基于振动拌和的沥青路面基层施工技术研究
基于振动拌和的沥青路面基层施工技术研究
王超
南阳通途公路勘察设计有限公司 河南 南阳 473000
摘要：本文介绍了沥青路面基层振动拌和施工技术的原材料要求、混合料配全比的设计、混合料的施工关键技术特点与要求、施工质量检查与验收等内容，为以后沥青路面基层振动拌和施工技术的推广应用提供了参考。
关键词：振动拌和；沥青路面基层；施工技术
1.原材料准备
水泥宜选用强度等级为32.5或42.5的普通硅酸盐水泥，不得使用快硬、早强或受潮变质的水泥。不同品牌的水泥不能混用，如需更换水泥，必须提前进行相关的试验检测，满足技术要求方可使用。不同厂家、不同品牌、不同批次水泥，应清仓再灌，并分罐存放。粉煤灰的技术要求应符合表1的规定。各档集料的粒径规格应符合《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）的要求。对一般工程可选择不少于3档备料，对极重、特重交通荷载等级且强度要求较高时，为保证级配的稳定，宜选择不少于4档备料。对0～3 mm和 0～5 mm的细集料应严格控制大于2.36mm和4.75mm的颗粒含量。符合现行《生活饮用水卫生标准》（GB 5749）的饮用水可直接作为基层、底基层材料拌合与养生用水。
表1 粉煤灰的技术要求
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检测项目 |
技术要求 |
试验方法 |
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SiO2、Al2O3总含量（%） |
＞70 |
T 0816 |
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烧失量（%） |
≤20 |
T 0817 |
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比表面积（cm2/g） |
＞2500 |
T 0820 |
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0.3mm筛孔通过率（%） |
≥90 |
T 0818 |
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0.075mm筛孔通过率（%） |
≥70 |
T 0818 |
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湿粉煤灰含水率（%） |
≤35 |
T 0801 |
2.混合料配合比设计
2.1基本要求
混合料组成设计应按设计要求，选择技术经济合理的混合料类型和配合比。应根据公路等级、交通荷载等级、结构形式、材料类型等因素确定材料技术要求。无机结合料稳定材料组成设计应包括原材料检验、混合料的目标配合比选取、混合料的生产配合比优化和施工参数确定四部分。原材料检验应包括结合料、被稳定材料及其他相关材料的试验。所有检测指标均应满足相关设计标准或技术文件的要求。无机结合料稳定碎石耐久型配合比采用垂直振动试验方法,取满足要求的碎石，按颗粒组成进行计算，确定各种碎石的组成比例和合成级配。水泥稳定类材料强度要求较高时，宜采取控制原材料技术指标、优化级配设计和掺加优质粉煤灰等措施，不宜单纯通过增加水泥剂量来提高材料强度。
2.2设计步骤
根据工地实际使用集料的筛分结果，确定各规格集料之间比例。分别按下列6种水泥剂量配制同一种矿料级配、不同水泥剂量的混合料：底基层用：2.5%，2.7%，2.9%，3.1%，3.3%，3.5%；基层用：3.0%，3.2%，3.4%，3.6%，3.8%，4.0%。配制混合料时采用振动搅拌试验机进行，禁止采用人工拌和的方式。根据《公路工程无极结合料稳定材料试验规程》（JTG E51）中标准振动击实试验规程，得出不同水泥剂量混合料试件的最大干密度和最佳含水量。根据实验确定的最佳含水率、最大干密度及压实度要求成型标准试件，验证不同结合料剂量条件下混合料的技术性能，确定满足设计要求的最佳剂量。在目标级配曲线优化选择过程中，应选择不少于4条级配曲线，选定目标级配曲线后，对各档进行筛分，确定其平均筛分曲线及相应的变异系数，并按2倍标准差计算出各档材料筛分级配的波动范围。
2.3施工配合比
根据目标配合比确定的各档材料比例，应对拌和设备进行调试和标定，确定合理的生产参数。按各档材料的比例关系，设定相应的称量装置，调整拌和设备各个料仓的进料速度以及料斗称量精度的标定、结合料剂量的标定和拌和设备加水量的控制等内容。室内配合比应通过振动搅拌稳定土拌和机实际拌合检验不小于200m试验段的验证。根据摊铺、碾压以及7d的现场芯样情况，确定施工配合比。3.施工
3.1基本要求
施工宜安排在气温较高的季节，最低气温应在5℃以上。下层水泥稳定碎石混合料施工结束并达到设计强度后，方可进行上层水泥稳定碎石混合料的施工。两层施工间隔不宜长于30d。每一层基层施工前，下承层表面应平整、坚实，路拱满足设计设计要求，不得有松散和软弱点。对于产生松散、离析的路段，应进行返工处理。对于一般裂缝应做相应封闭处理，裂缝严重路段应做返工处理，施工前保证下承层表面湿润。摊铺前应进行测量放样。按摊铺机宽度与传感器间距，一般在直线上间隔为10m，在平曲线上间隔为5m，做出标记，并打设好厚度控制线支架。应根据松铺系数算出松铺厚度，决定控制线高度，挂好控制线。用于摊铺机摊铺厚度控制线钢丝的拉力不应小于800N。施工时，应合理安排施工顺序和计划，同一路段左右幅施工时间宜错开。正常路段的基层每天应连续施工，尽量减少施工接缝，桥头施工应一次成型。在雨季施工时，应特别注意气候变化，避免水泥和混合料遭受雨淋；夏季高温作业时，水泥储存温度不应高于50℃。降雨时应停止施工，已经摊铺的水泥稳定碎石及石灰粉煤灰稳定碎石应尽快碾压密实并采取养护措施。应硬化运料车使用的便道，严禁轮胎上带有泥土等污染物的运料车驶上施工完成的基层，避免污染物在结构层之间形成夹层，影响层间粘结。水泥稳定碎石基层施工应有良好的劳动保护，确保施工安全。施工过程中应随时对施工质量进行检查，并应按规定的频率对检查项目进行抽检。
3.2施工准备
施工前应对原材料质量进行全面检测，不合格原材料不得用于施工。施工前应对施工设备全面检查，确保施工设备满足施工要求，并应调试到最佳工作状况。施工前应先进行混合料配合比设计，设计内容应包括混合料级配选择、原材料选择、水泥剂量、设计强度、最佳含水量及最大干密度等，设计步骤应包括目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证三个阶段。施工前应编制施工组织设计。根据拌和楼生产能力确定水泥钢制罐仓的容量，罐仓内应配有水泥破拱器，以免水泥起拱停流。
3.3混合料拌和
水泥稳定碎石混合料应在中心振动拌和站集中拌制。每天开始搅拌前，应检查场内各种集料的含水量，计算当天的施工配合比，外加水与天然含水量的总和要比最佳含水量略高。料斗、罐仓应装配称量精度达到±0.5%的电子动态计量器，加水量使用流量计控制。为保证水泥计量的准确，建议使用减量流量称技术。开始搅拌之后，应按规定取混合料试样检查级配、含水量和水泥剂量，若发现由于计量问题不能满足级配要求，建议使用减量流量称技术及特殊粉料喂料装置实现。高温作业时，含水量宜按温度变化及时调整。拌和楼出料装车时车辆应前后移动，分前、后、中三次装料，避免混合料离析。拌和现场应至少有1名试验人员监测拌和时的水泥剂量、含水量和各种集料的配比，发现异常应及时调整。拌和料应按摊铺面积和《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1）规定的检测频率进行抽检。混合料的均匀性必须达到振动搅拌机的拌和效果。
3.4混合料运输
运输车辆在每天开工前，应检验其完好情况，装料前应将车厢清洗干净。运输车辆数量应满足拌和出料与摊铺需要，并略有富余。已装到运输车上的混合料应覆盖，并尽快运送到铺筑现场。当车内水泥稳定碎石混合料不能在水泥初凝前运到工地摊铺压实时，须予以废弃。
3.5混合料摊铺
摊铺机应具有良好的抗离析能力，应保证足够的厚度，碾压成型后每层的摊铺厚度宜不小于160mm，最大厚度宜不大于360mm。具有足够的摊铺能力和压实功率时，可进行大厚度摊铺，具体的摊铺厚度应根据试验结果确定。大厚度的摊铺施工时，应增加相应的拌和能力。应在下承层施工质量检测合格后，开始摊铺上面结构层。采用两层连续摊铺时，下层质量出现问题时，上层应同时处理。下承层是水泥稳定材料时，应先将下承层清理干净，并洒铺水泥净浆，再摊铺上层混合料。应采用摊铺功率不低于120kW的沥青混凝土摊铺机或稳定材料摊铺机摊铺混合料。
3.6混合料碾压
12t以上双钢轮压路机不少于1台，26t以上胶轮压路机不少于2台。足够数量的20t以上单钢轮振动压路机，确保与拌和、摊铺能力相匹配。应安排专人负责指挥碾压，严禁漏压和产生轮迹。直线段，压路机应从外侧向路中心碾压；平曲线有超高路段，由低侧向高侧、自内向外碾压。在碾压过程中出现软弹现象时，应及时将该路段混合料挖出，重新换填新料碾压。碾压作业应在水泥初凝前完成，并达到规定压实度，基层表面无明显轮迹和微裂纹。碾压过程中，压路机严禁随意停放，应停放在已碾压完成的路段。
3.7接缝处理
混合料摊铺时，应保持连续。对水泥稳定材料，因故中断时间大于2h时，应设置横向接缝，并应符合下列规定：1）人工将末端含水率合适的混合料整齐，紧靠混合料末端方两个方木，方木的高度应与混合料的压实厚度相同，整平紧靠方木的混合料。2）方木的另一侧用砾石或碎石回填约3m长，其高度应高出方木2～3cm，并碾压密实。3）在重新开始摊铺混合料前，应将砾石或碎石和方木除去，并将下承层顶面清扫干净。4）摊铺机应返回到已压实层的末端，重新开始摊铺混合料。5）摊铺中断大于2h且未按上述方法处理横向接缝时，应将摊铺机附近及其下面未经压实的混合料铲除，并将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成与路中心线垂直并垂直向下的断面，再摊铺新的混合料。
3.8养生、交通管制和层间处理
每一作业段碾压完成且检测合格后，基层表面应及时覆盖保湿养生。水泥稳定石灰岩碎石保湿养生应不少于7d、水泥稳定花岗岩碎石保湿养生应不少于10d。工程进度许可的情况下，宜养生14d后铺筑上结构层。若上结构层不能及时铺筑，则保持基层表面湿润至上结构层施工。养生期间，应封闭交通。养生结束后应实行交通管制，并尽量使车辆轮迹横向均匀分布地行驶。水泥稳定碎石结构层过冬时应采取必要的保护措施。根据结构层位的不同和施工工序的要求，应择机进行层间处理。养生可采用洒水养生、土工布覆盖养生、草帘覆盖养生、洒铺乳化沥青养生等方式，宜结合工程实际情况选择适宜的方式。
4.施工质量检查与验收
施工过程中的内在质量控制应分为原材料质量控制、拌和质量控制、摊铺及碾压质量控制等四部分。对集中厂拌、摊铺机摊铺的施工工艺，应按后场与前场划分。应在现场碾压结束后及时检测压实度。压实度检测中，测定的含水率与规定含水率的绝对误差应不大于2%；不满足要求时，应分析原因并采取必要的措施。压实度检测应采用整层灌砂试验方法，灌砂深度与现场摊铺厚度一致。对高速公路和一级公路的基层、底基层，应在养生7～10d内检测弯沉；不满足要求时，应返工处理。对高速公路和一级公路，7～10d龄期的水泥稳定碎石基层的代表弯沉值宜为：对极重、特重交通荷载等级，应不大于0.15mm；对重交通荷载等级，应不大于0.20mm；对中等交通荷载等级，应不大于0.25mm。交工时要求表面平整密实、无坑洼、无明显离析；施工接茬平整、稳定。
参考文献：
[1]JTG/TF20-2015,公路路面基层施工技术细则[S].
[2]JTGF80/1，公路工程质量检验评定标准[S].
[3]GB 5749，生活饮用水卫生标准[S].
[3]JTG E51，公路工程无极结合料稳定材料试验规程[S].
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