水泥稳定土的大厚度摊铺与压实

1、第62页 共 64 页水泥稳定土的大厚度摊铺与压实5.1 半刚性基层沥青路面 在沥青路面各结构层中有一层或一层以上是用水硬性结合料(即无机结合料)处治，且该层具有一定的厚度并能发挥其特性时，此路面称为半刚性基层沥青路面。半刚性基层沥青路面能适应现代公路运输量大、车辆大型化的需要，因此是高等级公路的主要路面类型之一。我国已建成通车的高速公路有约80%以上采用了这种结构。而水泥稳定碎石因其强度高，稳定性好，拌和方便，质量易控制等优点成为路面基层的主要结构形式。 沥沥青面层层属于柔柔性结构构，刚度度小，荷荷载分布布能力弱弱，因此此位于其其下的基基层是主主要的承承重层，并并承受着着由沥青青路面表表层传

2、来来的较大大的荷载载压应力力。基层层的底面面又往往往承受着着拉应力力的作用用，在行行车荷载载的反复复作用下下，基层层易发生生疲劳破破坏。 对对于半刚刚性基层层沥青路路面来说说，基层层必须满满足以下下一些主主要技术术要求: (l)有足够够的强度度和刚度度; (2)有足够够的稳定定性; (3)有足够够的抗冲冲刷能力力; (4)收缩性性要小; (5)有足够够的平整整度; (6)与面层层结合良良好。5.2 水水泥稳定定土基层层的施工工要求及及现状近几年来, 高等级级公路路路面的基基层大多多采用水水泥稳定定级配碎碎石基层层, 其厚度度一般为为30ccm50cm之间间。根据据公路路路面基基层施工工技术规规

3、范(JT0034-20000)(以下简简称“规范”)中第3111177条第7款的规规定:“水泥稳稳定土结结构层应应用122t以上上的压路路机碾压压。用1215tt三轮压压路机碾碾压时, 每层的的压实厚厚度不应应超过15cm；用1820tt三轮压压路机和和振动压压路机碾碾压时, 每层的的压实厚厚度不应应超过220cmm；对于水水泥稳定定中粒土土和粗粒粒土, 采用能能量大的的振动压压路机碾碾压时, 或对于于水泥稳稳定细粒粒土, 采用振振动羊足足碾与三三轮压路路机配合合碾压时时, 每层的的压实厚厚度可以以根据试试验适当当增加；压实厚厚度超过过上述规规定时,应分层层铺筑,每层的的最小压压实厚度度为10

4、0cm，下层宜宜稍厚。对对于稳定定细粒土土, 以及用用摊铺机机摊铺的的混合料料, 都应采采用先轻轻型、后后重型压压路机碾碾压”。由此, 对于超超厚水泥泥稳定土土（如水泥泥碎石、或或水泥砂砂砾)等基层, 传统统的施工工工艺是是分2层铺筑筑。在施施工过程程中, 由于受受机械故故障、天天气的变变化或混混合料的的运输道道路突然然被堵塞塞等不可可预见因因素的客客观影响响, 实际施施工的结结果往往往与“规范”要求相相差甚远远, 这就客客观隐藏藏着水泥泥稳定土土基层难难以避免免的质量量隐患。实践表明, 分两层铺筑筑的施工工工艺存存在以下下弊端: （1）碾压时时间难以以控制在在水泥的的终凝时时间内；（2）在上

5、层层铺筑碾碾压的过过程中, 如果压压路机振振动操作作不当, 易造成成已摊铺铺碾压密密实的下下层基层层产生不不必要的的损坏；（3）下层顶顶面的水水泥净浆浆或薄层层水泥撒撒布不均均匀时,易形成成分层或或起不到到粘结作作用；（4）2个薄层层在施工工过程中中碾压前前水分的的损失大大, 养生成成本高；（5）下层顶顶面在养养护过程程中产生生的污染染物清除除费用高高；（6）分层铺铺筑本身身已违背背设计本本意, 其受力力由设计计的整体体层受力力, 变成了2个薄层层分别受受力, 影响了了基层的的整体强强度,尤其是是分层不不合理、上上层压实实厚度往往往薄于于最小压压实厚度度 100cm的要要求时, 往往是是上层独

6、独挑重担担, 在处治治路面早早期损坏坏的病害害过程中中,笔者发发现上薄薄层过早早产生龟龟裂, 在车辆辆荷载的的重复作作用下, 形成碎碎块, 雨后冒冒浆, 这是造造成沥青青混凝土土路面早早期损坏坏最主要要的原因因之一。为为了解决决这一当当前我国国尚未得得到解决决的重要要难题, 需探索索一种新新的施工工工艺, 使超厚厚水泥稳稳定土基基层不再再分层铺铺筑, 从而克克服分层层铺筑的的弊端, 从源头头上避免免沥青混混凝土路路面的早早期损坏坏244。超厚水泥稳稳定土基基层的施施工工艺艺之所以以要分层层铺筑,主要是是因为从从前的压压实设备备的激振振力小, 影响深深度有限限, 超厚水水泥稳定定土基层层1 层铺

7、筑筑时,不能保保证基层层底部的的压实度度。但随随着我国国科学技技术的发发展,筑路机机械也有有了很大大的发展展,尤其是是重型压压路机和和铺筑厚厚度可达达40cm、宽度可可达13m的摊铺铺机的问问世,为我们们探索超超厚水泥泥稳定土土基层一一层铺筑筑的施工工工艺成成为可能能。因此, 我我提出探探索用重重型压路路机（自重达20t左右,激振力力达55t左右）碾压, 将超厚厚(厚度为2140cmm)的水水泥稳定定土基层层一层铺筑筑碾压成成型的新新工艺。大厚度摊铺铺对基层层稳定土土一次成成形有着着重要意意义，一一次摊铺铺4006000 mmm既提高高生产率率，减少施施工麻烦烦,降低成成本,同时又又保证稳稳定

8、层的的整体板板块结构构。当然基基层大厚厚度摊铺铺应有配配套的压压实设备备来保证证。为满足足这一需需要20t级以上上的超重重型自行行振动压压路机等等设备应应运而生生（当然这这设备另另有其他他用途)当代超级摊摊铺机宽宽幅大厚厚度摊铺铺沥青和和稳定层层的施工工实践已已大量展展开，如20004 年年10月至20005年5月，云南南安楚高高速公路路2、5、6标段采采用了宽宽度11.5m，厚度4000mm的水泥泥稳定砂砂砾一次次摊铺工工艺；1、2、4、5、7标采用用了宽度度11.5m的沥青青砼一次次摊铺工工艺。云云南思小小高速公公路2、4标和砚砚平高速速公路4标采用用了宽度度分别为为11.25mm、12.

9、5m，厚度4200mm的水泥泥稳定砂砂砾一次次摊铺工工艺。此此外，内蒙古古呼集高高速、陕西阎阎禹高速速、广东粤粤赣高速速等也都都分别进进行大宽宽度、大厚度度的摊铺铺试验并并采用相相应工艺艺。这些试试验的结结果表明明超级摊摊铺机大大宽度、大厚度度一次摊摊铺可以以满足高高等级公公路基层层和面层层的质量量要求。5.3 水水稳基层层的压实实5.3.11压路机机的选型型要根据筑路路机械的的配套情情况及机机械化施施工程度度的高低低选用压压路机 ,压路机机的主要要技术参参数充分分体现压压路机的的特性和和功能 ,对压实实效果有有决定性性影响 ,压路机机的运输输条件、路路基与路路面工程程施工配配套机械械状况、压

10、压实作业业项目的的性质、土土质和被被压材料料的特性性等都是是影响压压实质量量和压实实效率的的因素。在在选择压压路机的的种类、型型号、规规格和数数量时 ,为了充充分发挥挥机械化化施工的的优势 ,通常对对机械化化施工程程度高的的工程 ,应选用用压实功功能强、作作业效率率高的压压路机24。一.根据压压实作业业项目选选型路基压实应应选用压压实功率率大的重重型和超超重型静静压实压压路机、振振动压路路机和凸凸块式压压路机 ,这类重重型压实实设备的的压实效效果好 ,能有效效排除铺铺层中的的空气和和多余水水分 ,将被压压层的固固体颗粒粒嵌紧挤挤密 ,形成坚坚固稳定定的整体体 ,为上层层打下高高强度的的基础。路

11、路肩、桥桥梁填方方、人行行道等的的压实作作业 ,则可选选用轻型型或振动动型压路路机、打打夯机 ,以防路路缘崩塌塌毁坏构构造物。二.根据土土壤和被被压材料料的特性性选型被压材料的的种类及及成分是是选择振振动压路路机最佳佳振动频频率和振振幅的主主要因素素 ,材料不不同 ,其压实实特性也也不同 ,必须选选用合适适的压路路机才能能获得理理想的压压实效果果。砂土土和粉土土 ,粘结性性较差 ,水易侵侵入 ,不易被被压实 ,此类土土必须掺掺入粘土土或其他他材料进进行改良良处理 ,并选用用压实功功率大的的静压式式压路机机 ,不宜采采用振动动压路机机和凸块块式压路路机。对对于粘土土 ,由于粘粘结性能能好 ,内摩

12、擦擦阻力大大 ,含水量量较多 ,压实时时需要提提供较大大的作用用力和较较长的作作用时间间 ,以利排排除空气气和多余余水分 ,增大密密实度 ,选用凸凸块压路路机和轮轮胎式压压路机 ,可获得得较好的的压实效效果;不宜采采用振动动压路机机 ,因为振振动压路路机易使使土中水水分析出出 ,形成“弹簧”土 ,难以彻彻底压实实。对于于石质路路基 ,宜选用用凸块式式压路机机和振动动式压路路机同时时碾压 ,可使石石料和粒粒料之间间更好地地嵌紧 ,形成稳稳定性较较好的整整体。三.根据铺铺筑层的的含水量量选型被压材料的的含水量量是影响响压实效效果的重重要因素素 ,只有在在最佳含含水量状状态下 ,才能得得到最佳佳压实

13、效效果 ,表 5-1 为各类类土壤的的最佳含含水量。表 5-11 几种种土壤的的最佳含含水量和和最大干干密度-土壤种类最佳含水量量/%最大干密度度/ ggcmm砂土812801.88亚砂土9151.852.008粉土162221.611.880亚粘土121551.851.995粘土192331.581.770若含水量过过大 ,压实到到一定程程度时 ,水分将将聚集在在土体固固体颗粒粒之间的的孔隙内内 ,吸收和和消耗大大部分碾碾压能 ,衰减了了碾压作作用力的的传递 ,即使增增加压实实重量和和碾压遍遍数也不不可能将将土壤压压实 ,反而会会使压层层出现反反弹现象象 ,成为压压实的顽顽症。若若含水量量过

14、小 ,土颗粒粒之间的的润滑作作用减小小 ,其内摩摩擦阻力力将随之之增大。可可选用重重型压路路机压实实 ,或适当当增加碾碾压遍数数。含水水量过高高时 ,可通过过翻晒等等措施降降低含水水量 ,使之达达到压实实规范要要求。一一般当实实际含水水量高于于最佳含含水量 2%3%时 ,就不宜宜选用振振动压路路机进行行压实。当当土壤或或被压材材料的实实际含水水量低于于 3%以上时 ,应在施施工现场场进行洒洒水 ,以补充充水分 ,如果现现场难于于补充水水分 ,则可选选用超重重型静压压式压路路机或重重型压路路机进行行压实 ,并适当当增加碾碾压遍数数。5.3.22压实作作业参数数的选择择为了提高压压实质量量,获得最

15、最佳压实实效果和和最佳作作业效率率 ,除了选选定压路路机外 ,还应根根据施工工组织形形式 ,对工程程质量的的技术要要求以及及作业内内容、压压路机的的性能 ,正确选选择和确确定压路路机的压压实作业业参数。255.3.22.1 碾压压速度碾压速度取取决于土土壤和被被压材料料的压实实特性、压压路机的的压实性性能与功功能、对对工程质质量的要要求以及及压层的的厚度和和作业效效率等。通通常压路路机进行行初压作作业时 ,可按下下面的作作业速度度进行作作业:静压式式光轮压压路机为为 1.52kmm/h;轮胎式式压路机机为 2.53kmm/h;振动压压路机为为 34kmm/h。随随着碾压压遍数增增加 ,密实度度

16、提高 ,在进行行复压和和终压时时 ,压路机机的碾压压速度应应适当提提高。通通常 ,静压式式光轮压压路机的的碾压速速度可增增加到24kmm/h,轮胎式式压路机机可增至至35kmm/h,而振动动压路机机的碾压压速度则则可增加加到 36kmm/h。5.3.22.2 碾压压遍数所谓碾压遍遍数 ,是指压压路机依依次将铺铺筑层全全宽压实实一遍 相邻碾碾压轮迹迹应重叠叠 0.20.33m 时在同同一地点点碾压的的往返次次数。碾碾压遍数数的确定定应以达达到规定定的压实实度为准准 ,一般情情况下 ,压实土土质路基基为68 遍 ,石质路路基为 610 遍。5.3.22.3 压实实厚度压实厚度是是指铺筑筑层压实实后

17、的实实际厚度度 ,压实厚厚度是靠靠铺筑层层松铺厚厚度来保保证的 ,其厚度度关系为为:松铺厚厚度=松铺系系数压实厚厚度 ,其中松松铺系数数为压实实干密度度与松铺铺干密度度的比值值 ,根据土土壤特性性和施工工作业方方式 ,土壤的的松铺系系数一般般为 1.31.6。压实实厚度的的确定与与压路机机的压实实能力和和作用力力的影响响深度有有关 见表 5-2 。表5-2 几种种类型压压路机适适宜的压压实厚度度压路机类型型适宜的压实实厚度/CMM碾压遍数适宜土壤类类型8-10吨吨静光轮轮压路机机15-2008-12非粘性土12-155吨和18-20吨静光光轮压路路机20-2556-8非粘性土9-16吨吨和16

18、-20吨轮胎胎式压路路机20-3006-8亚粘土、非非粘性土土30-500吨拖式式轮胎压压路机30-5004-8各类土壤2-6吨拖拖式并脚脚碾压轮轮20-3006-10粘性土14吨拖式式振动压压路机100-11206-8沙砾土、碎碎石10吨振动动压路机机50-10004-6非粘性土5.3.33路基压压实步骤骤路基碾压前前应确定定和调整整好作业业参数 ,并按初初压、复复压和终终压 3 个步骤骤进行。281 初压压对铺筑层最最初的 12 遍的碾碾压作业业称为初初压。初初压的目目的是为为了在铺铺筑表层层形成较较稳定、较较平整的的承载层层 ,以利复复压时有有较大的的压实作作用力。路路基初压压一般可可采

19、用重重型履带带式拖拉拉机和羊羊足( )凸块 碾进行行碾压 ,也可选选用中型型压路机机进行静静力压实实 ,其碾压压速度应应不超过过 1.52kmm/h。初压压后 ,应用平平地机对对铺筑层层进行整整平。2 复压复压是在初初压的基基础上连连续进行行的压实实作业。复复压通常常碾压 58 遍 ,其目的的是使铺铺筑层达达到规定定的压实实度。复复压是主主要的压压实阶段段 ,在复压压作业中中 ,应尽可可能发挥挥压路机机的最大大压实功功能 ,以使被被压层迅迅速达到到规定的的压实度度。增加加压路机机的配重重或调节节轮胎式式压路机机的气压压 ,使之单单位线载载荷和平平均接地地比压达达到最佳佳状况;调节振振动压路路机

20、的振振频和振振幅 ,都可充充分发挥挥压路机机的压实实功能 ,提高压压实效果果。3 终压在竣工前对对铺筑层层进行的的最后 12 遍碾压压作业称称为终压压。分层层修筑路路基时 ,只在最最后一层层实施终终压。终终压的目目的是使使压实层层表面达达到平整整度要求求 ,因而适适宜采用用中型静静压或振振动式压压路机以以静力碾碾压方式式进行碾碾压 ,碾压速速度要适适当高于于复压速速度。如如果采用用振动压压路机或或羊足 凸块 碾滚压压路机进进行分层层压实时时 ,由于表表层存在在松散现现象 ,可将各各分层表表层 10ccm左右右厚度作作为下一一铺筑层层范围进进行压实实 ,这样就就可使相相邻铺层层结合更更为紧密密。

21、5.3.44路基压压实应遵遵行的原原则路基压实应应遵循“先轻后后重、先先慢后快快、先边边后中”的碾压压原则。1 “先轻轻后重”即初压压轻 ,复压重;先静力力碾压 ,后振动动碾压。这这也是路路基分层层压实时时压路机机选型的的原则。2 “先慢慢后快”是指压压路机的的碾压速速度随着着碾压遍遍数的增增加应逐逐渐加快快 ,即初压压时要以以较低的的速度进进行碾压压 ,这样可可以延长长碾压力力的作用用时间 ,增加影影响深度度 ,加快土土体变形形 ,避免产产生碾压压轮拥土土现象 ,防止发发生压路路机陷车车等异常常情况。随随着碾压压遍数的的增加 ,铺筑层层的密实实度也迅迅速增加加 ,加快碾碾压速度度则有利利于提

22、高高铺筑层层表层的的平整度度和提高高压路机机的作业业效率。3 “先边边后中”的碾压压顺序 ,是压路路机在压压实作业业过程中中应始终终坚持的的一条规规则。也也就是说说 ,作业(时压路路机必须须先从路路基的一一侧 距路基基边缘 3050ccm处 ,沿路基基延伸方方向 ,逐渐向向路基中中心线处处进行碾碾压。在在越过路路基中心心线 3050ccm 后 ,再从路路基的另另一侧边边缘开始始向路基基中心线线处碾压压。值得得注意的的是:实施弯弯道碾压压作业时时 ,应先从从路基内内侧逐渐渐压向路路基外侧侧碾压。碾碾压一遍遍后 ,再从内内侧开始始向外侧侧碾压 ,如此循循环;对傍山山路基的的碾压 ,则应先先从靠山山

23、坡的一一侧开始始 ,逐渐向向沟谷一一侧碾压压。为防防止发生生陷车和和翻车事事故 ,在碾压压山区公公路路基基沟谷一一侧时 ,碾压轮轮应距离离路基边边缘 1000cm。5.4 水水泥稳定定土一次次成型摊摊铺的压压实质量量控制5.4.11控制路路基路面面压实含含水量 控控制路基基路而压压实含水水量是保保证压实实度及其其均匀性性的前提提条件，压压实含水水量的控控制必须须在上碾碾前做现现场抽样样测定，一一般可偏偏大一些些控制，以以考虑施施工中的的水分蒸蒸发。压压实含水水量的标标准W实应较击击实试验验的最佳佳含水量量W理,偏低，是是山粉性性上湿度度大时对对压实的的敏感程程度大所所决定，而而在稳定定上中掺掺

24、有粉煤煤灰时，则则又应考考虑粉煤煤灰对施施工压实实含水量量的自调调节性能能。上述述二种情情况各有有不同的的施工压压实工艺艺控制的的实际意意义，对对其综合合考虑后后，用大大于最佳佳压实含含水量WW实，即偏偏大地控控制施工工压实含含水量，有有利于稳稳定上的的压实。5.4.22控制路路基路面面材料拌拌和均匀匀性 不不同掺量量稳定上上的对照照试验结结果表明明，外掺掺料所含含比例的的变化，对对稳定土土的物理理力学性性能有很很大的影影响。施施工中可可用中一一位而积积定量上上应当足足以保证证大致均均匀，特特别是利利用拖拉拉机牵引引桦犁及及圆盘耙耙多次翻翻拌时，其其强制破破碎拌和和作用以以及大而而积连续续作业

25、，可可使均匀匀度达到到很高的的水平。施施工中不不均匀度度的产生生，一般般存在两两种可能能，一是是犁深不不够，这这样使不不同的犁犁深留卜卜了素上上底;一是第第一层稳稳定土犁深过过大，使使应有的的素上层层之外的的上料拌拌入而相相对降低低了外掺掺料剂量量。这两两种情况况中以前前者的危危害性大大，因为为素上夹夹层完全全不具备备稳定上上的水稳稳性，并并形成结结构层中中的一个个弱薄层层，在回回弹变形形能力很很难达到到规定残残留值标标准，这这就使道道路结构构总体形形变模量量上不均均匀一致致，在控控制犁拌拌深度时时必须遵遵循“宁深勿勿浅”的原则则。5.4.33控制路路基路面面材料配配比均匀匀性 施施工中产产生

26、外掺掺剂量的的浮动，一一般对于于压实含含水量不不会突破破其允许许值范围围，因此此，原则则上不会会影响可可达到的的压实标标准。但但在路基基路而混混合料中中，上与与外掺料料容重上上有较大大差异，当当上的含含量增大大时，压压实后混混合料的的干容重重会有较较大上升升，这种种与标准准击实的的上含量量有差值值的因素素，形成成压实度度虚涨的的假象。施施工中如如果机械械地在现现场测定定干容重重，而不不相应控控制拌和和后的混混合料比比例，容容易造成成虽达到到了标准准击实卜卜压实度度值，但但现场混混合料压压实的实实际上效效果并未达到到实际应应有的压压实标准准，因而而如何抽抽查压实实前的外外掺料剂剂量应引引起足够够

27、的重视视，一般般可以留留出标准准击实时时混合料料上样，并做出不同剂量变化的前后几个样木，用现场“比色法”加以粗略控制。再山定性的观点看，现场抽查混合料的活性氧化物含量也是必要的，这样可在控制混合料配比均匀度的同时，也控制了材料的物理化学性质。应该指出，混合料剂量与活性氧化物含量的不均匀对稳定上强度和稳定性的影响，较要干容量上的假象而形成压实不足要小，严格控制后者史重要。295.4.44轻重型型击实标标准对压压实均匀匀度的影影响由轻型击实实与重型型击实对对同一配配比试件件试验结结果表明明:试件的的物理力力学与旨旨度指标标同于击击实标准准不同而而大幅度度变化，试试件的压压缩模量量前者低低20%-4

28、5%，水稳稳性也相相应变化化，由此可理理解为:在重载载交通情情况下，轻型型击实会会造成产产生较大大残留变变形的条条件，同同时，相相应工程程中压实实功能和和遍数的的不均匀匀量形成成不同的的压实效效果，导导致道路路结构工工作寿命命中，可可能出现现严重的的不平整整度的变变化是必必然的，反反之，若若以重型型击实标标准控制制压实度度，可将将此类影影响降低低到最小小限度。5.4.55控制路路基路面面结构层层厚度与与宽度均均匀性关于道路结结构压实实度与宽宽度的均均匀性，应应由压实效效果及其其产生的的影响来来评价，这这实际上上反映结结构层的的板体作作用大小小对道路路整体形形变与稳稳定性的的影响，尤尤其粉性性土质对水水的抗侵侵蚀能力力低，只只有具备备相当理理想的压压实度和和良好的的整体板板体性后后才得以以稳定，才才能实现现对地表表水的防防渗封闭闭和对地地卜水的的隔断作作用，否否则，某某一局部部强度不不足将扩扩至一片片到