是强度主体；
（3）粗骨料多，骨架―密实型结构；
（4）室内成型模拟现场碾压，代表性强；
（5）4.75mm通过率降低，粗集料比例增加，可形成骨架密实结构；
（6）19mm～4.75mm集料所占比例较大，粗集料级配合理，可减少离析；
（7）0.6mm以下粉料含量相对较低，能大幅度提高半刚性材料的抗裂能力；
（8）级配为骨架密实结构，强度高；
（9）普通硅酸盐水泥，水泥剂量低；
（10）采用振动成型法进行最大干密度和最佳含水量选择；
（11）采用振动成型法进行无无侧限抗压强度成型；
（12）施工工艺更加重视基层压实。
二．混合料组成设计
水泥稳定材料的组成设计包括：根据规定的材料指标要求，通过试验选取合适的集料和水泥；确定合理的集料配合比例、水泥剂量、混合料的最佳含水量和相应的最大干密度。合理的水泥稳定碎石组成必须达到强度要求，具有较小的温缩和干缩系数（现场裂缝较少），施工和易性好（粗集料离析较小）。
2.1．材料要求
（1）水泥
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥都可用于拌制水泥稳定碎石混合料，宜采用32.5或非标号的缓凝水泥，不宜采用早强水泥，受外界影响而变质的水泥不得采用。水泥各龄期强度、安定性等应符合规定；水泥初凝时间应不小于4小时、终凝时间不小于6个小时。
采用散装水泥，在水泥进场入罐前，要停放七天，安定性合格后才能使用；夏季高温作业时，水泥温度不能高于50℃，否则，应采用降温措施。
（2）碎石
碎石的最大粒径为31.5mm，宜按粒径19.0mm～31.5mm、9.5mm～19.0mm、4.75 mm～9.5mm、2.36 mm～4.75mm和0～2.36mm五种规格备料。
碎石压碎值应不大于28%，粗集料针片状含量宜不大于15％。5#料中（石屑）0.075mm通过率应不大于18%；碎石中小于0.6mm的颗粒必须做液限和塑性指数试验，要求液限小于28%，塑性指数小于9。有塑性指数时，小于0.075mm的颗粒含量不应超过5%；无塑性指数时，小于0.075mm的颗粒含量不应超过7%。合成碎石的颗粒组成应符合表1的规定。
表1抗裂型水泥稳定碎石混合料中合成碎石的颗粒组成
级配 通过下列筛孔(mm)的重量百分率(%)
（3）水
凡饮用水皆可使用，遇到可疑水源，应委托有关部门化验鉴定。
2.2．混合料组成设计
（1）取工地实际使用的碎石，分别进行水洗筛分，按颗粒组成进行计算，确定各种碎石的组成比例。要求组成混合料的级配应符合表1的规定，且4.75mm、2.36mm、0.075mm的通过量应接近级配范围的中值。
（2）取工地使用的水泥，按不同水泥剂量分组试验。一般水泥剂量按2.5%～4.5%范围，分别取4～5种比例（以碎石质量为100）制备混合料（每组试件个数为：偏差系数10％～15％时9个，偏差系数15％～20％时13个），用振动压实法确定各组混合料的最佳含水量和最大干密度。如无振动成型设备，可用重型击实试验，其最大干密度取值应在重型击实试验基础上乘以转换系数，转换一般为1.02～1.04，如目标配合比设计已进行对比试验，应采用目标配合比确定的转换系数。
（3）为减少基层裂缝，应做到三个：在满足设计强度的基础上水泥用量；在减少含泥量的同时，细料、粉料用量；根据施工时气候条件含水量，含水量宜不超过最佳含水量的1%。
（4）根据确定的最佳含水量，拌制水泥稳定碎石混合料，按要求压实度（重型击实标准，98％）制备混合料试件，在标准条件下养护6天，浸水一天后取出，做无侧限抗压强度。
（5）水泥稳定碎石试件的标准养护条件是：将制好的试件脱模称重后，应立即用塑料薄膜包覆，放入养护室内养生，养护温度为20℃±2℃。养生期的最后一天（第七天）将去掉薄膜试件浸泡水中，在浸泡水之前，应再次称试件的质量，水的深度应使水面在试件顶上约2.5cm，浸水的水温应与养护温度相同。将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水，并称试件的质量。前六天养生期间试件水份损失应不超过10g，超过此规定的试件，应予作废。
（6）水泥稳定碎石7天浸水无侧限抗压强度代表值R代应不小于设计值，设计值由施工图设计确定。同时应进行采用静压法成型7天浸水无侧限抗压强度试验，强度代表值不应小于3.0MPa。
（7）试件室内试验结果抗压强度的代表值按下式计算：
（8）取符合强度要求的最佳配合比作为水泥稳定碎石的生产配合比，用振动击实成型法求得最佳含水量和最大干密度，经审批后，以指导施工。
三．摊铺
3.1.下基层摊铺施工前将下承层顶面的杂物、浮土清除干净，并洒水湿润。
3.2.松铺系数按照试验段总结的松铺系数进行控制。摊铺机采用两台ABG423摊铺机梯进摊铺，每台摊铺机作业宽度为6.5m，前后相距5～10m梯队排列式同时向前摊铺。在施工过程中要保证两台摊铺机前进速度、振动频率、松铺系数、松铺厚度、横坡度和平整度一致。
前一台摊铺机使用一侧钢丝基准线控制标高，中间采用底托支撑铝合金支架控制标高。第二台摊铺机以一侧的钢丝基准线控制标高，另一侧走滑撬控制横坡，滑撬放在第一台摊铺机摊铺好未碾压的混合料上，摊铺宽度应与先摊铺层搭接20cm，以保证两次摊铺接缝处的紧密。摊铺机两侧控制摊铺厚度的传感器搭在钢丝上随摊铺机匀速滑动，并设专人看管，以防滑落导致摊铺厚度突变进而影响平整度。
3.3.根据摊铺速度、厚度和宽度等因素调整好摊铺机夯锤频率，夯锤振级调至3.5级，其振动力大于8T，以保证碾压前摊铺的混合料有足够的密实度。
3.4.把螺旋送料器调整到最佳状态，使螺旋送料中混合料的高度将螺旋送料器直径的2/3埋没，避免离析和大料沉底现象发生。
3.5.摊铺施工时，为保证最大限度的减少对平整度的影响和摊铺的连续，在摊铺机前至少有3～5台运输车辆等待卸料。
3.6.开始摊铺3-6m长时，应立即检测摊铺面的标高和横坡，不符合设计要求时，应及时调整高度和横坡直到合格，再进行摊铺。正常施工时，摊铺机每前进10米，检测人员应检测一次摊铺机的标高、横坡。并做好虚铺厚度记录。摊铺后如有粗细集料集中、离析现象，应用人工挖除，并补充均匀的混合料；局部低洼处严禁薄层贴补，应翻松表面后添加混合料重新整平一并碾压。
3.7.摊铺时保持匀速摊铺，根据拌和能力确定摊铺速度，现场摊铺速度控制在1.0m/min，摊铺机前设专人指挥倒车，使运输车辆慢速退至摊铺机前，并严防车辆撞击摊铺机，确保了摊铺面的平整度。
四．碾压成型
混合料经摊铺、整型后，立即在全宽范围内进行压实。两侧碾压时尽量
紧贴钢模。摊铺机摊铺出一个压实段（60m左右）时，立即进行碾压成型工序。压实采用二台YZ18J型及三台XSM220型振动式压路机和一台XP261胶轮压路机配合碾压。
4.1.压实原则：先稳压、后振压、再静压，直线段由两边向中间，曲线段由内侧向外侧碾压。
4.2.先用YZ18J型振动式压路机不开振动静压一遍，再低频振动碾压一遍；XSM220型振动式压路机高频振动碾压五遍后确保压实度达到98%以上,满足设计要求。
4.3.最后用XP261型胶轮压路机静压2遍，消除表面轮迹。
4.4.水泥稳定碎石从加水拌和到压实成型控制在2h内完成。压路机的行走速度均控制在既定要求范围内：稳压阶段1.5-1.7Km/h；压实阶段1.8-2.2Km/h；光面压实阶段1.8-2.2Km/h左右。
4.5.压实完成后立即进行压实度检查，对于个别达不到压实度要求的部位马上补压，直至达到要求为止，所有碾压施工均控制在拌合料加水拌和后2小时内，满足规范要求。
4.6.平整度控制。压实完成时用3m直尺检查平整度，发现不符合要求的地方及时处理。
4.7.薄弱位置的碾压。
在桥涵两端路面基层和桥头搭板的接头位置，水泥稳定碎石碾压时，将压路机平行并紧贴搭板碾压，并以此向外侧错轮碾压；在压实度达到设计要求后调头碾压另一侧。碾压过程中设专人指挥，以求水稳边缘碾压到位。
五.接缝
5.1摊铺结束后，人工把末端混合料弄整齐，紧靠混合料放置方木，方木与水泥稳定碎石混合料压实厚度同高。
5.2方木的另一侧设支撑，保证在碾压时不移动变形。
5.3按碾压顺序和碾压遍数将此部分混合料碾压密实，直至满足要求。
5.4碾压结束后，用3m直尺检测末端平整度，对于平整度最大间隙大于5mm的部位全部切除并清扫干净，为下次施工做好准备。
5.5压路机在每天的施工结束后开到下承层上过夜。在第二天作业前，压路机开到已碾压完毕的作业面上同时将方木除去，并将拟进行摊铺的下承层顶面
清扫干净和洒水湿润；摊铺机返回到已压实层的末端，重新开始摊铺混合料。
六．养生及交通管制
水泥稳定碎石基层碾压完成后，及时养生，养生方法采用土工布覆盖洒水养生。养生时间不少于7天。在压实成型段两端设立明显标识和路障，养生期内封闭交通，除洒水车辆外禁止一切车辆通行。
七．结束语
本工程针对抗裂型水泥稳定碎石基层的原材料选择、配合比设计、混合料的摊铺、碾压、接缝处理及养生等进行了总结，对施工中的各个环节采取了有效的控制措施，在防止和减少裂缝发生上取得了良好的效果，有效地介绍了沥青混凝土面层反射裂缝的发生，从而保证了高速公路整体的工程质量。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。