1.贵州水稳料施工与出售之水泥稳定砂砾半刚性基层的性能分析
在公路建设的各个结构层中,水泥稳定砂砾半刚性基层(下称水稳基层)是一条公路的受力承载骨架,是公路的主要承重层,基层质量的好坏直接影响该条公路的使用寿命。但是水稳基层施工中的摊铺离析、水稳基层结构整体性以及水稳基层裂缝等问题一直存在,公路建设者一直在寻求解决措施,然而效果不是很明显。基于以上原因,星哈高速公路项目施工中,采用水稳基层大厚度大宽幅摊铺新工艺,以保障项目施工质量。
1.1大宽幅摊铺的抗离析问题
在公路工程建设中,一次性摊铺宽度在12 m以上时,采用现行的机械摊铺极易产生离析,严重影响工程质量。水稳基层比较普遍的施工方法是施工宽度超过9m时采用2台同型号摊铺机进行梯队联铺作业。但在摊铺过程中,结合部普遍存在粒料滚落、下层大粒料多、上层大粒料不足的现象,造成摊铺机结合部离析不可避免,这是造成水稳基层摊铺纵向离析的主要原因。混合料摊铺机功率和输料槽的宽度、高度的限制,使输料槽不能达到满埋输料螺旋进行输料,这是造成水稳基层摊铺横向离析的主要原因。而采用大宽幅摊铺工艺一次性全宽度摊铺,可有效解决水稳基层摊铺中的纵向离析问题。
星哈高速公路水稳基层施工中,设计要求摊铺水稳基层宽度为12.95m。采用陕西中大集团的DT1600型摊铺机,该机型功率大,输料槽高度和宽度都较传统摊铺机高。这些特点使它在施工作业中加大了摊铺机满埋螺旋输料量,降低了螺旋布料速度,极大地减少了布料螺旋高速旋转抛扬造成的横向离析。螺旋前导料板的间隙可随机适度调整,减少了粒料向基层表面滚落的数量,使摊铺层厚度方向粒料均匀;螺旋的多级调整,对摊铺层表层的粒料起到再次连续搅拌作用,使摊铺层厚度方向上粒料均匀,极大地改善了摊铺过程中的竖向离析问题。压实度检测结果表明,基层压实度符合要求且较均匀,从现场取样探坑中可目测坑壁混合料分布较均匀,达到了预期效果。
1.2水稳基层结构的整体性
在公路工程项目建设中,传统的水稳基层摊铺工艺在摊铺厚度上受到很大的限制,一般厚度超过20cm就必须进行多层摊铺。星哈高速公路项目设计水稳基层厚度为30cm,最大达32cm。如采用传统工艺,必须分层摊铺。分层摊铺中,水稳基层层间连接一直是影响基层整体性的最大问题,虽然采取在层间洒水泥浆的措施进行层间连接,但洒水泥浆的效果和均匀性不是很理想。而采用大厚度摊铺工艺,一次性进行全厚度摊铺,可有效解决水稳基层结构整体性的问题。大厚度摊铺工艺由于一次性摊铺、一次性碾压成型,可使基层形成一个整体结构。通过现场检测,采用大厚度摊铺的水稳混合料的压实度均匀性非常好;通过现场钻芯取样检测,大厚度水稳基层摊铺的芯样非常完整、表面光洁、整体性很好。同时,其抗拉伸、抗冲击能力得到很大提高,对于提高路面质量、延长公路寿命都起到积极的作用。
2.贵州水稳料施工与出售之水泥稳定砂砾半刚性基层裂缝控制
星哈高速公路项目水稳基层施工中,对水稳基层混合料的级配进行了调整,在规范允许范围内,加大基层混合料粗骨料含量,使基层级配在结构上达到骨架密实型结构,增强了水稳基层的无侧限抗压强度,减少了水稳基层裂缝反射作用造成的路面表面裂缝。
在水稳基层摊铺工艺选择中,为控制裂缝,从以下原因考虑,确定采用大厚度大宽幅摊铺工艺:
(1)采用大厚度水稳摊铺新工艺,水稳基层混合料不至于因骨料比例的增加而造成混合料离析。
(2)大宽度水稳基层全幅摊铺新工艺无并机接缝离析,避免了水稳基层的纵向裂缝。
(3)大厚度水稳摊铺新工艺对混合料的含水量损失较小,对混合料的保水性有一定的效果,施工过程中混合料含水量损失不到1%,这将对水稳基层强度的增长起到良好的作用。
(4)大厚度水稳基层摊铺工艺全厚度一次性摊铺,全厚度整体碾压无分层,基层结构整体性好,抗拉伸、抗冲击能力强。
综上所述,采用大厚度大宽幅摊铺工艺,可使水稳基层表面出现裂缝的现象得到极大改善。
现场观测结果表明:1)采用大厚度摊铺工艺施工的水稳基层表面随后进行面层施工的,当年基层基本没有裂缝。2)在当年施工基层后施工沥青面层的,未发现因基层裂缝原因反射的面层裂缝。3)在当年施工基层后未进行面层施工的基层表面,由于水稳基层水分散失有裂缝出现,但是裂缝较少且裂缝的宽度和长度都不大。裂缝的间距较大,超过百米,但是始终没有出现贯通基层整个断面的裂缝。现场观测数据显示水稳基层大厚度摊铺工艺对改善水稳基层表面裂缝的作用是毋庸置疑的,对保证公路工程质量和减缓公路运营的后期破坏都具有积极作用。
3.贵州水稳料施工与出售之大厚度大宽幅摊铺的优点与不足
大厚度大宽幅水稳基层摊铺工艺的优点:1)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。2)施工工序减少,机械的调迁也相应地减少,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。3)施工工序减少带来的施工工期的保障,这在星哈高速公路项目中得到了充分证明。由于该项目地处戈壁荒滩,水料场少,水源地离现场达100多km,且项目区冬季寒冷、夏季高温,同时气候暖得晚冷得早,工程施工工期非常有限。采用该工艺进行施工后,极大地减缓了水稳基层养生的用水压力,同时项目基层施工总体工期较计划提前了一个多月,为按期完成全年任务目标赢得了宝贵的工期。
大厚度大宽幅水稳摊铺工艺的不足之处是基层表面平整度不足。根据星哈高速公路项目现场实际检测,大厚度水稳摊铺的松铺系数为1.25~1.30,这意味着压实机具的碾压沉降厚度非常大,碾压机具的单位碾压长度和碾压机具的行驶都将对基层的表面平整度产生很大的影响,从而加大了基层平整度的控制难度。要想有效地保证水稳基层表面平整度,就必须配备足够的检测人员、处理人员和机械,对碾压完成后的基层表面平整度进行检测,对有问题的地方及时进行处理。
4.贵州水稳料施工与出售结语
大厚度大宽幅水稳摊铺无论在经济上还是在工程质量保证上都有较明显的优势,抗离析、大宽度、大厚度摊铺,既提高了质量又提高了效率,对于新疆地区乃至全国公路交通基础设施的跨越式发展都将发挥重要作用。
