水泥稳定碎石土路面底基层技术研究

1、水泥稳定碎石土路面底基层技术研究 水泥稳定碎石土是介于水泥稳定碎石和水泥稳定土之 间的一种新型结构，水泥稳定碎石土不但具有强度高、板体 性好、承载力大、耐冲刷等优点，与水泥稳定碎石相比还有 节约造价、施工易控制等优点，又克服了水泥稳定土其不耐 冲刷、抗裂能力差的缺点，同时又具有与基层强匹配好的优 点。 公路路面基层施工技术规范提供的底基层结构 主要有水泥稳定土、石灰稳定土、石灰工业废渣稳定土、二 灰土、水稳碎石、二灰碎石等多种形式可供选择。目前高速 公路底基层设计强度一般为 2 MPa ，石灰土、二灰土、二灰 碎石及石灰工业废渣稳定土的强度无法满足要求，水泥土虽 能满足强度要求，但水泥用量过高

2、，容易形成大面积龟裂， 且抗冲刷能力较差。若采用水泥稳定碎石结构，则按2 MPa 的强度进行配合比设计时水泥用量非常低，施工不易控制， 并且施工成本较高。大庆至广州高速公路濮阳段采用水泥稳 定碎石土路面底基层结构，取得了满意的效果。 1 水泥 稳定碎石土 水泥稳定碎石土（ cement stabilized rock soil 缩写为 CSRS ）就是在粉碎的或原来松散的土（包括各 种粗、中、细粒土）中掺加一定量的碎石 （一般不大于 50% ）， 掺入足量的水泥和水，经拌和得到的混合料在压实和养生后， 形成符合规定抗压强度的板体结构 （见图 1 ），可作为高速公 路和一级公路的底基层及低等级公

3、路的基层。 2 水泥稳定碎石土的优点 作为高速公路底基层的 水泥稳定碎石土是介于水泥稳定碎石和水泥稳定土之间的 一种新型结构，兼有二者的优点，是一种理想的平原区高速 公路的路面底基层结构。 从取芯照片可以看出，芯样比 较完整，与路床粘结良好，石料悬浮均匀。水泥稳定碎石底 基层具有强度高、板体性好、承载力大、耐冲刷等优点，与 水泥稳定碎石相比，水泥稳定碎石土除具有水泥稳定碎石的 优点外，还有节约造价、施工易控制等优点。与水泥稳定土 相比，水泥稳定碎石土克服了其不耐冲刷、抗裂能力差的缺 点，又具有与基层强匹配好的优点 （ 因为水泥稳定土与水泥 稳定碎石的强度相差太大 ）。3 配合比设计 根据路面

4、设计原理，从基层到底基层再到路床，强度以递减为宜，递 减幅度宜接近。大庆至广州高速公路濮阳段基层设计强度为 4MPa，路床加水泥处治后，强度 0.40.6 MPa之间， 所以水泥稳定碎石土底基层的设计强度以 2 MPa 为宜，这 个强度值与基层及路床的衔接较好，递减幅度接近，施工容 易满足。最后，考虑造价因素，经多次讨论、咨询，并通过 多次平行试验最终确定底基层设计强度为2 MPa , 20C抗压 回弹模量为 900 MPa ，劈裂强度 0.3 MPa ，容许拉应力为 0.12 MPa 。 项目业主委托天津市政工程设计研究院， 根 据每个标段不同土质及碎石情况进行了配比试验，结果显示， 水泥计

5、量达到 8，碎石含量在 40 时，各种土质及 R32.5 级普通硅酸盐水泥均可满足设计要求，配合比为水泥 : 碎石 : 土= 8:40:52,设计强度为2 MPa。4水泥稳定碎石土 底基层施工规范 4.1 对材料质量控制与要求（ 1）水 泥。采用推荐厂家的 32.5 级硅酸盐水泥，水泥的质量应符 合规范要求，且初凝时间在 3h 以上，终凝时间在 6 h 以上。 （2）碎石。符合 JTJ034-2000 规定的压碎值不大于 30 的要求；粒径按天津市市政研究院要求的1030 mm 一种 规格。 （ 3 ）土。选用施工场地附近的土，最好选用砂 性土，塑性指数控制在 5.5 10 ；均匀系数大于 1

6、0 ；有 机质含量不得超过 2.0 ；硫酸盐含量不得超过 0.25 ； 液限不超过 40 ；最大粒径不超过 10 mm 。（ 4）稀 水泥浆。按水泥：水=1:1.5 （重量比）控制。（5）最 佳含水量、最大干容重。 按设计报告中的参数执行。（ 6） 原材料试验。应作水泥物理性能试验、土的颗粒分析、液限 和塑性指数、相对密度（标准击实） 、碎石压碎值等试验。 4.2 对主要机械设备要求（1）稳定土厂拌和机。 小时产 量不低于 500 t 。拌和机的储料斗上口应加装带有倾斜度的 铁筛子；储料斗上口之间要用隔板隔开，防止不同集料在储 料斗中相混，自动控制室内电脑性能要良好。（ 2）稳 定土摊铺机。采

7、用幅宽能调整的两台摊铺机，一前一后，相 距6 10 m。（3） 压实机具。配 3 台 20 t 以上压 4）自卸车。数量以 路机， 一台 26 t 胶轮压路机。 满足连续施工作业需要，建议采用1015 t自卸车。 （ 5 ）洒水车、平地机。各不少于1 台。 4.3 施工的工 艺流程及质量控制工艺流程为：准备下承层-施工放样- 培路肩（立模板）t配料拌和t覆盖运输t摊铺整型t碾压t 检测覆盖养生验收。（1）准备下承层。在准备下承 层之前，须按设计要求，把中央分隔带的横向排水管进行埋 置，并与边坡泄水槽位置相对应。 下承层为路床水泥改善土， 路基路床必须交验合格， 表面应坚实平整， 具有规定的路拱

8、， 无松散、软弹的杂物。若有软弹，必须处理。松散杂物，务 必清理干净，并洒水湿润。（ 2 ）施工放样。按设计桩 号恢复中线和边桩，测量路床标高，根据测量结果和设计的 底基层标高及松铺系数，计算出底基层分段铺装厚度，并分 别布设松铺标高和压实后标高的控制标高。（ 3）培路 肩、立模。底基层铺装时，外侧可以采用土模即培肩，培肩 土碾压达到 90 以上的压实度时， 内侧切成垂直面并作到线 形顺直； 中央分隔带一侧立模 （必须用钢模） ，并支撑牢固； 培肩土压实后的高度与立模的高度等于底基层的压实厚度， 即 18 cm 。（ 4）配料拌和。配料准确、拌和均匀 是满足级配要求和强度的关健。必须按总监办批

9、准的配合比 进行配料，计量必须准确，并根据集料和混合料含水量的大 小， 及时调整用水量， 用水量比最佳含水量大 1 2（根 据气温确定） ；水泥用量要比试验室确定的水泥剂量增加 0.5 %1.0 % ;在正式拌和前，先调试设备，达到规定的 使用要求之后，才能开始拌和；拌和必须均匀，色泽基本一 致，并作好拌和记录。在进行拌和操作时，稳定料（水泥） 的加入方式应能保证自始至终均匀分布于被稳定的材料（碎 石、土）中;试验人员要经常从出料口取拌好的混合料，作 水泥剂量测定及筛分试验，以检查混合料是否符合配合比设 计，便于及时调整。（ 5 ）覆盖运输。运输自卸车的配 备数量要能满足连续作业的要求，要尽量

10、缩短混合料的运输 时间。运料车装料出厂时，混合料必须用蓬布覆盖，以防止 混合料表层含水量损失过多。运输混合的车在路床上行驶速 度宜缓慢，并禁止急刹车和调头。根据施工现场实际需要， 运输车辆以 10 15 t 自卸车为宜。大吨位的车辆在料厂 等料时间长，混合料装载的高度高，容易离析，运输途中的 颠簸，混合料自然沉降大，容易粘车底，卸车时混合料不易 下落，往往需辅以人工协助， 耽误时间。同时过多的沉底料， 卸在摊铺机前，需大量人工重新送到摊铺机料斗翻拌使用， 浪费劳力。（6 ）摊铺整形。为确保底基层与下承层结 合紧密，在混合料摊铺前，要设专人洒布水泥浆，水泥浆按 水泥:水=1:1.5 （重量比）控

11、制；水泥用量单幅每前进 5 m约 用一袋水泥（50 kg）；洒布水泥浆在摊铺机前不要过分超前， 一般控制在 6 m 以内；水泥浆洒布要均匀， 不能出现花白块。 摊铺现场要设专人控制供料进度和摊铺速度，专人指挥自卸 车卸料；车斗内卸不尽的沉料要卸在摊铺机前合适的位置， 不影响摊铺机行走，并将卸下的沉底料用人工送到摊铺机料 斗内翻拌使用；超过水泥终凝时间未能碾压的混合料应予铲 除。摊铺机摊铺混合料时，要准确计算松铺系数，控制好摊 铺厚度；必须用两侧行走的钢丝控制混合料的摊铺厚度及标 高，以便及时调整。摊铺机摊铺混合料时，要设专人在摊铺 机后消除粗集料离析现象，特别是局部形成的粗集料窝或粗 集料带应

12、铲除，并用新混合料填补。前台摊铺机左侧螺旋送 料器、送料到端部时，石子容易离析集中，施工时，可将摊 铺机左侧雪撬板下落离地面 5 cm 左右，可解决石子集中离 析问题。摊铺混合料中间不宜中断， 若中断超过 2 小时，或 当天结束摊铺时须用方木（方木高度用混合料压实度）加钢 钎固定设置横向接缝；继续作业时将末端混合料垂直于路基 中心线切割后，再用人工修理整齐。底基层的横向接缝要作 记录，避免基层施工时在同一断面上留接缝。（7）碾 压。碾压是混合料形成强度的关健，正确的碾压方法、碾压 遍数、碾压时间是保证现场压实检测结果（代表值与极值） 满足评定标准的基础。因此，在混合料摊铺整型后，立即在 全宽范

13、围内进行碾压。直线段由两侧向中心碾压；超高段由 内侧向外侧碾压。第一遍采取静压稳压，之后才开始振压； 严格控制碾压速度，头两遍采用1.51.7 km/ h，其后采 用2.02.5 km/h ;每道碾压应与上道碾压重迭，一般重 迭 1/3 或 1/2 轮；一般需碾压 6-8 遍；最后用轮胎压路机收 面。压实后的表面应平整无轮迹或隆起，且断面正确，路拱 符合要求;模板边压路机压不到的地方要用气夯夯实。在碾 压过程中，混合料的表面应始终保持湿润，如表面水份蒸发 快，及时补洒少量的水。严禁压路机在已完成的或正在碾压 的路段上“调头”和急刹车，以保证结构层表面不受损坏。施 工中，从加水拌和到碾压终了的时

14、间不应超过试验确定的延 迟时间或水泥终凝时间，并按此配备足量的压路机;根据 7 个合同段施工经验，一个作业段，配三台 20 吨以上的压路 机，一台胶轮压路机，一般碾压 7 遍以后压实度就能达到 96 ;从加水到拌和能在 3-4 小时内完成。（ 8）覆盖 养生。底基层碾压检测合格后应立即进行覆盖养生，覆盖保 湿必须 7 天以上。本项目底基层覆盖材料统一要求采用一布 一膜制成的土工布（ 100 150 g /m2 ）;铺土工布覆盖时， 要求先铺靠中央分隔带位置，再一幅一幅叠压向路肩侧铺。 由中央带位置掀起加水，自流至路肩保湿养生。洒水养生只 能揭开灌水部位的土工布，不准全部掀开。养生期间要始终 保

15、持底基层表面湿润状态，避免忽湿忽干而产生收缩裂缝。 铺好的土工布上统一用小编织袋装碎石盖压，以防被风掀起 或刮跑，一般每条纵缝每隔 3 4 m 压一袋，为统一美观， 编织袋的摆放保持纵横向均在一条线上，横竖成行。养生期 间，必须封闭交通，禁止车辆行驶。 5 质量检测 水 泥稳定碎石土底基层质量检测的实测项目有压实度、平整度、 纵断高程、宽度、厚度、横坡和强度等。 5.1 无侧限抗 压强度 合同段自检每 2 000 m2 制取一组试件，取样地 点不得少于 6 处，监理每工作班抽一组试件， 取样地点不得 少于 10 处；每组试件的个数按公路工程质量检验评定标 准附录 G 的要求制作； 5.2 压实

16、度 压实度必须单 点合格，且大于 96 ；检测频率为：合同段自检每 200 m 每 车道检测 2 点，监理按 30 的频率抽检；5.3 底基层 取芯检测 底基层在碾压结束后第 8 天，现场取芯， 浸水 24h 后，在第 9 天进行无侧限抗压强度试验。取芯频率： 承包商按每 200 米长路段每车道取一点；监理按 30 频率 抽检；总监办按 500 m 长的路段取 2 点，左、右幅各一点； 取芯位置按照 公路路面基层施工技术规范 (JTJ034-2000 ) 附录B “现场随机取样位置的确定”执行。现场取芯及抗压试 验由驻地办和承包商共同进行，总监办中心试验室进行抽查； 若现场取芯出现不完整芯样，要作记录，并在取芯台帐中注 明；取芯时，应现场拍照、注明桩号、具体位置；取芯后， 要随时用混凝土补洞。6 验 收 承包商自检合格后， 向驻地办进行完工报验，由驻地办负责对报验路段的底基层 进行验收，并对合格工程签发质量认可书 ，一并整理汇 总验收资料，然后将整理汇总的验收资料报总监办。总监办 认真审核验收资料，符合要求后，报业主三阶段验