水稳基层施工技术指南
一、术语
1、水泥稳定碎石
由具有规定级配组成的粗、细集料与水泥和水拌和而成的混合料的总称,又叫水泥稳定集料。按其混合料结构状态分为悬浮密实型、骨架密实型和骨架空隙型。
2、水泥剂量
水泥稳定碎石混合料中水泥的质量与全部集料(包括粗、细集料)干质量的比值称为水泥剂量,以百分率表示。
3、含水量
水泥稳定碎石混合料中水的质量与干混合料质量(包括粗、细集料和水泥)的比值称为含水量,以百分率表示。
4、最佳含水量和最大干密度
水泥稳定碎石进行击实或振实试验时,在含水量-干密度坐标系上绘出各个对应点,连成圆滑的曲线,曲线的峰值点对应的含水量和干密度即为最佳含水量和最大干密度。
5、无侧限抗压强度
试件在无侧向压力条件下抵抗轴向压力的极限强度。
6、振动压实试验方法
利用振动压实试验仪,在规定的配重、振动频率、振幅和压实时间条件下,对给定水泥剂量的水泥稳定碎石混合料,在不同含水量时进行成型试验,并测算水泥稳定碎石混合料最大干密度和最佳含水量的试验方法。采用这种试验方法设计的水泥稳定碎石基层称为振动压实法水泥稳定碎石基层。
二、一般规定
1、水泥稳定碎石基层结构应采用集中厂拌、摊铺机摊铺、压路机碾压密实、封闭养生的施工工艺。
2、水泥稳定碎石基层压实厚度不应超过20cm,当设计厚度超过20cm时,应分层铺筑,每层最小压实厚度为10cm,下层宜稍厚。
3、在正式施工前,必须铺筑试验段,检验合格后搜集整理数据,编制试验段总结。试验段的质量检查频率应是正常施工路段的两倍。
4、水泥稳定碎石施工期宜在春末和气温较高季节组织施工,并应在第一次重冰冻(-3℃~-5℃)到来之前半个月结束。施工期的日最低气温应在5℃以上。
5、雨季施工时要特别注意天气变化,降雨时要停止施工,对已经摊铺的混合料要尽快碾压密实,及时覆盖。严禁在雨天施工。
6、无特殊情况,基层施工应连续作业,中午不得停工,尽量减少施工接缝。桥头施工应与正常路段一次成型。
7、为保证基层整体性,降低能耗,加快工期,根据实际施工情况需要,基层也可采取双层连铺(即在铺筑完下基层适当长度后,立即铺筑上基层)。
8、水泥稳定碎石基层分两层施工时,在铺筑上层前,宜在下层顶面先洒布水泥或水泥净浆(水与水泥之比为3:1)。采取双层连铺施工时可不洒布水泥或水泥净浆。
三、原材料
1、原材料质量要求
(1)水泥
①普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可用于水泥稳定碎石基层,但应优先选用初凝时间3h以上(采取双层连铺施工时初凝时间应在4h以上)和终凝时间较长(宜在6h以上)的水泥,水泥强度等级宜采用42.5级。快硬、早强和受潮变质水泥不得使用。
②不同品牌水泥不能混用。如需更换水泥,必须提前进行相关检测,满足技术要求后方可使用。
③散装水泥进场后,应在水泥的初凝时间检测合格后再入罐使用。
(2)集料
①应采用有生产许可证,并配有反击式破碎机的采石场进行集料加工。集料宜采用石灰岩。
②集料应洁净、干燥,表面粗糙,无风化,无杂质,单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm,其技术指标应符合后附表4的要求。
③细集料应严格控制小于0.075mm的颗粒含量,不应超过10%。
④集料必须采用4-5种不同规格的粗细集料,粗细集料的粒径应按下表的规定生产和使用。当单一规格集料的粒径组成不满足要求而配合后的混合料级配满足要求时,工程上允许使用。
(3)水:凡饮用水皆可使用,遇到可疑水源,应委托有关部门化验鉴定。
2、原材料储存
(1)集料必须经检验合格后方能进场储存。 (2)要设置专门的储料场储备集料,场地必须采用20cm厚石渣垫层+10cm厚C25水泥混凝土进行硬化,不同规格和不同产地的集料要分别堆放,储料仓之间采用宽30cm水泥混凝土隔墙或宽60cm浆砌片石隔墙进行隔离,隔墙高度不低2.5m。
储料仓
(3)储料仓内地面设置不小于2%的坡度,并设置排水沟,严禁积水。小于5mm的细集料顶部搭设彩钢罩棚,遮阳挡雨。
(4)每个储料仓都应统一设置明显的材料标识牌,标明材料的名称、规格、产地、检验情况等内容。
细集料覆盖
四、混合料配合比设计
1、水泥稳定碎石混合料设计应采用骨架密实结构,并应采用振动压实法进行混合料配合比设计。
2、水泥稳定碎石混合料组成的集料级配,应符合下表中的范围要求,其中0.075mm筛孔的通过量宜尽量接近级配范围的下限。
3、取工地料场有代表性的集料分别进行水洗筛分,按颗粒组成进行级配计算,确定各种碎石的组成比例和合成级配。
4、取工地使用的水泥和集料,按不同的水泥剂量(一般为3.0%-5.0%),取5个水泥剂量比例配制混合料,用振动压实法确定各种剂量混合料的最佳含水量和最大干密度。
5、以不同水泥剂量,分别根据振动压实法确定的最佳含水量和98%的最大干密度,拌制水泥稳定碎石混合料,并分别以振动压实法和静压法制备混合料试件,在标准养护条件下养生6d,浸水24h后,测定不同水泥剂量混合料的7d无侧限抗压强度。
6、根据设计或规范要求的7d无侧限抗压强度确定符合强度要求的水泥稳定碎石配合比。
7、配合比设计注意事项。
(1)通过试验选择骨架嵌挤、级配密实、施工和易性好的混合料。
(2)为减少基层裂缝,应做到:在满足设计强度基础上限制水泥用量;在合成级配满足要求的同时限制细集料用量(合成级配中0.075mm筛孔通过量小于5%)。
(3)水泥稳定碎石混合料强度达不到设计要求时,应首先采取调整级配和更换料源等措施,不宜采用单纯提高水泥剂量的措施,水泥的最大剂量不应超过4.5%,现场进行EDTA滴定法进行水泥剂量的测定,用以保证现场拌和的均匀性。
五、试验段施工
1、正式施工前,应进行试验段施工,试验段开工前应对水稳拌合站进行准确标定和生产配合比的调试,确保成品水泥稳定碎石配合比准确,编制试验段施工方案,并对方案的具体内容进行详尽的技术交底。
2、试验段应选择在验收合格的下承层上进行。试验段长度宜为300m-400m,应采用两种不同的碾压方案,每一种方案长度150m-200m。采用双层连铺试验段长度宜为100m-150m,(根据每延米混合料用量、拌和站产量、运输、摊铺、碾压及水泥初凝时间确定),也应采用两种碾压方案,每一种方案长度50m~75m。
3、试验段施工应确定以下内容:用于施工的混合料配合比,合适的松铺系数和松铺厚度,标准的施工方案。
(1)用于施工的混合料配合比
①调试拌和机,测试其集料、水泥和水的计量的准确性;
②调整拌和产量,保证混合料的均匀性;
③检查混合料含水量、集料级配、水泥剂量、7d无侧限抗压强度。
(2)合适的松铺系数
(3)正式施工时可以采用的标准的施工方法
①混合料配合比的控制;
②混合料含水量的调整和控制方法;
③摊铺方法和机械,包括摊铺机的行进速度、振捣的频率和振幅、摊铺厚度控制方式、梯队作业时摊铺机的间隔距离等;
④碾压方式和机械组合、碾压的顺序、速度和遍数;
⑤拌和、运输、摊铺和碾压机械的协调配合。
(4)合适的作业段长度
4、试验段结束之后应该按照规范要求编写试验段总结,经审批后作为申报正式开工的依据。
六、施工要点
1、混合料拌和
(1)拌和站总拌和能力应满足施工进度要求,拌和站产量宜大于700t/h。
(2)拌和站集料仓应满足配合比需要,通常不宜少于5个。集料仓应具有下料流畅,防止起拱的功能,集料仓顶部应安装剔除超粒径石料或其他杂物的钢筋筛网。料仓之间应加设高度不小于50cm的隔板,集料仓顶必须加设钢结构罩棚。
水稳拌和站
(3)装载机上料应注意,不应上的太满,以免窜料。
(4)应对拌和站进行调试,使混合料级配、水泥剂量和含水量都达到规定的要求。
(5)拌和站场区及场区道路要用混凝土全面硬化,保证拌和站各设备器械有稳定的工作面进行安全生产。
(6)拌和站集料仓、水泥罐仓、水箱要求配有高精度电子动态计量器,所有电子动态计量器必须经有资质的计量部门进行标定,标定时应先确定好各集料仓下料口大小,确定按配合比供料。拌和站要配备一定数量砝码,以便施工过程中进行自校。
(7)试验室应设专人对水泥剂量进行检测,指导拌和生产。
(8)混合料拌和要均匀,含水量要略大于最佳含水量1%左右,使混合料到达现场进行摊铺碾压时的含水量不小于最佳含水量。
(9)应设专人对料仓进行监控,避免因缺料或下料口堵塞发生断料现象,影响混合料级配。
(10)正式施工前,料场要储备至少能满足7天的施工用料。
(11)拌和生产过程中,应根据集料和混合料的含水量大小,及时调整加水量。
(12)每天开始拌和后,按规定取混合料检查级配和水泥剂量。
(13)拌和站不允许采取自由跌落成堆,然后装载机装料运输的办法,必须配备带活门漏斗的成品仓。成品混合料先装入成品仓内,由漏斗出料装车运输,装车时车辆前后移动分前、后、中三次装料,避免混合料离析。
运输车装料
2、混合料运输
(1)运输车辆应采用大吨位自卸车,一般不小于18t,车况应良好。每天开盘前,应检查车辆情况,装料前将车厢清理干净。
(2)运输车数量根据设备生产能力、运载能力、运送距离、交通状况来确定,以在摊铺机前有不少于5辆车等候卸料为宜。
(3)运输车上的混合料必须苫盖,以减少水分损失。
运输车采取覆盖措施
(4)尽快将混合料运到现场,如运输车辆中途出现故障,必须以最短时间排除。当混合料不能在水泥初凝时间内运到工地完成摊铺压实,必须予以废弃。
(5)运输车辆苫盖的苫布应在前一辆车开始卸料后方能掀开。
(6)运输车辆卸料时应设专人指挥,车辆应在摊铺机前10cm~30cm处停住,挂空挡等候,由摊铺机推动前进,避免撞击摊铺机。
3、混合料摊铺
(1)水泥稳定碎石基层摊铺方式有分层摊铺与双层连续摊铺两种方式,双层连续摊铺有着缩短工期、连续施工、工作面连续、质量保证度高、减少干缩裂缝,节约材料等优点。
(2)摊铺前应对下承层进行全面检查,包括高程、中线、横坡度、宽度、平整度等,达不到要求者,采用合理的办法进行处理。
(3)开始摊铺前路基表面要进行全面的清理,清除碎石、浮土、杂物等,均匀地洒一遍水,保持表面湿润且不留明水。
下承层清扫
(4)测量放线
施工前恢复中线,直线段每10m设一桩,平曲线段每5m设一桩。每10m或5m设一固定支架,架设供摊铺机的传感器控制标高用的钢丝,钢丝拉力应不小于800N。
(5)根据测量放样的位置,每10m或5m打一根钢钎,钢钎选用具有较大刚度的φ18光圆钢筋进行加工,并配固定横板。固定横板端部采用丝扣,便于拆卸和调整钢丝,钢钎长度1m,另配两套紧线器,将钢丝绳拉紧固定。钢钎应打设在离摊铺面以外30~40cm处,以防与施工机械碰撞,或由于机械的振动造成钢丝的跳动而干扰摊铺机的自动找平系统。钢钎固定后,测量固定横板外侧端部顶标高,作为控制标高(设计标高+虚铺厚度+施工高度),用紧线器拉紧钢丝绳,然后,挂在已固定好的横板端部外侧,钢丝绳挂好后,在施工前应进行标高复测,以避免人为造成的各种标高偏差。
(6)为保证水稳基层边部压实,施工时应在边部用相应高度的钢模进行支挡,支模宽度应比设计宽度宽10cm,以便于边部压实。支挡方式如图。
分层摊铺支挡方式
两层连铺支挡方式
(7)当现场运输车辆不少于5台时开始摊铺,应连续摊铺,不应出现停机待料现象。摊铺时摊铺机应匀速前进。
(8)基层混合料摊铺宜采用两台摊铺机梯队作业,两台摊铺机型号必须相同。当单台大功率摊铺机抗离析效果较好时,也可采用单机全断面摊铺的方式。
双机梯队摊铺作业
(9)采用双机梯队作业时,前后相距5m~10m,两机左右重叠5cm~10cm,中缝辅以人工修整。前面摊铺机外侧走钢丝进行找平,内侧利用小型滑靴放在铝合金直尺上找平(铝合金直尺宜为3根,每根长6m,由可调节高度的简易托架支撑,其高度由两边钢丝绳拉线绳确定),后一台摊铺机外侧走钢丝进行找平,内侧利用滑靴接触式传感器置于已经摊铺完的混合料上进行找平。采用单机摊铺时应采用两侧走钢丝的方法控制高程。
(10)摊铺机速度宜控制在1.0m/min~2.0m/min范围内,摊铺前和摊铺中应检查摊铺机各部分运转情况,摊铺中应有测量人员进行标高、横坡检测,确定好虚铺厚度,发现问题及时调整。摊铺面上的大粒径石块人工捡除。
(11)在摊铺时,避免人为对钢丝绳进行干扰造成摊铺出来的水泥稳定混合料忽高忽低
(12)摊铺水泥稳定碎石混合料前,摊铺机螺旋布料槽前挡板边应加橡胶挡板以减少摊铺过程中混合料的上下离析。
(13)摊铺水泥稳定碎石混合料时,螺旋布料器应将混合料布满料槽以减小混合料的横向离析。
(14)摊铺中如有离析现象(尤其两侧边缘)或遇到不平整及起梗现象,则人工修补、整理,离析严重时应予以铲除并换填新拌混合料。同时注意含水量大小,及时反馈拌和站进行适当调整。
(15)结构物两侧摊铺应注意以下要求
①应将结构物两侧清理干净,处理好欠压时不平整问题;
②结构物两侧做为起点,应采用相应厚度的垫块起始摊铺,并严格按照设计要求,衔接路面结构层和过渡板,不得采用人工摊铺;
③斜交结构物两侧摊铺机无法工作的部位采用人工摊铺,应控制好操作时间、松铺厚度和平整度。
(13)摊铺机前后统一协调指挥,保持联系。
(14)分层摊铺上基层时,为保证层间粘结的效果,摊铺前宜在下基层表面洒布水泥净浆,所用水泥应与水稳混合料所用水泥一致,且水与水泥比例宜为宜为3:1,水泥净浆以能洒布均匀为宜,洒布长度以不大于摊铺机前30m~40m为宜。
4、混合料碾压
(1)摊铺、修整完成后,应立即用压路机跟在摊铺机后进行全宽范围内碾压,碾压段落长度宜控制在30m~50m。
(2)应配备与摊铺能力相匹配的碾压设备:一般宜为一台双驱双震双钢轮初压,2-3台20t同型号单钢轮复压,一台25T胶轮终压,双钢轮收面。
20t以上单钢轮振动压路机
25T胶轮压路机
(3)碾压应遵循先轻后重、先慢后快、从低到高的原则,碾压时应重叠1/2轮宽。
(4)碾压段落必须层次分明,设置明显的分界标志,对于两台摊铺机接缝位置、摊铺机中间位置及路面两层边缘等薄弱部分适当增加1-2遍碾压。
(5)压路机倒车应自然停车,无特殊情况不许刹车,换档要轻且平顺,不要拉动基层。在第一遍初步稳压时,倒车时应原路返回,换档位置应在已压好的段落上,在未碾压的一头换档倒车位置错开,要成阶梯状,出现个别拥包时,应专门安排有经验的技术工人进行铲平处理。
(6)压路机的起步和制动应做到慢速起动、慢速刹车,严禁在已完成或正在碾压路段上停顿、调头、急刹车、急转弯。压路机每次由摊铺机后方折回的位置应呈阶梯形随摊铺机向前推进,使折回处不在同一断面,最好呈45°斜角。
(7)压路机停车要错开,相隔间距不小于3m,应停在已碾压完成路段。
(8)碾压应在水泥初凝前及试验确定的延迟时间内完成,并达到要求的压实度,同时没有明显轮迹。
(9)对于路面边缘、加宽段落及港湾式停车带等大型压路机难以碾压的部位,宜采用小型振动压路机进行碾压或用振动夯板夯实。
(10)碾压过程中,如有“弹簧”、松散、起皮等现象,应及时翻松并更换新拌混合料碾压至要求的压实度,严禁出现薄层贴补现象。
(11)定期将压路机自重、性能进行检测,保证碾压机械有良好的工作性能。
5、接缝处理
(1)横缝位置
①水泥稳定碎石混 合料摊铺时,应连续作业,如因故中断时间超过2h,则应设横缝;
②每天收工后,第二天开工的接头断面也要设置横缝;
(2)横缝应与路面车道中心线垂直设置,接缝断面为竖向平面。横缝设置办法:
①压路机碾压完毕,沿端头斜面开到下承层停放;
②用三米直尺确定接缝位置,沿横向断面垂直挖除坡下部分混合料并适当留出一段混合料以便第二天压路机驶回前一天施工路段;
③第二天压路机驶回前一天施工路段上,将剩下未清除混合料清除干净并用水泥浆处理后,摊铺机从接缝处起步摊铺;
④压路机应沿接缝先进行横向碾压,由前一天压实层上逐渐推向新铺层,碾压完毕后再纵向正常碾压;
⑤碾压完毕,检查接缝处纵向平整度应符合规范要求。
(3)纵缝
两台摊铺机之间应重叠5-10cm,以避免产生纵向裂缝。施工中可根据实际情况调整重叠宽度。
上基层摊铺时应避免上下基层横纵缝重叠,横缝错开不少于2米,纵缝错开至少在20厘米以上。
6、双层连铺施工工艺
(1)双层连续摊铺对于分层摊铺有着缩短工期、连续施工、工作面连续、质量保证度高、减少干缩裂缝,节约材料等优点
(2)双层连铺施工长度的确定
①拌和时间(下基层每延米混合料用量×下基层施工长度/拌和站产量)+运输时间+摊铺时间+碾压时间+摊铺机倒回时间<4h
②上基层应在下基层水泥稳定碎石混合料中水泥初凝时间内完成碾压。双层连铺施工长度一般为110m-120m。
(3)双层连铺施工工艺流程,如右图。
(4)基层双层连铺施工操作要点
①用于架设控制标高的钢丝绳的钢钎应有足够的高度,能够满足上、下基层摊铺时钢丝绳的架设。
②拌和站应有专人与摊铺现场进行沟通联系,确保上、下基层的混合料出料准确。当上、下基层混合料强度不一致时,严禁将下基层混合料用于上基层。
③下基层的碾压长度宜为30m,尽可能缩短摊铺机摊铺后的碾压时间。
④下基层检验合格后摊铺机应按直线向后倒回,避免对下基层的破坏
⑤摊铺上基层时应首先用雾化效果好的水车将下基层均匀地洒一遍水,保证下基层湿润但不能形成流动的水,以免造成尚未凝结的水泥被水冲走。
⑥摊铺上基层时,运输车辆应在下基层未摊铺的路基上掉头,并应缓慢倒向摊铺机。在铺筑完成的下基层上严禁刹车或掉头,运输车卸完料后应平稳驶离下基层。
⑦出现意外情况,如机械故障或运输不畅时,可根据实际情况缩短下基层铺筑长度,保证上基层摊铺碾压完毕时下基层混合料中水泥未达到初凝时间。
⑧摊铺机倒回进行上基层的施工时,应将两台摊铺机左右调换,使得上、下基层的纵向施工缝位置错开20cm以上。
⑨进行下一段施工时,施工接头进行人工凿除,清理干净,在接缝处涂抹水泥浆,确保接缝牢固。上下基层应错缝施工,防止施工缝重合。
7、养生
(1)水泥稳定碎石基层碾压完成后,应立即进行各项质量检测,合格后开始养生。
(2)养生方法:
水泥稳定碎石底基层宜采用防水土工布养生或不小于0.07mm厚塑料布养生。在基层顶面用雾化效果好的水车先洒一遍水,人工将防水土工布覆盖在基层顶层。养生期内要不间断巡视,保持防水土工布的完好,如有破损或被风刮起现象,要及时补水补盖。养生期内应保持基层处于湿润状态。基层要采用改性乳化沥青(透层)养生。
(3)为保证覆盖的土工布不被大风刮起,宜制作15cm×15cm×15cm混凝土块用来盖压土工布。混凝土试块制作时要带有提手,方便搬运。塑料布养生需用无大块石子的土将接缝处压实。
(4)通常情况下半刚性基层养生期不少于7d,养生期内应保证基层表面一直处于湿润状态。
(5)对于水泥稳定碎石基层,养护期结束后,也应视天气情况安排一定次数的洒水作业,避免因长期曝晒或降温造成基层开裂。
(6)基层施工结束7d后方可进行下一层的施工,两层水泥稳定碎石施工间隔不宜超过30d。
8、封闭交通
(1)养生期内应封闭交通,设置明显的标志牌,安放障碍物。并且派专人看守,除洒水车外禁止一切车辆通行。
(2)养护完成的半刚性基层上禁止一切超载车辆通行,同时应采取设置限速牌等措施避免车辆集中快速行驶,以保护基层骨料不受破坏。
(3)为便于施工及车辆通行,需设置临时左右幅变换通道。
(4)采用透层油养生的上基层,沥青撒布车完成沥青撒布后,立刻封闭交通,严禁任何车辆通行。
封闭交通
七、质量控制
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八、常见问题及处理方式
1、横向接缝问题
进行下一段施工时,施工接头进行人工凿除,清理干净,在接缝处涂抹水泥浆,确保接缝处连接牢固。上下基层应错缝施工,错开2米以上的长度,防止施工缝重合。
2、离析问题
(1)拌合厂对于不同规格的集料应该分别堆放,应有可靠的隔离措施,避免不同规格的集料堆交错,避免人为增大集料的变异性。
(2)拌和站不允许采取自由跌落成堆,然后装载机装料运输的办法,必须配备带活塞门漏斗的成品仓。成平混合料先装入成品仓内,由漏斗出料装车运输,装车时车辆前后移动分前、后、中三次装料。
(3)摊铺水泥稳定碎石混合料时前,摊铺机螺旋布料槽前挡板边应加橡胶挡板以减少摊铺过程中混合料的上下离析。
(4)摊铺水泥稳定碎石混合料时,螺旋布料器应将混合料布满料槽以减小混合料的横向离析。
(5)摊铺中如有离析现象(尤其是两侧边缘)或遇到不平整及起梗现象,则人工修补、整理,离析严重时应予以铲除并换填新拌混合料。同时注意含水量大小,及时反馈拌和站进行适当调整。
供稿:王志学
编辑:钟晓燕
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