高速公路路面基層底基層施工技術(shù)質(zhì)量控制

高速公路路面基層（底基層）施工技術(shù)質(zhì)量控制[摘要]隨著水泥穩(wěn)定碎石在高速公路路面基層（底基層）的廣泛應(yīng)用，同時也暴露出許多強度不足、局部松散破碎、干縮裂縫等問題。本文從基層（底基層）技術(shù)要求及特點、材料標(biāo)準(zhǔn)試驗、施工技術(shù)質(zhì)量控制、檢查驗收與質(zhì)量評定、通病及處理方法等方面作了闡述。水泥穩(wěn)定碎石路面基層（底基層）屬半剛性結(jié)構(gòu)層，具有良好的力學(xué)性能、整體性、穩(wěn)定性（水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性）和耐久性、抗凍性及與面層結(jié)合好的技術(shù)特點，易于攤鋪施工。在現(xiàn)代高速公路建設(shè)中，隨著國家的發(fā)展和社會經(jīng)濟水平的提高，這種路面結(jié)構(gòu)逐步取代了過去使用的石灰穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定砂礫基層（底基層）。文章就本人在河南省兩條高速公路的施工管理經(jīng)歷談?wù)勛约旱恼J識及體會。名詞概述基層：直接位于瀝青混凝土面層下用高質(zhì)量材料鋪筑的結(jié)構(gòu)承重層。底基層：在瀝青路面基層下鋪筑的次要承重層。主要技術(shù)要求及特點主要技術(shù)要求強度和剛度(回彈模量)基層必須能夠承受車輪荷載的反復(fù)作用，即在預(yù)定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，基層不會產(chǎn)生過大的殘余變形，更不會產(chǎn)生剪切破壞（無結(jié)合料的粒料基層）或疲勞彎拉破壞（有結(jié)合料基層）。水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性從各種渠道進入路面結(jié)構(gòu)層的水能使含土量較多、土的塑性指數(shù)較大的基層、底基層材料的含水量增加及強度大大降低，從而導(dǎo)致早期破壞?？箾_刷能力在行車荷載作用下，結(jié)構(gòu)層內(nèi)或基層材料中或基層裂縫中的自由水會產(chǎn)生相當(dāng)大的水壓力，這種有壓力的水會沖刷材料中的細料，反復(fù)沖刷，在裂縫中形成細料漿，細料漿被逐漸擠出裂縫，形成瀝青面層上裂縫處的唧漿現(xiàn)象。收縮性小：干縮裂縫和溫縮裂縫干縮裂縫：半剛性基層施工完成后，在鋪筑瀝青路面前，不可避免會產(chǎn)生干縮裂縫，特別是細粒土，養(yǎng)生不及時或養(yǎng)生結(jié)束后未及時作透封層，曝曬幾天就可能出現(xiàn)裂縫，時間越長，裂縫越大，裂縫主要是橫縫，間距8－20米，伴有少部分縱縫。基層的裂縫逐漸向上擴展通過瀝青層到表面，或在某種條件下，基層的裂縫對應(yīng)的面層表面先開裂，并逐漸向下擴展與基層的裂縫相連，即反射裂縫。溫縮裂縫：在寒冬季節(jié)，半剛性基層表面的溫度低，基層的頂面會產(chǎn)生拉應(yīng)力。在春季升溫，半剛性基層底部的溫度低，在基層底部可能產(chǎn)生溫度拉應(yīng)力，這個拉應(yīng)力與行車荷載在基層底部產(chǎn)生的拉應(yīng)力相結(jié)合，會促使基層底部開裂。水泥穩(wěn)定碎石底基層及基層屬于半剛性結(jié)構(gòu)層，若較長時間裸露或在上僅有一薄層瀝青封層，會受到日溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力的反復(fù)作用。此溫度應(yīng)力與基層頂面產(chǎn)生的干縮應(yīng)力相結(jié)合，更容易引起半剛性基層開裂。有足夠的平整度層間結(jié)合良好基本特點有一定的抗拉能力不同材料的28d或90d齡期的抗彎拉強度大至可達0.3－2Mpa，石灰穩(wěn)定土小，增長慢。材料強度和剛度隨齡期增長增長時間有的長達1－2年，尤其是石灰穩(wěn)定類。溫度對混合料強度的形成影響很大溫度越高，化學(xué)反應(yīng)快，強度增長越大；溫度0－5。C，強度不增長，低于0。C，結(jié)構(gòu)破壞，強度下降。無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土的局限性施工規(guī)范對無機結(jié)合料穩(wěn)定土有一個共同規(guī)定：穩(wěn)定細粒土如石灰土、水泥土、石灰水泥土、石灰粉煤灰土都不宜用作高速路瀝青路面的基層，而宜作底基層，不宜作高等級公路瀝青路面的基層。因為穩(wěn)定細粒土的干縮性和溫縮性較穩(wěn)定中粒土和穩(wěn)定粗粒土的干縮性和溫縮性大得多，還有穩(wěn)定細粒土在施工季節(jié)晚或施工質(zhì)量較差的情況下，強度形成不好，故現(xiàn)階段高速公路底基層一般也和基層同樣采用水泥穩(wěn)定碎石的結(jié)構(gòu)形式。容易產(chǎn)生收縮裂縫。材料的標(biāo)準(zhǔn)試驗在組織施工前和施工過程中，原材料或混合料發(fā)生變化時，必須對擬用的材料進行規(guī)定的基本性質(zhì)試驗，評定材料質(zhì)量和性能是否符合要求。原材料試驗：原材料試驗項目見施工規(guī)范p76表9.2.2混合料試驗：對初步確定使用的底基層和基層混合料，應(yīng)進行施工規(guī)范p77表9.2.3所列內(nèi)容試驗。集料的級配級配曲線的選用根據(jù)設(shè)計要求，安林高速的底基層、基層綜合穩(wěn)定土的顆粒組成應(yīng)分別采用施工規(guī)范P10表3.2.2中的2號和3號級配。級配從規(guī)范上講可以說考慮中值比較好，因為曾經(jīng)通過一系列試驗，級配取中值的路面強度最大，把級配好的碎石用到柔性路面強度最好，級配好的材料與級配差的材料強度相差很多。有試驗證明，級配不好的砂礫，要達到設(shè)計強度，混合料水泥用量要6%以上，級配好的砂礫，要達到設(shè)計強度，混合料水泥用量只要4%。石料強度高，級配好，室內(nèi)試驗以3.5－4%水泥用量強度就可達到3.5Mpa，所以級配要求非常重要。規(guī)范規(guī)定0.075mm以下粉料含量0－7%之間，有關(guān)研究證明粉料不超過3%時，抗折強度最大，超過7%，強度下降較多。級配曲線的實現(xiàn)方法為了保證級配曲線的穩(wěn)定和便于實施，施工中一般均用幾種不同粒徑的粒料來實現(xiàn)集料的級配。根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的粒料，底基層可用0－5mm、5－10mm、10－20mm、20－40mm四種料；基層可用0－5mm、5－10mm、10－20mm、20－30mm四種料，再加上粉煤灰都需5個料斗。當(dāng)然，也有用三種粒料配合的，這就要看當(dāng)?shù)厣a(chǎn)料的粒徑。技術(shù)質(zhì)量控制與驗收評定技術(shù)質(zhì)量控制施工工序間的技術(shù)及質(zhì)量管理包括外形尺寸管理和質(zhì)量控制兩個方面。外形尺寸管理如“施工規(guī)范”p79表9.4.2。質(zhì)量控制的主要檢測項目有：含水量、級配、集料壓碎值、結(jié)合料劑量、拌和均勻性、壓實度和抗壓強度，如“施工規(guī)范”p81表9.4.3。檢查驗收評定按照劃分的分部工程單元作為評定單位（上級檢測時，一般以一個標(biāo)段為評定單位），判定是否滿足設(shè)計和施工規(guī)范要求，其內(nèi)容如“質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)”p34表7.7.2。關(guān)鍵檢測指標(biāo)（壓實度、強度、厚度）的評定計算壓實度、強度、厚度均不是以其實測值與要求值對比，而是要進行統(tǒng)計計算。壓實度規(guī)范（“質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)”p145附錄B）：壓實度代表值K＝k－(tα/√n)S≥K。k――檢驗評定段內(nèi)各測點壓實度的平均值；tα――t分布表中隨測點和保證率而變的系數(shù)（查表）；保證率：高速路基層、底基層為99%，路基、路面面層為95%。n――檢測點數(shù)；S――檢測點的標(biāo)準(zhǔn)差；K。――壓實度標(biāo)準(zhǔn)值?；鶎?、底基層：K≥K。，且單點壓實度Ki全部大于等于規(guī)定值減2個百分點時，評定路段的壓實度合格率為100%；當(dāng)K≥K。，且單點壓實度Ki全部大于等于規(guī)定極值時，按測點值不低于規(guī)定值減2個百分點的測點數(shù)計算合格率。K＜K?；蚰骋粏吸c壓實度Ki小于等于規(guī)定極值時，該評定路段壓實度為不合格，相應(yīng)分項工程評為不合格。例：假設(shè)某高速水泥穩(wěn)定級配碎石基層A路段，實測壓實度分別為95.9、96.3、98.0、98.2、98.7、99.4、99.7、99.9共8個點，請評價壓實度。計算：K＝k－(tα/√n)S＝98.26－1.060×0.015＝98.2計算結(jié)果顯示：代表值K大于規(guī)定值K。因為有1點95.9小于規(guī)定值98%－2%＝96%，所以合格率＝1－1/8=87.8%。按驗標(biāo)規(guī)定，重要實測項目合格率不得低于90%，故不符合規(guī)定，不能進入質(zhì)量評定，必須進行返工處理（檢測點少于10個，只要有1個點超標(biāo)，就達不到）。強度規(guī)范（驗標(biāo)p152附錄G）：規(guī)定溫度下保濕養(yǎng)生6d，浸水1d的無側(cè)限抗壓強度平均值R：R(1－ZαCv)≥RdRd――設(shè)計抗壓強度（Mpa）；Cv――試驗結(jié)果的偏差系數(shù)（以小數(shù)計）；Zα――標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表中隨保證率而變的系數(shù)。保證率：高速路為95%，Zα＝1.645例：某高速路A、B段，路面上基層為水泥穩(wěn)定級配碎石，設(shè)計強度不小于4.5Mpa，Zα＝1.645，保證率95%，取樣實測結(jié)果如表1，請評價強度。表1分段測點123456789A4.754.814.835.124.975.354.765.835.92B4.514.804.834.955.075.115.264.755.02計算結(jié)果如表2。表2 項目分段計算值R(1－ZαCv)結(jié)論RZαCvA5.1491.6458.84.40不合格0分返工B4.9221.6454.64.55合格參與評分分析：A組的最小值、最大值和平均值均大于B組，結(jié)果A組不合格，而B組合格，原因是A組的離散性大。厚度規(guī)范（驗標(biāo)p153附錄H）：XL＝X－(tα/√n)S≥Xj－δXL――厚度代表值；S――標(biāo)準(zhǔn)差X――厚度平均值；n――檢測點數(shù)；tα――t分布表中隨測點和保證率而變的系數(shù)（查表）；保證率：高速路基層、底基層為99%，路面面層為95%。當(dāng)厚度代表值大于等于設(shè)計厚度減去代表值允許偏差時，則按單個檢查值的偏差不超過單點合格值來計算合格率；當(dāng)厚度代表值小于設(shè)計厚度減去代表值允許偏差時，相應(yīng)分項工程評為不合格。例：假如某高速路A、B、C三段，路面基層為水泥穩(wěn)定級配碎石，厚38cm，保證率95%，實測厚度結(jié)果如表3，請評價厚度是不合格。表3分段測點12345678910A36.736.937.238.538.539.039.139.439.640.2B36.337.938.839.639.639.739.940.040.140.2C36.536.636.637.638.739.239.540.140.641.7計算結(jié)果如表4。表4項目分段計算值Xj－δ結(jié)論Xtα/√nSX－(tα/√n)SA38.510.8921.20237.437.2合格率100%B39.210.8921.23738.137.2合格率90%C38.710.8921.83637.137.2不合格返工從表中可看出，盡管B段的平均值和最大值均比A段大，但由于它有1個點小于代表值允許偏差，所以未得滿分；C段各點均合格，但平均值37.1小于設(shè)計厚度減去代表值允許偏差37.2，所以不合格，要返工重作。注意：一般設(shè)計底基層、基層分開評定，而施工中應(yīng)分上、下基層、底基層三層進行施工控制。施工及控制過程中應(yīng)密切注意的幾個方面含水量合適的含水量通過試驗確定最佳值，施工時含水量要適當(dāng)偏大1－2%，因在拌和、運輸、等待、攤鋪過程中水份有損失，但在壓實時含水量太大，影響壓實度，造成干縮嚴重。拌和均勻性均勻性靠觀察：無灰條、灰團，色澤均勻，無離析。拌和不均勻會嚴重影響水泥穩(wěn)定土的強度，使得水泥含量少的地方強度不能滿足設(shè)計要求，而水泥含量多的地方，則裂縫增加。濕拌時間長短對強度影響很大，一般混合料拌和在1－2分鐘內(nèi)強度變化比較大，在3－4分鐘變化比較小。在施工中不可能要求3－4分鐘，但時間太短不好，就試驗情況來看，拌和0.5分鐘的強度只有拌和1分鐘強度的一半。粗粒土在拌和機中比較容易拌勻，并要控制干拌時間，及時加水，水能使水泥粘在集料顆粒上，改善水泥在混合料中的分布。拌和時間長短是由拌和箱的長度來決定的。壓實度壓實度對強度影響很大，假如壓實度100%，強度100%，壓實度95%，壓實度下降20－30%，壓實度90%，強度只有50%。延遲時間從加水拌和到攤鋪碾壓完成，稱為延遲時間，對強度影響很大，延遲時間越長，強度下降越多。對水穩(wěn)定粗粒土，試驗證明2小時的延遲時間強度下降10－25%，4小時延遲時間強度只有50%，8小時只有20%。所以規(guī)范規(guī)定施工前必須做水泥延遲試驗，采用集中拌和法施工時，延遲時間不應(yīng)超過2小時。模板用鋼?；蛞?guī)則木模都可以，但一定要保證穩(wěn)定，不要因碾壓而變形或使碾壓不實。有的省份有文件專門規(guī)定，所以應(yīng)強制要求使用鋼模。養(yǎng)護用透水土工布或經(jīng)連接在一起的麻布袋覆蓋，保持濕潤7天。水泥劑量水泥劑量是影響結(jié)合料強度的主要因素，在常用的水泥劑量范圍內(nèi)，水穩(wěn)的強度隨水泥劑量的增加而增加，對多數(shù)級配良好的材料，經(jīng)水穩(wěn)后，其強度與水泥劑量之間大致呈直線關(guān)系。水泥劑量超過一定量后，水穩(wěn)基層的裂縫就會增加，裂縫的寬度也會增大，因此為了防止水穩(wěn)基層出現(xiàn)較多的裂縫，在水穩(wěn)達到規(guī)定的強度、耐久性和施工要求的前提下，盡可能采用低的水泥用量，盡可能以優(yōu)良的集料級配和嚴格控制集料質(zhì)量來提高水穩(wěn)的強度。為了保證拌和的均勻性，我國施規(guī)規(guī)定水穩(wěn)中粗粒土用作基層時的水泥劑量最小不低于3%，同時最大劑量也不宜超過6%。質(zhì)量通病及處理辦法離析問題、級配不好，大顆粒，開級配容易離析；、拌和料裝車和攤鋪機收斗方法不對；、攤鋪機前擋板離地面太高，粗粒首先滾動接觸地面，造成每層底面一定厚度內(nèi)細集料少。措施：下降擋板，增加橡膠軟擋板；、擋板的邊部和兩臺攤鋪機結(jié)合部位均易形成粗集料更集中。措施：人工在攤鋪機后面，及時鏟除粗集料聚集等離析現(xiàn)象，補以新拌的均勻混合料。取芯不完整、松散、掉角的原因、離析嚴重；、壓實度是否達到要求；、級配不好有空洞；、強度偏低或達不到要求。開裂、施工后由于水份蒸發(fā)開裂是避免不了的，解決辦法是爭取早點鋪上一層，可以減少開裂。、含水量越大越容易開裂，要嚴格控制最佳含水量。、強度越高越容易開裂，在保證強度的情況下，不應(yīng)過多增加水泥劑量、低溫施工易開裂，施工的最低氣溫應(yīng)在5。C以上，并在第一次重冰凍到來最少半個月之前停工，并且在冬季上凍前最好是作好覆蓋防凍或完成透封層施工。、細集料比粗集料易開裂，嚴格控制細粉料，集料級配接近要求級配中值，呈S線形最佳，粉料、粗料走下線，中料走上線。、養(yǎng)護跟不上。、對基層裂縫的認識：一派認為基層裂縫一般不會反射到瀝青面層，90%路面開裂是由于瀝青面層本身產(chǎn)生的裂縫，因此一般不需要特殊處理。有的人確認為基層裂縫每年以3－4cm的速度向上反射。不管是否要反射，減少橫向開裂總是有好處的。、當(dāng)出現(xiàn)縱向裂縫時，必須處理。、實行交通管制，施工車輛要控制速度，無關(guān)車輛決不允許上路。、及時施工透油和封油層，也是制止裂縫發(fā)展的有效措施之一。強度不均勻的問題從以往的施工檢測結(jié)果來看，基層的7天無