水泥稳定碎石基层全厚式施工关键技术

ROAD CONSTRUCTION AND MACHINERY I  道路施工与机械 1

文章编号:1000-033X(2013)09-0063-03

水泥稳定碎石基层全厚式施工关键技术

刘国忠

(河南省公路工程局集团有限公司,河南郑州450052)

摘要:对水泥稳定碎石基层全厚式施工中的设备选型及关键技术进行研究,并提出该施工工艺中存在的问题及解决方法。工程实践表明,施工中只要控制好关键技术,水泥稳定碎石基层全厚式施工能够达到理想的效果。

关键词:水泥稳定碎石基层;全厚式施工;关键技术;设备选型

中图分类号:U416.04 文献标志码:B

o引言

水泥稳定碎石材料用作高等级公路路面基层时,厚度一般都为34~40 cm,需分层铺筑。《公路路面基层施工技术规范》(JTj 034—2000)规定:基层分层施工时,下基层成型、碾压完毕后,至少需要养生7 d后才可铺筑下一层。但工程实践表明,这种施工方法存在一定的问题和弊端,如:整体性差、双机联铺生产率低、平整度差以及拼缝离析严重等。

水泥稳定碎石基层全厚式施工(上、下基层整体全幅一次摊铺)成功解决了上述问题,目前该技术已在云南、广东、江西、内蒙和河南等省份推广应用。从对这项技术的应用效果来看,大厚度水泥稳定碎石基层全幅施工是可行的,达到了预期的目的,解决了并机分层摊铺的诸多问题,代表未来水泥稳定碎石基层施工的发展方向⑴。

本文主要介绍水泥稳定碎石基层全厚式施工的关键技术,及其存在的问题及解决办法。

1石料的质量控制与管理

石料的质量是决定水泥稳定碎石基层全厚式施工的最关键要素之一[2],控制措施如下。

(1)石料厂家经优选后采用固定的厂家供应固定标段的方法,为防止施工单位从社会上进料,所有的材料款一律由合同单位委托业主向石料厂家直接付款。

(2)业主派石料监理,施工单位派专职的石料管理员进驻石料场,每天的产量、规格、质量以及出料等信息实行日报,以加强动态管理。

(3)加大对进场石料的抽检力度,加强进场石料的管理,不同品种、不同批次的石料不得混放。

(4)制定专项的石料卸料、堆料和上料工艺。

(5)细集料要搭建防雨棚。

2设备的选型及匹配

水泥稳定碎石基层全幅全厚施工的机械种类与基层常规的双机分层施工一致,为拌和机、摊铺机、运输车、压路机、手持夯及洒水车等。

2.1摊铺机

目前能满足大厚度(虚铺40~60 cm)摊铺要求的只有陕西中大DT系列摊铺机,压实后的基层厚度为36 cm左右。

双向四车道高速公路基层全厚、全幅摊铺施工宜选用DT1300或DT1400多功能摊铺机。双向六车道高速公路基层全厚、全幅摊铺施工宜选用DT1600多功能摊铺机。

2.2拌和机

大厚度基层全幅施工的机械匹配原则是:以摊铺机为主导机械,根据最佳摊铺速度下的摊铺机吞料量确定拌和机的型号;根据摊铺速度、摊铺宽度确定碾压机械的型号和数量。

DT系列摊铺机的最佳摊铺速度为1. 5~2. 5 m/min,据此计算满足这一最佳作业速度所需要的水泥稳定碎石混合料用量。

2.2.1  双向四车道高速公路

双向四车道高速公路基层厚度按36 cm计算,基层宽度按12. 5 m计算,摊铺机速度为90~150m . h-1 ,压实后的基层体积为400~670m3 ,压实后的混合料密度按2.4 t/m3计算,每小时约需混合料 970~1620 t。

这是理论上的混合料需求量,实际施工中考虑不可见因素和生产效率问题,实际上平均每小时混合料需求量约为1000 t左右。

一般情况下,一个高速公路路面标段在10~20km,考虑到工期因素,实现大厚度基层全幅摊铺,2台产量为400t·h-1或500 t·h-1的拌和机便可满足要求。

2.2.2  双向六车道高速公路

双向六车道高速公路基层厚度拟按36 cm,基层宽度按16 m计算,摊铺速度同上,理论上每小时约需混合料1220~2016 t。

考虑到总的作业生产率和施工中的客观因素,正常工期下10?20 km的路面标段配置2套产量为500 t . h—1或600 t . h_l的拌和机可满足基层大厚度全幅摊铺施工要求。

2.3压路机

压路机的配置由摊铺机的摊铺宽度和摊铺速度决定,摊铺机速度以2 m ? min—1计,压路机的配置如下。

(1)双向四车道高速公路大厚度全幅摊铺压路机需配置32 t振动单钢轮压路机1台、22 t进口振动单钢轮压路机1台、20 t振动单钢轮压路机1台和30 t胶轮压路机1台。

(2)双向六车道高速公路大厚度全幅摊铺压路机需配置32 t振动单钢轮压路机2台、22 t进口振动单钢轮压路机1台、20 t国产振动单钢轮压路机1台和30 t胶轮压路机1台。

3模板

由于大厚度摊铺时要使用32 t的超大吨位压路机,激振力达到81 t,由此引起的侧向力很大,容易引起模具变形,因此要求模板的刚度大、变形小。在河南进行的几条高速公路大厚度水泥稳定碎石基层施工中,使用32 t压路机开振碾压时,不但引起模板侧向变形,还造成了模板的上下跳动,所以要确保模板的稳固。

模板用钢模、木模均可,但从使用效果上看,木模更佳,在木模的内侧用铁皮包裹,拆模后基层材料表面光滑。模板的顶面与基层的设计标高应一致,无论是木模或钢模均要使用双排钢杆固定,否则无法抵御强大的激振力。

如图1所示,木模固定在路床上,高度(厚度)为基层与底基层厚度之和,宽度不小于25 cm,钢钎双排固定,一排固定在木模的外侧,一排固定在木模的孔内(木模打孔后沉人钢管套)。钢模采用型钢制造(一般为槽钢),要求双排钢钎固定(图2),如果采用上下2根18号槽钢对焊成一体的结构,则总体刚度偏小,外侧画定钢钎 模内固定钢钎还要用其他方法进行加固以增强刚度,减少变形。

4松铺系数

松铺系数主要由混合料级配和摊铺机的夯锤力量决定,悬浮密实型混合料的松铺系数较骨架密实结构混合料略大一点;摊铺机的夯锤力量越大,松铺系数越小。

河南几条高速公路在水泥稳定碎石大厚度摊铺中,松铺系数为1. 35左右,比双层摊铺的松铺系数要大很多,因为摊铺厚度增加.而摊铺机的夯锤力量没有增大,所以松铺系数要增大。

5平整度

采用DT系列摊铺机全厚式全幅摊铺比双机分层摊铺平整度更高,原因如下。

(1)全幅摊铺时避免了双机联铺时的接缝离析,平整度提高。从以往摊铺可以发现,双机联铺时接缝处离析严重,离析带骨料多,压实后凸出,使平整度下降。

(2)全幅摊铺时整幅基层松铺系数一致。双机联铺时由于两台摊铺机的松铺系数不一致,很难做到两幅标高一致,往往以中缝为界,一边高，一边低，平整度大大降低。

(3) DT系列摊铺机摊铺的混合料均匀。摊铺均匀的混合料压实后平整度高,采用DT系列摊铺机,抗离析效果好,混合料均匀,克服了双机联铺时产生的横向离析、纵向离析、垂直离析和片状离析等现象。

6防止表面石料振碎

由于采用超大吨位的振动压路机碾压,如果碾压工艺不当会造成表面石料破碎,但如果采用激振力由小到大逐渐增加的方法,并配合适当的振动频率变化,就可摸索出一套科学的碾压工艺。从河南几条高速公路基层的施工看,振碎表面石料是完全可以避免的。

7存在的问题及解决措施

7.1松铺系数控制困难

水泥稳定碎石大厚度摊铺时,因为摊铺厚度增加,而摊铺机的夯锤力量没有增大,松铺系数就要相应增大,但对于具体应增大多少缺乏成熟的经验。由于基层采用一次成型,没有二次补救的机会,标高和厚度都要比较准确。所以在大面积施工前要做好试验段,确定准确的松铺系数。

7.2模板固定困难

由于大厚度摊铺时使用32 t的超大吨位压路机,激振力达到81 t,由此引起的侧向力也很大,非常容易引起模具变形。所以施工时要在模板固定上多想办法,多备几套方案。

7.3压实度检测难度大

压实度是水泥稳定碎石施工时控制工程质量的有效手段,在试验时出现了压实度“合格”但取芯有缺陷的情况。试验时振压到第5遍时用灌砂法检测压实度,部分芯样已达到合格标准,但取芯时空隙大,底部有松散,说明压实度检测方法不合理。经分析是因为灌砂法的结果是各部位压实度的平均值,如果上面部分压实度超百,下面部分压实度不够,就会出现平均压实度合格的现象[3]。所以水泥稳定碎石基层全厚式施工在没有科学的检测手段时要以过程控制为主,重点控制碾压遍数。

8结语

水泥稳定碎石基层全厚式施工解决了并机分层摊铺的诸多问题,代表未来水泥稳定碎石基层施工的发展方向。工程实践表明,施工中只要控制好关键技术,水泥稳定碎石基层全厚式施工能够达到理想的效果。

参考文献:

[1 ]张红春.水泥稳定碎石基层施工新技术[M].北京:中国科学技术出版社,2007.

[2]丛卓红.闫红光.郑南翔.水泥稳定碎石用硬质砂岩关键性指标[J].民安大学学报:自然科学版.2011,31(5):12-17.

[3 ]张红春.骨架密实路面理论及配套的施工技术[M].北京:人民交通出版社,2010.