高速公路路面大厚度水稳基层施工工法.docx
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高速公路路面大厚度水稳基层施工工法
高速公路路面大厚度水稳基层施工工法
一、前言
水泥稳定碎石基层已成为高速公路的主要结构形式，基层是一条公路的受力承载骨架，是路面的主要承重层，具有整体性强、承载力高、刚性大、水稳定性好的优点，它的质量优劣直接影响到道路建成通车后的路用性能和使用寿命。
我国公路现有的水稳基层绝大部分是20cm厚，已经不能满足行车荷载要求，大厚度水稳基层将是今后的重要发展趋势。
由中铁五局二公司施工的河北省涿州（京翼界）至石家庄公路改扩建工程，采用了大厚度水稳基层施工工法。
并取得了较好的质量和经济效益，经总结形成本工法。
二、工法特点
大厚度大宽幅水稳层一次性摊铺碾压成型，避免了纵向裂缝，基层将形成一个整体的板块结构，其抗拉伸、抗冲击强度可以显著提高，并可以有效的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。
大厚度大宽幅水稳基层单机作业，减少了现场的作业人员和施工操作环节，机械设备的利用率得到很大提高；施工工序减少，机械的调迁也相应的减少，水稳基层养生的费用得到节省，尤其在贫水区施工，效益更加显著；
大厚度大宽幅水稳基层对于提高公路路面质量，延长公路寿命有重大的意义。
三、工艺原理
水稳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合搅拌，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擦阻力，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他矿物质发生硬凝反应和碳化反应，从而增大了水稳基层的强度。
四、施工工艺流程及施工准备
4.1施工流程图
确定施工方案
工程师审批
下承层交验合格并经工程师验收
原材料进场报验
整理下承层
完成配合比设计并报工程师审批
测量定样放线
根据设计配合比调试拌合楼直至满足生产要求，并报工程师认可
打出路肩线
装载机装料于各料斗
培路肩土
调整调速电机控制配合比
放样基准线
两侧设置钢钎挂
钢绞线控制标高
拌缸充分拌和
摊铺机就位
混合料卸于自卸车
卸料摊铺机上
运输
摊铺
碾压
振动压路机稳压、振动压路机振压、胶轮柔性碾压、三轮压路机静压
质量自检
小修处理
报验
进行下道工序
4.2施工准备
4.2.1主要施工技术人员配置情况
主要施工技术人员配置表1
岗位
人数
主要负责事项
施工负责人
1
负责施工全面工作，包括控制进度、质量、人员
技术员
1
全面负责现场技术工作，配合质检人员进行现场质量控制及内业资料全面工作
现场负责人
1
现场机械调度、施工安排及报验
质检员
1
全面负责现场施工的质量检查、监督、验收及监理报验工作
测量员
2
控制高程及厚度
试验员
2
检测压实度等试验工作
安全员
1
负责现场安全文明施工
机械操作员
21
施工机械操作
普通工人
16
负责现场划线、打钢钎、培土路肩、辅助摊铺等零散工作
4.2.2主要机械设备配置情况
主要机械设备配置表2
序号
机械名称及型号
数量
备注
1
800型稳定土拌合楼
2座
2
运输车辆
20辆
3
装载机
5台
4
中大DT1600摊铺机
1台
5
中大37t胶轮压路机
1台
6
中大36t振动压路机
1台
7
25T三光轮压路机
1台
8
14t双钢轮
1台
9
东风12t洒水车
1辆
10
DRESSER平地机
1台
11
小挖机
1台
12
试验、测量仪器
满足现场检测需要
已标定完毕
13
22t单钢轮压路机
1台
备用
4.2.3原材料准备
1）严把原材料准入关，坚决杜绝不合格原材料进场。
原材料进场需严格按照规定的频率进行质量检验。
材料堆放场地应平整无杂物，场地严格按照标准化要求硬化处理，排水系统完善。
2）各种集料分级堆放，料墙坚固，符合场地标准化建设要求，料墙高度满足集料堆码要求，严防窜料现象发生。
3）集料严格堆放成梯形断面，上顶面应平整，并进行覆盖。
4）用水一般采用人畜能饮用的水。
4.2.4配合比设计
1）矿料级配
水泥稳定碎石的组成设计包括原材料质量检验，矿质混合料级配组成设计，确定必需的水泥剂量和混合料的最佳含水量等。
水泥稳定碎石级配见下表。
拌合厂开始生产前，应根据现场集料进行设计配合比复验，复验合格的配合比作为标准配合比控制生产。
层位
通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）
31.5
26.5
19.0
16.0
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.075
底基层（基层）
100
90~
100
78~
88
68~
78
48~
58
30~
40
21~
28
11~
20
8~
15
0~
5
注：
4.75mm的通过率建议的控制点为33-35%
2）混合料的设计
混合料采用振动成型法进行配合比设计。
水泥稳定碎石的7d浸水抗压强度应符合《公路路面基层施工技术规范》相关要求，抗压强度代表值如下：
改扩建段：
底基层：
3.5Mpa≥R0.95≥2.5Mpa；
基层：
4.5Mpa≥R0.95≥3.5Mpa。
为减少底基层、基层裂缝，必须做到三个限制：
在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在减少含泥量的同时，限制细集料、粉料用量；根据施工时气候条件限制含水量。
对不同水泥应分别试验其延迟时间，以确定混合料最晚碾压时间。
3）基层的生产配合比调试
当拌合设备调试完毕、材料组成设计完成后，应进行施工配合比调试。
按设定的施工参数，进行第一阶段试生产，在该过程中不加水泥和水、在皮带上取料筛分，验证级配是否符合设计要求，必要时调整生产参数并做好相关的记录。
在完成第一阶段试生产后，进行第二阶段的试生产。
先按设计配合比掺加水泥和水，然后按标准剂量的±1%调整剂量掺加水泥和水。
分别取样进行含水量测定、水泥剂量测定、标准密度及无侧限抗压强度试验确定施工配合比指导施工。
4.2.5施工工艺
下承层准备→施工放样→混合料拌合→混合料运输→混合料摊铺→混合料碾压→养生→接缝及拼宽位置处理→验收→下层施工。
1）下承层准备
水泥稳定碎石基层施工前必须对其下承层进行检查验收，下承层表面应平整、坚实，具有规定的路拱和横坡，且没有任何松散的材料和软弱点。
下承层必须达到表面平整、坚实，没有松散和软弱点，边沿顺直，路肩平整、整齐。
根据基层的设计宽度，先培好路肩，路肩高度应与基层同厚，路肩用小型机械进行夯实并达到规定的密实度，路肩土与水稳之间采用塑料薄膜隔离，保证混合料不被污染。
水泥稳定碎石施工前，必须对下承层进行彻底清扫，并适量洒水，在施工过程当中，保持下承层表面湿润，以保证上下层之间的结合。
为保证水稳层与旧路的衔接质量，衔接断面在摊铺前涂刷水泥浆。
2）施工放样
在下承层上恢复中线，埋设控制桩，每10米设一桩，同时放出对应断面的边桩。
在两侧打钢钎设基准线，以此来严格控制高程，基准线高程为设计高程加40cm，基准线设立时，10米一个钢钎，钢丝绳要拉紧，保证基准线水平。
3）混合料拌和
水泥稳定碎石混合料采用800T/H的稳定土拌合设备进行拌合，拌合前，对拌合设备进行反复检验调整，使拌合设备计量准确，并经质量技术监督所检定合格。
采用5台ZL-50装载机给料斗上料，开工前对机手进行培训，铲料符合要求，减少上料时的离析现象的发生，供料均匀，不宜过满，避免串料现象发生。
上料时应在同一时间段内，上含水量相近的原材料，避免含水量变化频繁，影响混合料的含水量。
开始正式拌合前，做白料筛分试验，检验碎石混合料级配是否满足要求，如有问题及时调整，严格控制19mm、9.5mm、4.75mm关键筛孔的通过率。
当集料的颗粒组成发生变化时，应重新调整配合比，保证混合料级配符合设计要求。
混合料拌合要均匀，不准有离析现象，根据天气情况，控制含水率稍大于最佳含水率，一般控制在大于最佳含水率0.5-1.5%左右，使混合料运至现场摊铺时的含水率不小于最佳含水率。
上料仓口安装剔除超粒径石料的筛子，各个料仓口加挡板防止混料。
拌合站现场设两名试验员，监测拌合时混合料的含水率和各种集料的配合比，并做好记录，发现异常时及时调整或停止生产。
各料斗配备1-2名工作人员，时刻监视下料情况，并人工帮助下料，保证不出现卡堵现象，否则应及时停止生产，细集料料斗装配振动装置。
4）混合料的运输
根据拌合能力、运输距离及摊铺速度，采用20辆自卸汽车将混合料运至现场，运输时用篷布覆盖运输车，避免水份损失，影响压实及成型效果，同时控制好车速（不大于40Km/h）避免二次离析。
自卸车在拌和站装料时，每卸一斗要挪动一下位置，使其前、后、中依次装料，以避免混合料在装车时离析。
运输车辆出场时，过磅、开具出场单，标明吨位、出场时间、车数编号一式三份，存根磅房留存，混合料到现场后，施工人员查看出场单及粗看混合料的质量，对于时间过长的混合料予以废除，摊铺后签收出场单，并写明摊铺时间。
运输车卸料时，设专人指挥，使运输车在摊铺机前方30cm左右停车，挂空挡，摊铺机前进碰到运输车，由工人敲开运输车后挡门栓，运输车料斗升起，让混合料自然卸到摊铺机料斗中，然后运输车司机与摊铺机操作手密切配合，边前进边卸料，卸料速度与摊铺速度相协调，避免运输车撞击摊铺机以及将混合料卸在摊铺机外面，分三次起斗。
5）混合料的摊铺
采用1台中大DT1600碎石摊铺机全幅摊铺或其它满足要求的摊铺机进行摊铺。
摊铺机就位。
具体做法如下：
在摊铺起点，将摊铺机熨平板升起，按照虚铺厚度将已加工好的枕木放在下面，放置平衡，满足虚铺厚度要求，然后落下熨平板，检查螺旋送料器的运转情况和传感器的灵敏度，保证机械能够正常运转。
在摊铺机前有2~3辆运输车在等候卸料，以保证连续、均匀地摊铺。
卸料时运输车起斗角度应尽量大些，使混合料整体塌落，以避免卸料时产生离析。
摊铺时，速度要均匀，控制在1.5-2m/min，中途不得变速，摊铺不停顿、间断，运料车倒车、卸料尽量连续，不能造成摊铺停机待料；要保持储料室内料位稳定，并使摊铺机的螺旋布料器均衡向两侧供料，螺旋布料器的料位略高于螺旋布料器，满埋螺旋低速输料，使熨平板挡板前混合料在全宽范围内保持一致，避免摊铺层出现离析现象。
在铺料前两侧均设基准线，控制高程。
铺料时，严禁人为对钢丝绳干扰，造成摊铺出的水泥稳定碎石混合料的忽高忽低。
摊铺两侧设专人看管仪器，走到钢钎的地方锁定仪器，让探头绕过钢钎再搭在钢丝上后再开锁让摊铺机自动找平，确保标高，同时采用拉线，随时检测下返高度，以便及时发现问题，及时与摊铺机操作手沟通，进行调整，确保摊铺高程，避免出现波浪式表面。
每台摊铺机前要有2人清理履带前的粒料。
每台摊铺机后设1名工人对摊铺后的表面进行检查，对异常混合料及时换填，并通知前场负责人，便于及时分析异常混合料产生原因，与试验负责人、拌和负责人沟通解决；对粗细集料离析现象，特别是局部粗集料窝要铲除，并用筛子筛细混合料填补。
摊铺机操作手应时时观察混合料的状态，如发现含水量过小、混合料颜色差异性大（水泥含量小）、拌合不均匀等情况，应立即通知现场技术人员处理。
运输车离开时撒在地上的混合料，立即铲除，避免摊铺机履带压在上面而影响摊铺面的平整度。
摊铺机后设1人，用6m直尺检测摊铺面平整度，超过1.5cm时将高出部分铲除用耙处理平整，低的部位，用混合料填补，表层用筛子筛细料，再用木耙处理，确保表面平整、均匀。
水泥稳定碎石混合料在摊铺50～80m长度后，压路机即可在全宽范围内进行碾压。
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，避免出现推移、起皮和漏压的现象。
6）混合料碾压
碾压工艺：
28cm大厚度水泥稳定碎石压实是保证施工质量的关键，必须严格控制。
预压：
（稳压）采用14t双钢轮压路机，外侧留30cm不碾压（防止溜肩），压路机以2.5Km/h行走速度前进静压一遍，振压一遍，每轮重叠30cm，停机接头形成45度梯形碾压一遍，使摊铺好的混合料经预压成稳定状态。
复压：
（密实）采用YZ36吨振动压路机错半轮高幅低频碾压两遍，碾压速度为2.5KM，37T胶轮压路机交叉碾压2遍；
终压：
采用14t双钢轮压路机碾压1-2遍收面；
碾压过程中，可用灌砂法初查压实度，不合格时，重复再压（注意检测压实时间）。
碾压完成后用灌砂法检测压实度。
压路机倒车应自然停车，无特殊情况，不许刹车；换挡要轻且平顺，不要拉动基层。
在第一遍初步稳压时，倒车后应原路返回，换挡位置应在已压好的段落上，在未碾压的一头换挡倒车位置错开，要成齿状，出现个别拥包时，应进行铲平处理。
压路机停车要错开，相隔间距不小于3m，应停在已碾压好的路段上。
严禁压路机在刚完成的或正在碾压的路段上调头和急刹车。
碾压宜在水泥初凝前及试验确定的延迟时间内完成，达到要求的压实度，同时没有明显的轮迹。
混合料自加水开始至碾压完毕不宜超过3个小时，不得超过水泥的初凝时间。
7）养生
水泥稳定碎石混合料碾压完成后及时覆盖土工布洒水进行养生，时间不少于7天，养生期间封闭交通。
8）接缝及拼宽位置处理
在摊铺碾压结束后，在末端做成斜坡，下次开始铺前，将斜坡铲除并检查已碾压密实且高程和平整度不符合要求的末端切成一横向（与路中线垂直）垂直向下的断面，然后再摊铺新的混合料。
新旧基层处，摊铺时摊铺机紧挨台阶边缘，防止大料溜边，减少离析，并配合人工筛细料补平。
新旧基层衔接处不宜碾压，碾压第一遍时留30cm，第三遍时碾压到边，最后采用25t光轮压路机碾压3遍，保证碾压到边，不留死角。
与结构物衔接处采用5t小型压路机进行碾压，保证压实效果。
9）验收合格，进行下一步工序
五、实体质量要求
5.1基本要求
1）粒料应符合设计和施工规范要求，并应根据当地料源选择质坚干净的粒料。
2）水泥用量和矿料级配应按设计控制准确。
3）摊铺时应注意消除离析现象。
4）混合料应处于最佳含水量状况下，用重型压路机碾压至要求的压实度。
从加水拌合到碾压终了的时间不应超过3-4h，并应短于水泥的终凝时间。
5）碾压检查合格后应立即覆盖或洒水养生，养生期应符合规范要求。
5.2、实测项目
水泥稳定类基（底）层检测标准
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
基层
底基层
高速、
一级公路
其他公路
高速、
一级公路
其他公路
1
压实度（%）
≥98
≥97
≥97
≥95
按JTGF80/1-2004附录B检查，每200m每车道2处
2
平整度（mm）
≤8
≤12
≤12
≤15
3m直尺：
每200m测2处×10尺
3
纵断高程（mm）
+5，-10
+5，-15
+5，-15
+5，-20
水准仪：
每200m测4断面
4
宽度（mm）
不小于设计值
尺量：
每200m测4处
5
厚度（mm）
-8
-10
-10
-12
按JTGF80/1-2004附录H检查，每200m每车道1处
6
横坡（%）
±0.3
±0.5
±0.3
±0.5
水准仪：
每200m测4断面
7
强度（MPa）
符合设计要求
符合设计要求
按JTGF80/1-2004附录G检查
8
水泥剂量（%）
±0.5
±0.5
每200m每车道一次，
9
含水量
-1%～+2%
-1%～+2%
每小时
10
拌和均匀性
无灰条、无粗粒团、色泽均匀、无离析现象
随时观察
11
整体性
龄期7～10d时应能取出完整的钻件
龄期7～10d时应能取出完整的钻件
每车道500m或每一作业段取样一次
六、重点、难点注意事项
6.1混合料拌合质量（含水量、水泥剂量、矿料级配）
含水量水稳碎石碾压的关键，当实际含水量W接近最佳含水量（W0）时，压实度才能保证，当W>W0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W为保证含水量合适，应设专人检测和水量，并根据气候情况及时调整拌合含水量。
水泥剂量是水泥稳定碎石强度是否合格的关键，拌合过程当中必须时时检测，并调整设备性能，保证水泥剂量。
为保证水泥剂量，拌合时，水泥剂量宜比设计增加0.5%。
每半天进行一次混合料筛分，保证矿料级配准确，级配发生变化时，计算进行调整。
6.2、混合料的离析
为尽可能减少混合料的离析，要求做到以下几点
1）水稳混合料在搅拌站输出时，应尽量降低出料高度，成品仓应间歇放料。
2）成品仓放料口距运料车厢的垂直距离不宜大于2m，运料车应及时移动前后位置，保证均匀装料，以降低每次装料的堆体高度。
3）运料车辆在运输过程中，应匀速行驶，起步刹车要平稳，路况差时应慢行，避免强烈的颠簸振动。
4）运料车辆在向摊铺机受料斗卸料时，应缓慢均匀地提升车厢，切忌速度太快。
5）摊铺过程中，摊铺机的螺旋布料器应有三分之二埋入混合料中，应使螺旋布料器均匀地运转，切忌或快或慢。
在摊铺机后面应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。
6）人工找平时，应扣锹布料，切忌扬锹远抛，同时，刮爬拖动的次数不大于2次。
6.3、平整度
水稳基层的平整度事关面层施工质量，如果控制不好，一方面会影响面层的平整度，另一方面会造成面层的厚度难以控制。
为保证水稳层平整度，要求做到以下几点：
1）水稳基层的下承层必须达到规定的平整度要求后，才能进行水稳基层的摊铺，若下承层表面是平整度很差的波浪状，则势必会反射至基层表面，而造成基层表面的平整度难以控制。
2）碾压宜在水泥终凝前及试验确定的延迟时间内完成，并达到要求的压实度，同时没有明显的轮迹。
严格按照试验段确定的方案进行碾压，防止出现波浪，影响平整度。
3）人工找平时，应选择有丰富找平经验的师傅负责找平，同时要配备6m左右的直尺辅助检查不平整处。
4）摊铺机铺装过程中，应保证连续均匀地摊铺，摊铺机前方应有运料车辆在等候卸料，否则摊铺机经常停顿会影响平整度。
5）全部施工工程力争在水泥终凝时间前完成。
碾压完毕立即做压实度试验，若试验结果达不到标准重新进行碾压。
6.4、碾压质量
为保证28cm大厚度水泥稳定碎石基层的压实度，压实机械是关键，对压实设备能力要求较高。
施工过程中必须严格按照试验段确定的碾压组合，配备36t压路机，保证压实度。
对于新旧基层衔接处，配备25t光轮压路机进行碾压，保证碾压到边，不留死角。
与桥涵结构物衔接处不易压实部位，需配备1-2台小型压实机具进行压实。
七、安全文明措施
1、强化员工安全意识，开展安全标准化工地建设，做到文明施工，在施工生产中始终把安全放到首位。
2、现场各种安全警示标牌及各种机具的安全操作牌设置齐全明显。
3、人机混合作业应设专人负责指挥，专人指挥卸车，专人指挥卸料，专人指挥碾压，夜间施工时，必须统一着反光背心，严禁出现机械伤害事故。
4、施工前对机械操作手进行安全技术交底，防止出现机械事故。
5、现场设专职安全员一名，负责现场安全设施的设置及安全检查。
6、高压线位置必须设置明显的标识，满足净空要求，防止运输车辆卸车时发生触电和感应触电的发生。
7、在设计范围外，不得随意清除植被和树木、草皮。
8、施工产生的废料必须集中存放处理，防止出现污染。
9、石料尤其是石粉必须进行覆盖，防止扬尘，污染环境。
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