宽幅大厚度水泥稳定碎石基层施工质量控制研究.pdf
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1、115交通科技与管理工程技术0引言随着高速公路施工机械设备的创新应用,近年来,大厚度水泥稳定碎石基层摊铺技术越来越广泛地被采用。虽然与之相适应的大功率机械设备已研发成功并投入使用,但大厚度水泥稳定碎石基层摊铺工艺目前仍不成熟,该文结合该技术在工程项目中的应用,浅谈宽幅大厚度水泥稳定碎石基层施工质量控制重难点。1水稳基层宽幅大厚度摊铺施工技术简介1.1技术研究背景我国的高等级公路普遍采用半刚性基层路面结构形式。水稳基层位于路面面层和路基之间,承担路面荷载并传递应力。在水稳基层沥青路面中,基层是主要的承重层,基层的强度和质量对整个路面的强度、耐久性具有重要影响。目前,我国水稳基层施工的主要方式是并
2、机分层摊铺。在高等级公路路面结构中,水稳层的总厚度通常为 3060 cm,实际施工过程中一般分为二至三层进行并机摊铺。在施工过程中,这种工艺存在以下不足之处:(1)分层摊铺,基层整体性差。(2)分层施工,需要分层养护,由于养护过程中水分的挥发,易造成基层质量隐患。(3)分层施工工艺复杂、繁琐,施工时间长,施工效率较低。(4)并机梯次摊铺搭接带处会出现竖向离析,影响路面施工质量。针对水稳基层传统分层施工中存在的问题,采用宽幅大厚度一次摊铺成型基层,通过对施工各个环节的优化,从而解决宽幅大厚度施工过程中的离析、平整度控制、压实度控制等技术难题,不仅可以提高施工效率,加快工程进度、降低施工成本,而且
3、可以改善路面结构,提高水稳基层整体受力,避免了并机搭接处的离析现象,从而增加路面耐久性,延长使用寿命,提高服务能力。1.2适用范围水稳基层宽幅大厚度摊铺施工技术,一般用于高等级公路路面水稳基层设计厚度大于 20 cm 的路面工程项目1。1.3关键技术简介采用将大型摊铺机螺旋加大和熨平板加长的方法,进行宽幅大厚度摊铺作业对以往 23 层并机摊铺完成的水稳基层进行一次性摊铺成型,从而提高基层整体性。另外需配备 32 t 以上振动压路机进行整平碾压,确保摊铺基层的厚度、压实度、平整度等指标满足设计和规范要求。1.4施工工艺简介该施工技术与传统水稳基层多层并机摊铺施工工艺相比,需增加培土模工艺,其他工
4、艺与传统做法相似,主要包括拌合 运输 摊铺 碾压 养生等环节,具体如图 1 所示。2宽幅大厚度水稳基层施工质量控制重难点2.1离析控制由于现实情况中,拌合站与施工现场有一定的距离,且各地区每日气温随时间不断变化,早晚气温较低,中午气温较高,导致混合料含水率较难控制,进而会导致混合料容易产生离析现象;其次大厚度水稳基层摊铺,由于摊铺厚度较大,混合料经过螺旋布料器布料摊铺后产生的粗细集料集中现象较薄层摊铺更加明显;另外,由于宽幅大厚度摊铺施工,碾压设备功率更高,高功率的振动碾压,会增加粗细集料的分离,从而更容易产生基层表面离析现象。因此,如何有效地控制离析现象,也是宽幅大厚度水稳基层施工质量控制的
5、难点。收稿日期:2023-07-20作者简介:曹树鑫(1990),男,本科,工程师,研究方向:公路工程。宽幅大厚度水泥稳定碎石基层施工质量控制研究曹树鑫,谢天胜,于歆晨,袁飞(葛洲坝集团交通投资有限公司,湖北 武汉 430030)摘要并机分层摊铺是我国水稳基层施工的主要形式,在实际施工过程中往往施工效率较低,宽幅大厚度水稳基层摊铺变分层并机摊铺为宽幅一次性大厚度摊铺,既提高施工效率,又能提高施工质量,必将成为今后的发展趋势。文章通过对宽幅大厚度水泥稳定碎石基层施工的各个工艺环节进行系统分析,从集料配合比、摊铺工艺、碾压方式等方面提炼出一套宽幅大厚度水泥稳定碎石基层施工质量控制要点,能够有效提高
6、宽幅大厚度水泥稳定碎石基层施工质量。关键词水稳基层;宽幅大厚度摊铺;质量控制中图分类号U416.214文献标识码A文章编号2096-8949(2023)21-0115-042023 年第 4 卷第 21 期116交通科技与管理工程技术2.2压实度压实度作为水稳基层实测项目的关键指标,是水稳基层施工的重难点,在基层碾压过程中,压实度随着层厚的增加,从压路机传递到基层的荷载压力逐渐减少。如碾压设备功率达不到要求,必然导致基层底部出现松散、欠压等情况,所以大厚度摊铺,基层压实厚度较大,必须保证碾压设备的功率达到要求以及碾压机械组合的合理性,该项往往成为施工质量控制重难点。2.3平整度采用宽幅大厚度摊
7、铺水稳基层,由于虚铺厚度较大,平整度较难控制,另外,含水量控制不好,含水量过大,易产生弹簧、波浪的现象,碾压时造成高低不平。3宽幅大厚度水稳基层施工质量控制措施3.1离析控制措施3.1.1混合料的配合比控制(1)水泥掺量。在水泥掺量分别为 3%、3.5%、4%、图 1工艺流程4.5%、5%的条件下,采用振动压实法确定各混合料的最佳含水量和最大干密度。根据最佳含水率和计算出的干密度制作试件,进行相应的强度和模量试验,并根据试验结果选择合适的水泥掺量,如图 2 所示。(2)生产、验证配合比:绘制水泥剂量含量的标定曲线,根据矿石级配、水泥类型、标准水泥用量,以及加减 1%、加减 2%五个点绘制乙二胺
8、四乙酸标准曲线。为了保证实际生产的混合料级配与目标级配吻合,要求在拌合现场试验取样。做法为:在拌合站,各档集料分别通过输送上料皮带,上料稳定后停机,试验人员在上料皮带上取 1 m 范围的全部矿料进行水洗筛分;根据各档料的筛分结果确定混合料级配,按照原材料情况进行掺配,从而确定各档集料的比例。按照各档集料的比例,调节拌合机各料仓的进料速度,对相应的称量装置进行设定。按照设定好的拌合参数进行第一阶段的试生产,过程中不添加水泥等结合料和水,然后等输送上料稳定后停机,在上料皮带上取 1 m 范围内的所有混合料进行筛分,验证级配是否符合设图 2振动击实曲线计要求,如不满足,应进一步调整施工参数,直到合格
9、为止。这阶段工作应做好相关记录,作为材料配合比设计报告中的一部分内容。在第一阶段试生产试验完成后,进行第二阶段试验。根据第一阶段确定的各项施工参数输送各档矿料,先按照标准剂量加入水和水泥,再按标准剂量 1%的剂量加入水和水泥。取样后分别进行含水率、水泥掺量、117交通科技与管理工程技术振动压实试验和 7 d 无侧限抗压强度试验。在生产、验证配合比确定过程中,拌合站机械工程师和操作员应在试验工程师的配合下对配料机的秤量系统、拌合速率、水泥输料器,按 型分布的规律进行调试 试拌 检测 调试,反复循环调试,直至级配、水泥剂量、含水量、集料均匀性满足要求,调试时间一般不少于 15 d。通过测定含水量,
10、确定水流量计的合理设定范围;通过测定水泥剂量,确定混合料拌合时掺加水泥的相关技术参数;针对标准级配,通过振动击实试验,确定当水泥剂量、含水量发生变化时混合料最大干密度的变化情况,为工程质量检验提供参考;通过抗压强度试验,确定材料的实际强度等级和搅拌过程的变化等级,为工程质量控制和评价提供参考材料。为减少基层裂缝,应特别注意以下两点:在满足设计要求的前提下尽可能限制水泥的用量;当合成级配满足设计和规范要求时,限制细骨料的使用量。通过此过程对混合料配比的优化,能够明显减少混合料离析的产生。3.1.2集料铲料控制由于铲料过程中,上部粗集料会滚落到下部,因此装载机不能从料堆的下部直接铲料,而要用装载机
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