水泥稳定土施工工艺

水泥稳定土底基层路拌法施工工艺

【摘 要】通过非洲博茨瓦纳弗朗西斯敦(Francistown)－拉姆奎巴纳(Ramokgwebaba)公路重建项目水泥稳定下基层的施工实践，详细阐述了水泥稳定土底基层施工中的材料、摊铺、拌合、碾压和平整等关键的施工步骤，以及应注意的几个问题。

【关键词】水泥稳定土；材料选择； 施工方法；注意的问题

随着非洲经济多年的快速发展，各国对公路这一重要的基础设施的发展也越来越重视。水泥稳定土是非洲国家广泛用于各等级公路底基层、基层施工的一种半刚性路面结构型式。作为沥青混凝土和沥青双表处（BBST）的承重层,因其具有较好的板体性和水稳性，力学强度可调性，并能有效提高路面整体承载能力以及良好的经济性等优点,广泛受到非洲国家公路设计部门的青睐，对非洲地区公路建设极为重要。但是其材料选择、水泥剂量,摊铺拌合、碾压、平整、成活时间控制及工后养护在实际施工中难以控制，极易产生温缩裂缝、干缩裂缝，厚度、强度不能满足设计要求等缺陷，导致沥青面层龟裂破坏,造成大的损失，一直是公路施工中的技术要点和难点。本文通过我在非洲几个国家多年来施工水泥稳定层的现场施工经验进行总结,重点介绍了水泥稳定碎石施工中的材料控制、摊铺拌合、碾压、平整过程控制及成活时间控制等环节的施工及质量控制。

弗朗西斯敦(Francistown)－拉姆奎巴纳(Ramokgwebaba)公路重建项目（简称FR78公路项目）。该路位于博茨瓦纳国家东北部，全长78.8公路，是国家A1公路组成部分。项目起点在博茨瓦纳第二大城市弗朗西斯敦市北，终点在博茨瓦纳与津巴布韦交界的Ramokgwebana海关。项目0～4.5公里为双向四车道沥青混凝土城市道路，道路总宽度26.8米，中间设5米宽隔离带，路面结构下基层为250mm 水泥稳定层，基层为150mm 的级配碎石，路面采用40mm 的细粒式沥青混凝土；4.5～78.8公里为两车道沥青双表处A1干线道路，宽度7.4m，两侧各有2m 宽的路肩，道路总宽度11.4m，路面结构底基层为200mm 水泥稳定土层，基层为150mm的级配碎石，路面采用20mm沥青双表处。 1． 水泥稳定土底基层作用

水泥稳定土底基层为介于基层与土基之间的结构层, 它的初期强度高，并且

强度随龄期而增加很快结成板体，因而在土基水温状况不良时,用以改善土基的水温状况,提高路面结构的水稳性和抗冻胀能力,并可传递和扩散由基层传来的荷载应力，以减少土基变形，保证路基在容许应力范围内工作。 2． 机械设备

根据该工程所在国家没有工业的实际情况，水稳层施工主要机械设备从国际上和国内两个渠道进行购买。

主要机械设备配备表

编号 类型 型号 数量 1 平地机 Volvo G930 1 2 路拌机 Wrigten Raco 350 1 3 钢轮碾 国产SR20M 2 4 轮胎碾 HAMM GRW18 1 5 洒水车 东风SGZ5200GSS 2 6 平板车 东风EQ1141G7D2 2 7 自卸车 三菱 FV26-310 6 3. 材料选择 3.1 土料

水泥稳定土对土的一般要求是易于破碎，满足一定的级配，便于碾压成型。级配良好的砂砾土可以提高水泥稳定砂砾的抗压强度, 减少水泥用量, 而且应尽量选用开式级配砂砾, 减少细集料用量, 增强基层结构的抗变形能力。水稳用料取于借土场，先由实验室到借土场集好的料堆取样根据当地规范做等级试验。试验要求颗粒的最大粒径小于83mm，细度模数大于1.5，液限（%）小于30，塑性指数小于10，压实度在95%的试块ＣＢＲ(Caliornia Bearing Ratio, 美国加利福尼亚承载比)值大于45by。 3.2 水泥

水泥作为混合料的一种稳定剂，其质量对集料的质量是至关重要的，施工时选用水泥的初凝时间应不少于3h, 终凝时间应不小于6h。为使稳定土有足够的时间进行摊铺、拌和、碾压、平整以及保证其具有足够的强度，不应使用快凝水泥、早强水泥以及受潮变质水泥。水泥强度等级选用32.5MPa, 水泥用量由试

用途 摊铺，预拌，平整 将底基料、水泥和水混合搅拌 碾压 减少水分蒸发，提浆，消除裂缝 施工用水以及洒水养护 运送水泥 运送gravel（G5或G6料） 验确定,控制在4%～6%的水泥用量。按合同要求该项目使用由业主指定的水泥厂家提供的优质水泥：南非产ＰＰＣ普通硅酸盐水泥。 3.3水

非洲大部分地区水资源非常紧缺，该项目在博茨瓦纳施工用水来源有两个：一是公路附近私人农场里的水塘取水；二是在公路附近打水井取水。施工用水源必须取样做试验达到施工用水要求。 4. 施工方法

水泥稳定土采用装载机装车，自卸汽车运输，平地机摊铺集料，人工摊铺水泥，路拌机加水拌合，钢轮碾、轮胎碾联合碾压成型和平地机整形的方法进行施工。

水泥稳定土底基层施工工艺流程图

水泥稳定土施工前准备 土料准备和运送到现场 拌料摊铺，平整 ，轻度碾压 人工摊铺水泥 路拌机加水拌合 检查拌合深度

碾压水稳层 检查压实度 平整整形 检查水稳面高程 洒水养护，覆盖

4.1 水泥稳定土施工前的准备

在水泥稳定土底基层施工前对以前放线高程进行检查，将毁坏的高程桩补好。底基层之前的精选路基层必须经过全面验收合格，表面平整、坚实，具有规定的路拱，没有松散的材料。其宽度要根据水稳底基层的宽度并且左右再加宽30cm。 4.2 土料准备和运送到现场

借土场堆放有各种级别的料，要根据试验结果和实际对料堆的观察选取合格的土料。因为水稳土料自然集料的含水极低，有条件最好是在借土场进行闷水，提高其含水量。在水泥稳定土底基层施工前的两三天通过自卸车运送到施工路面中间部位堆放。避免集料长时间堆放，造成水分大量蒸发，或雨季遭大雨而使含水量过大，甚至造成弹簧现象。注意借土场的土料是虚料，要根据经验按照实际需求量计算距离卸料。保证装车时，每车的装载数量基本相等。严格掌握卸料的距离，避免集料不够或过多。 4.3 拌料加水摊铺，平整，轻度碾压

１）该工序在水泥稳定土施工前一天进行。将土料用平地机从中间向两侧摊铺，摊铺的过程中平地机进行一定翻拌，并将纯土块、超尺寸颗粒及其他杂物拣除。翻拌的同时用水车不断在土料上洒水。这样做一是能有效提高土料的含水量；二是能很好提高土料颗粒和水的均匀性。摊铺宽度要比设计宽度左右多出30cm，这样能有效防止底基层在路拌和碾压时设计边过虚问题，多出的料也用于后面的边坡回填。

２）平地机对摊铺好的土料按高层平整，平整的高层要高于设计2cm作为虚铺。平整表面力求平整，并有规定的路拱。

３）平整后用压路机轻度碾压1～2遍，使集料层具有平整光滑的表面，同时具有一定的密实度，以便摊铺水泥。 4.4人工摊铺水泥

按照水泥参量和设计宽度计算的每两袋水泥的面积，用钢筋棍按照计算的面积直接在轻碾后表面画格子。这项工作在做水泥稳定土前一天完成。水泥稳定土

底基层施工的当天早晨，水泥用平板车或者拖车直接送到施工作业面上，直接人工卸在所画的格子里，每个格子均匀放两袋，并检查有无遗漏和多余。然后打开水泥袋将水泥倒在底基层上，并人工用刮板将水泥摊开，使每两袋水泥均匀摊铺在每个格子里。水泥摊铺完毕后，做到表面没有空白位置，也没有水泥过分集中的现象。

4.5路拌机加水拌合

当水泥摊铺完整幅路宽的一半时进行路拌机加水拌合工作。路拌机的前面安排专人画导航线，以保证路拌机按直线行走。在拌合第二副时，第二幅要与第一幅需要重合30～35cm，并关掉重合部位路拌机的水阀。这样可以防止局部漏拌和重合处重复加水现象。后面各副施工与第二副一样，12m宽的路面6副可以全部拌完。拌合时，水车接到路拌机前面，通过水管连接到路拌机供水，路拌机在对土料和水泥拌合的同时给混合料加水。在拌合过程中，要及时检查路拌机的拌合深度，并告诉操作手进行调整；还要及时用快速含水测定仪检查混合料的含水量，也可以通过操作手调整加水量。拌合深度宜大于设计1cm；含水量宜略大于最佳，根据天气情况较最佳含水量大0.5%～1.5%。通过路拌机拌合后的混合料要做到色泽一致，没有灰条和灰团，没有粗细颗粒“窝”，且含水合适并均匀。 4.6碾压

１）路拌机在拌合的同时，震动压路机紧跟在后面进行碾压。第一遍（去、回算一遍）采用弱振，速度控制在1.5～1.7km/h；后面的三遍（根据试验确定遍数）采用强震，速度控制在2.0～2.5km/h；最后一遍弱震与第一遍相同。轮胎压路机跟在震动压路机后面不断碾压，加配重到２０吨，速度不宜超过5km/h。压路机和路拌机成“一”字排开，保持一定的安全距离。

２）碾压时，压路机重叠1/４轮宽，后轮超过两段的接缝处；前一幅遍数碾压完后进入下一幅碾压，这样循环直到路全幅碾压完毕。碾压整个过程中，水泥稳定土的表面始终保持湿润，如水分蒸发过快，及时补洒少量的水。

３）水稳中含有水泥胶凝材料，因而要求整个碾压过程要尽快完成，并且一次达到压实度要求。每一副碾压完后用核子密度仪进行压实度自测，如没有达到设计压实度要及时补压。

４）钢轮压路机在碾压底基层时,钢轮的接触线在混合料的大颗粒之间就形成了“过桥”现象而留下的空隙,就会产生不均匀的压实。轮胎压路机除有垂直压实力外,还有水平压实力,不但沿行驶方向有压实力的作用,而且沿机械的横向也有压实力的作用。由于压实力能沿各个方向移动材料粒子,所以可得到最大的密实度。这些力的作用加上橡胶轮胎的弹性所产生的一种“搓揉作用”,结果就产生了极好的表面压实效果，很好解决了钢轮压路机产生的不均匀的压实问题。轮胎压路机还能有效减少水分蒸发和细缝的出现。 4.7 平整整形

混合料碾压并达到压实度后用平地机平整整形。在直线段，平地机由两侧向路中心进行刮平；在曲线段，平地机由内侧向外侧进行刮平；需要时，再反复刮一二遍。平整时表面的低洼处不要用混合料找平，需按照要求的坡度和路拱进行整平。特别注意接缝处的整平，使接缝顺适平整。整个过程严格按照设计高层和“宁刮勿补”的原则处理。平整完后表面洒少量的水并用轮胎压路机最后碾压一遍（收面）。如果平整后表面比较松散，可以在轮胎压路机收面前用钢轮压路机加一遍弱震。 4.8洒水养护，覆盖

水泥稳定土经过拌和、压实整形成型后立即养护，养护时间不少于７天。采用洒水车通过间歇洒水以保持表面始终处于湿润状态，直到水稳层验收通过并达到一定强度。一般在水稳层做好后的第三天有较好的强度，这时运送级配碎石材料进行覆盖式养护。覆盖厚度５～７cm为宜，并洒足量的水养护，使其整个级配碎石材料始终处于潮湿状态，以防止裂缝的发生。 5. 注意的问题 5.1水泥掺量控制

水泥稳定砂砾土得到的混合料其特点是，强度较高，水稳性、抗冻性比较好，但易干缩和冷缩，产生较多裂缝。其中水泥掺量对水稳质量影响比较大，试验证明水泥掺量从5%增加到6%和7%, 干缩系数增加20%和30%,裂缝也大量增加。 应该在保证设计强度的情况尽量控制水泥掺量, 实际最大水泥掺量不能超过5.5%,

一般水泥掺量应控制在4%～6%之间, 如强度偏差大或达不到, 可以通过调整级配和水泥标号品种来达到要求。所以,必须严格控制水泥掺量,做到经济合理,精益求精,以确保工程质量。 5.2 混合料含水量

路拌机拌合好的混合料含水量一定要略大于最佳含水量，这是因为在碾压过程中会有一定的水分蒸发。但是，含水量过大会在碾压时出现“软基”、“波浪”等现象,也增大了混合料的干缩性,使结构层容易产生干缩裂缝；含水量偏小会使混合料和易性变差，表面松散,不易碾压成型,并影响混合料可能达到的密度和强度。所以严格控制混合料含水量是保证施工质量的关键环节。 5.3 施工过程时间控制

水泥稳定土底基层的施工采用的是机械化流水作业,各工序紧密衔接,组织要有序,任何一个环节出问题都会影响到整个水稳成活时间。尽量缩短混合料从拌合到完成碾压之间的延迟时间,保证在混合料终凝时间前一次达标成型, 否则混合料难以碾压密实, 强度降低, 容易引起干燥开裂。因此，施工现场必须合理布置，保证施工设备的良好状态和效率，增加施工人员的紧迫感和责任感，做到快拌和、快碾压、快平整。延迟时间宜控制在５～７h之内，如果必须再延长施工时间时,可以联系水泥厂适当加一些缓凝剂延长水泥的终凝时间。 6. 结语

这种水泥稳定土路拌机方法可以较好的对整个施工过程进行质量控制，有效的减少缺陷的产生，并能缩短延迟时间从而提高产量。该方法还可以用于沙漠和半沙漠的砂土施工，只是将震动压路机改为网格式压路机即可。但是在非洲，现在水泥稳定土施工普遍采用的是平地机拌合法，包括欧洲和美洲的工程承包商也使用这一方法。虽然这种路拌机拌合法施工工艺在非洲比较成熟，但是在保证施工质量的条件下每天只能做200m；摊铺机施工法因为料源，运输等问题也不宜采用。而采用路拌机拌合法施工，能有效节省用水，能在保证质量的条件下每天能做300m～400m，很好的提高了工程进度。在非洲经济快速发展的今天，该方法的运用可以明显改善水泥稳定土的施工， 具有显著的经济效益和社会效益。

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