水泥稳定基层施工工艺
一、工程简介
新疆五彩湾至大黄山高速公路项目一工区起点K452+300,终点桩号
K500+000,路线全长47.7 公里,设计行车速度:120公里/小时,路基宽度:28米全线按双向六车道一级公路标准。
二、编制依据
1、《两阶段施工图设计》
2、《实施性施工组织设计》
3、《施工合同》
4、《公路工程设计标准》(JTGB01-2003)
5、《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000);
6、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057-94);
7、《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004))。
三、水泥稳定碎石基层混合料组成设计
基层是道路的主要承载部位,其质量的好坏将影响沥青路面的强度、使用
质量和使用寿命。因此,基层结构材料必须有足够的强度和刚度,足够的水稳性和足够的抗冲刷能力。
本项目基层使用的材料为水泥稳定碎石混合料。正式施工前要进行水泥稳
定碎石混合料组成设计,就是按照设计和《规范》对水泥稳定碎石原材料的技术要求,结合当地的实际情况,去选择符合要求的各种规格的集料和水泥结合料。通过试验确定各种集料的掺配比例,确定水泥结合料的种类和使用数量,以及混合料的最大干密度、最佳含水量和强度等。通过材料组成设计,能保证所设计混合料的各项技术指标都满足设计要求,能保证实际使用的材料符合规
定的技术要求,并能通过对集料级配的优化,确定最佳的水泥用量,降低施工成本。
1、材料
1.1水泥
按照《规范》要求,水泥稳定碎石可用强度等级为42.5级普通硅酸盐
水泥、强度等级为32.5级或42.5级的矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥,但不能选用快硬、早强和受潮变质的水泥。选用水泥初凝时间不得短于3h,终凝时间不宜短于6h。水泥的强度等级宜采用32.5级。施工中,按照上述要求,结合当地的实际情况初步选定水泥的种类,然后按照《公路工程水泥混凝土试验规程》检验所选水泥的各项指标。水泥的主要试验项目有:a、安定性试验;b、细度试验、标准稠度试验;c、初凝、终凝时间;d、胶砂强度。
根据水泥稳定碎石的选用标准,按照业主的要求,结合水泥厂家生产情况
和试验室试验结果,我标段天然砂砾底基层选用新疆天山水泥股份有限公司产的P.C32.5缓凝水泥,其初凝时间大于4h,终凝时间大于6h。安全性及强度符合GB175-1999要求。
1.2水
水为饮用水。
1.3集料
水泥稳定碎石基层中的碎石应质地坚硬、耐久、洁净、有良好的级配,用
于基层的碎石最大粒径为31.5mm,碎石颗粒应接近立方体。细集料质地应坚硬、耐久、洁净,并具有良好级配。其级配范围应符合表1的要求,其技术指标应符合表2的要求。
表1 水泥稳定碎石基层级配要求
按照《规范》要求,结合各石料场的碎石产量和质量情况,我标段水泥稳
定碎石基层中的碎石在拌合站集中破碎筛分。
2、配合比设计
2.1根据新疆标准化管理手册要求,水泥稳定碎石基层集料的掺配比例为:
20-30mm碎石:10-20mm碎石:5-10mm碎石:0-5mm碎石。
2.2 按照图纸设计要求我合同段水泥稳定碎石基层水泥用量为5%
2.3水泥稳定碎石基层混合料配比试验完成后,还应进行延迟时间对水泥稳
定碎石的干密度和强度的影响试验。根据拟定水泥剂量的混合料的延迟时间与强度的关系曲线和要求达到的强度,确定施工时的容许延迟时间;或根据施工时的摊铺速度、碾压速度、运输能力和混合料的拌和能力确定施工时可以达到的延迟时间,再根据混合料的设计抗压强度,确定拟定水泥剂量的混和料的延迟时间是否满足要求。否则需要调整拟定的水泥剂量。
四、施工技术方案
1、施工方法
根据设计图纸和《规范》要求,我合同段水泥稳定碎石基层施工采用厂拌
法集中拌制混和料,摊铺机摊铺。为保证摊铺宽度满足基层的半幅设计宽度,避免设置纵缝;避免因供料横向距离过长造成混合料的离析,本合同段采用“双机联铺”作业。即在作业宽度内,用两台摊铺机一前一后相距5~8m联合施工,
两台摊铺机摊铺速度一致,后台摊铺机的熨平板一端放在前面已铺的混合料上。
2、施工工艺(施工工艺流程图见附图)
2.1准备下承层
本合同段在进行水泥稳定碎石基层施工之前,严格按照《公路工程质量检验评定标准》对底基层的实测项目认真进行复核,凡验收不合格的路段,及时进行处理,使其达到标准后,方可进行基层的施工。
2.2 施工放样
在施工前期准备阶段,安排施工技术人员认真审阅图纸,根据设计图纸,计算出全合同段整十米桩号路面中线的坐标和水泥稳定碎石基层顶面的设计标高。
下承层验收合格后,安排测量技术人员用全站仪根据计算的设计坐标放出路面中线的准确位置,然后根据水泥稳定碎石基层的设计宽度,放出基层的两条边线,并用水泥钉做标记。
2.3 模板支护
在摊铺水泥稳定碎石前,水泥稳定碎石施工两侧,用高18cm,宽8cm,长6 m的槽钢作侧模,槽钢外侧用50cm长的钢钎和杂木杆固定,防止碾压时槽钢移位。
2.4 水泥稳定碎石混合料的拌合
2.4.1水泥稳定碎石混合料采用厂拌法集中拌制。根据有关要求和本合同段的实际情况,选用500型水泥稳定碎石拌合机,其设计生产能力为500t/h。
2.4.2在正式拌制水泥稳定碎石混和料之前,测量集料的实际含水量,并根据集料的含水量,将试验室配合比换算成施工配合比。实际拌和时,混合料的含水量应较最佳含水量大0.5%~1%,以弥补混合料在运输和摊铺过程中的水分损失,保证碾压时混合料的含水量不小于最佳含水量。
2.4.3为避免料仓中的集料串料,料仓上口之间要用隔板隔开,上料用装载机的装料斗的宽度应小于料仓的上口宽度。
2.4.4拌制混合料时应严格控制水泥剂量,为保证混合料拌和均匀,拌和时间一般宜不小于1分钟。
2.4.5混和料出场前,安排试验人员及时进行检查,严禁不合格的混合料出场。
2. 5混合料的运输
为避免在摊铺过程中,自卸汽车频繁往摊铺机的料仓中卸料对摊铺机正常行驶速度的影响,同时,为防止水泥稳定碎石混合料运输车辆对已施工路面结构的破坏。我标段选用后八轮自卸汽车运输水泥稳定碎石混合料,控制其运输重量不超过30t。
综合考虑拌合机的生产能力,摊铺机的行驶速度和运距等因素的影响。为保证水泥稳定碎石拌合楼和摊铺机的连续作业,避免拌合楼间断作业对混和料质量的影响和摊铺机无法正常连续行驶对水泥稳定碎石平整度的影响。在施工中,保证正常运输汽车数量为30台,随着工程的进展,再根据实际情况增加运输汽车数量。
2. 6下承层清扫
在摊铺水泥稳定碎石基层之前,将下承层表面松散材料清扫干净,并适当洒水湿润,以利结合。
2. 7安放基准线
测量人员提前恢复中线,直线段每 15—20 米设一桩,平曲线段每 10—15 米 设一桩,并在两侧边缘外设指示桩,标出砂砾石层边缘的松铺厚度和设计高程。
基准线是和路面基层顶面相平行的两条标高线,摊铺机通过这两条标高线来控制水泥稳定碎石的摊铺厚度、纵坡和平整度。水泥稳定碎石施工中使用的基准线就是安装在基层两侧边线外20cm处的两条钢丝绳,钢丝绳直径为3mm,钢丝绳的张拉力不小于1KN,施工过程中根据钢丝绳的伸长量来控制张拉力。钢丝绳顶面的标高通过整10m桩号处的钢钎来控制,钢丝绳安装在钢钎的横杆上。为减少因钢丝绳安装偏差对水泥稳定碎石层厚度、标高和平整度的影响,在安装钢丝基准线时应注意如下几点:
2.7.1安放钢丝绳的钢钎的横杆应水平或稍微向上倾斜。避免摊铺机找平装置的传感器在钢丝绳上滑动经过钢钎横杆时落在横杆上,而传递错误信息给摊铺机,影响水泥稳定碎石摊铺层标高和平整度。
2.7.2每根钢丝的长度不大于200m,以减少钢丝自重下垂对摊铺层标高和平整度的影响。
2.7.3钢丝绳应和路面中线平行,钢丝绳离底基层边线的距离始终为30cm,避免钢丝绳基准线横向偏移引起的标高偏差对摊铺层的影响。
我合同段水泥稳定碎石的摊铺计划使用一台ABG423型摊铺机和一台ABG325型摊铺机联铺作业,两台摊铺机前后相距5~8m。两台摊铺机外侧的传感器分别以摊铺层两边的钢丝绳为基准。前台摊铺机内侧的感应器以设置在施工路段中间的滑杆为基准,滑杆总长18m,每节长6m,滑杆顶面标高和摊铺层两边钢丝绳顶面在同一平面上。后面摊铺机内侧的感应器以前台摊铺机已摊铺混合料的顶面为
基准。
2. 8摊铺
在摊铺机拼装完成后,及时检查摊铺机的工作状况,检查刮板输送器、闸门和螺旋分料器的状况是否良好,振动的等级和行驶速度是否适合,熨平板底面有无磨损、变形,厚度调节器和拱度调节器是否良好,自动找平装置是否良好,各部位有无异常。检查过程中,根据工程需要,调整摊铺机的有关参数。
2.8.1熨平板宽度和横坡度的选择
根据水泥稳定碎石基层的设计宽度和横坡,将两台摊铺机熨平板的宽度根据设计宽度调好满足设计要求。
2.8.2摊铺机作业速度的选择
摊铺机的摊铺速度对施工各工序及摊铺质量影响极大,正确选择摊铺速度可加快施工进度,提高摊铺质量。如果速度过快,摊铺机振捣装置在振捣处的停留时间和振捣次数减少,从而影响摊铺层的密实度,造成摊铺层疏松。同时,在拌和能力一定的情况下,摊铺速度过快,也容易造成供料困难,使摊铺机无法匀速行驶,造成摊铺机熨平板的工作倾角不停的变化,使摊铺层表面时高时低。这两个方面将严重影响摊铺层的标高和平整度。
如果摊铺速度过慢,拌和设备的生产能力就无法达到最佳水平,影响施工进度造成施工成本增加。同时,因摊铺速度过慢,易使摊铺层表面出现台阶状,过早出现波浪、搓板等现象,不宜压实。根据拌和机的生产能力,可按下式大致算出摊铺机的行驶速度,摊铺机在施工中的实际摊铺速度通过试验段来确定。 V=100QK/(60BH)
V-摊铺速度,m/min;
Q-拌和机的生产能力,m3/h;
B-摊铺宽度m;
H-摊铺厚度cm;
K-效率系数,一般取0.85~0.95。
2.8.3摊铺厚度的确定和熨平板初始工作角的调整
要确定混合料的摊铺厚度,必须确定混合料的松铺系数,而该松铺系数跟混合料经摊铺机振实后的密实度有关。摊铺机的强力熨平装置可使混合料摊铺层的密实度达到88%以上。混和料的预压密实度越高,碾压对摊铺层平整度的影响就越小。但实践表明,预压密实度太大,将影响摊铺机的行进速度,并容易在摊铺层顶面造成“拉裂裂纹”。所以预压密实度宜为85~89%。施工时松铺系数根据试验段结果确定为1.24。松铺系数乘以水泥稳定碎石的压实厚度即为摊铺厚度。
在每次施工开始前,根据确定的摊铺厚度来调整熨平板的初始工作角。首次摊铺时,沿垂直路线方向设置几根方木,方木顶面的标高和摊铺层顶面的标高一致。摊铺机的熨平板靠自重落在方木上(连续摊铺时,熨平板可放在前一次摊铺层的末端),然后调整感应器至正常状态。即确定熨平板的初始工作角。开始摊铺后,在5—10m内多点检验实际摊铺厚度和摊铺层顶面标高,并与设计值比较,来确定是否继续调整确定熨平板的初始工作角。
2.8.4摊铺机的供料机构的选择
摊铺机的供料机构包括刮板输送器和向两侧布料的螺旋分料器这两部分。这两部分应相互配合,工作速度应匹配。刮板输送器的运转速度和闸门的开启程度影响摊铺室的供料量。摊铺室最恰当的混合料数量是堆料的高度平齐或略高于螺旋分料器直径的2/3,既稍微看见螺旋叶片或刚盖住叶片为佳。闸门的开启程度,在保证摊铺室内最恰当的混合料数量的情况下,要使刮板输送器和螺
旋分料器在全部工作时间内不停地运转。但由于各种因素的影响,为保证摊铺室内的混合料数量,刮板输送器和螺旋分料器不可避免地要有暂停运转和再启动的情况发生。正常施工中,这种情况不允许出现太多,一般应保证刮板输送器和螺旋分料器的正常运转时间占全部工作时间的80~90%。
2.9 粗细集料离析处理
当各种机械准备就绪且现场已有4车以上存料时即可开始摊铺作业,运料车先卸三分之一左右,然后运料车随着摊铺下料而逐渐起斗,卸下余料,要保证摊铺机斗中剩余一部分混合料不要露出刮料板。
在摊铺机后面应设专人清除粗细集料离析现象,此过程应一直延续到混合料碾压结束方可停止。具体方法是设一个2~3人的小组,携带一辆装有新拌混合料的小车,跟在摊铺机后面,及时消除粗细集料窝和粗集料带(铲除粗集料补以新拌的均匀混合料,或撒拌均匀的水泥细集料混合料,并与粗集料拌和均匀)。
2.10碾压
我合同段配置振动22T压路机三台:26T胶轮压路机2台、装载机5台自卸车不少于30辆,洒水车4辆。水泥稳定碎石混合料的压实主要是克服颗粒间的内摩擦力,需选用振动压路机作为主导压实机械。根据实践和研究表明,水泥稳定碎石混合料的压实要经历三个阶段:塑性阶段、弹塑性阶段、弹性阶段。对应的压实过程分别为:初压、复压、终压。
初压为塑性阶段。在此阶段,经过摊铺机摊铺的混合料虽有较高的密实度,但混合料颗粒之间仍有较多和较大的空隙。如选用振动压实很容易引起混合料的推移,破坏摊铺层的平整度,并造成表层压实度很高而深层达不到规定的压实度。此阶段应采用静力压实使摊铺层混合料稳定,为复压创造条件。结合本
标段压实机械的配置情况,初压采用振动压路机关闭振动静压1遍,碾压速度控制在1.5~2km/h。
复压为弹塑性阶段。混合料经过初压后,颗粒间已不存在较多和较大的空隙,颗粒处于暂时平衡状。此时,颗粒间互相嵌挤,并达到一定密实度,要使颗粒之间进一步挤密,需要克服颗粒间的内摩擦力,这就需要较大的压实力和压实功。为此,宜选用振动压路机压实,其振动时的激振力能使被压实材料产生共振,从而使被压实材料的内摩擦力急剧减小,剪切强度及抗压阻力变小,使混合料很容易进一步压实。碾压速度根据摊铺速度确定,但应控制在
1.5-3km/h范围内。另外,振动压路机的振动频率和振幅对压实度和平整度影响较大,根据实践证明,对于水泥稳定碎石混合料的压实宜选用高频率、低振幅。振动频率应为40-50Hz,振幅应为0.4-0.8mm。复压遍数为4遍。
终压为弹性阶段。这一阶段混合料颗粒间已得到最大程度的挤密和挤紧,若继续振动碾压,压实层基本不再吸收压实功,并容易造成颗粒压碎。但经过初压和复压,压实层表面有浅的表面裂缝和局部留有轮迹。而胶轮压路机压实时形成的沿压实表面的分力,对压实材料产生搓揉作用,能有效消除表面裂缝和轮迹。并且,胶轮压路机的轮胎具有弹性,加之轮胎的弹性悬挂与摆动,使各轮胎负荷相同,使被压路段密实度均匀。胶轮压路机轮胎变形,与被压表面接触面积大,在压实区域的时间长,可进一步增加压实深度和密实度,有利于提高压实层的整体强度,本合同段选用25T胶轮压路机碾压2遍。
施工过程中,两台摊铺机的摊铺层同时碾压,碾压从路基低处向高处进行,为保证每个碾压作业段接头处的平整度,碾压接头应压成锯齿形状(即呈阶梯状),不能在同一端面压齐,在碾压下一作业段时,压路机在接头处错成斜向45°压平锯齿形后再按正常碾压方法碾压。
碾压工作段长度的确定,采用厂拌法施工应严密组织好流水作业,碾压工作段可以看作是流水段,应综合考虑拌和机的生产效率、自卸车的运输能力、摊铺机的作业速度和压路机的工作效率,使运输、摊铺和碾压在工作段上形成流水。但必须顾及到从加水拌和到碾压终了的延迟时间(采用厂拌法时不应超过2h),还应考虑混合料从运输到摊铺后的水份散失情况,保证碾压时混合料处于略大于最佳含水量。由此确定碾压工作段的长度为30~50m。
2.11 接缝处理
为减少基层横向工作缝,确定两个构造物间的路段为一工作段进行施工,再接头位置,将以压实成型的接头做成垂直断面连接,用3米直尺在摊铺机端部沿纵向搭设直尺,其一段必选呈悬臂状,以铺迟层与直尺紧密接触定出接缝位置,用锯逢机割齐后铲除或人工切除,打扫干净,洒上少量用水,法克从接缝处起步摊铺。 2.12 养生
水泥稳定碎石基层在碾压完成并经压实度检查合格后,立即进行养生。养生采用土工布覆盖洒水进行养生,使水泥稳定碎石表面始终处于湿润状态,养生期不少于7天。养生期内,除洒水车外,应封闭交通。
3、施工注意事项
3.1施工不要选在雨天要尽量选在天气情况良好的时候进行。
3.2应严格控制各工序的工作时间,保证运输道路畅通,加强施工机械的检查和保养,确保试验段施工的顺利进行。
3.3下雨时,细集料应及时覆盖,减少因细集料过湿而不能顺利的从料仓流出对配料准确性的影响。
3.4为减少基层裂缝的产生,避免其对沥青路面的破坏,在进行配合比设计
时应注意以下两点:
a、增加混合料中粗集料的含量,在保证强度的前提下,并尽可能的减少水泥用量以减少干缩裂缝。
b、0.075mm以下的细集料应严格控制或不用。 3.5在基层施工完成后,及时采取有效的养护措施。 五、施工人员和机械配置
水泥稳定碎石施工工序多、衔接紧,如果安排不当,组织不合理,将直接影响施工各工序的正常运转,造成不必要的损失。为保证施工优质高效的进行,我合同段根据工程实际情况合理分工,责任落实到人,人员配置祥见试验段人员一览表。我标段根据水泥稳定碎石的施工特点和施工工艺要求,合理配备施工机械。
六、质量管理及检查验收 1、质量管理
在施工过程中及时对水泥稳定碎石底基层原材料、外形尺寸和施工质量进行检查和控制。
1.1原材料检验
施工过程中,材料部及时向项目部试验室报告原材料进场情况,试验室安排专人按规范要求对进场原材料进行检验,不合格原材料及时清理出场。具体检验方法与频率如下:
表5水泥稳定碎石基层原材料的质量检验
1.2施工过程中的质量管理
施工过程中,严格按照表6的要求控制水泥稳定碎石基层的施工质量,发现问题,及时分析原因,采取有效的处理措施,指导后期的施工。
表6水泥稳定碎石基层的质量管理
2、检查验收
水泥稳定碎石基层完成后,及时组织验收。检查验收中发现的问题及时反馈给水泥稳定碎石施工组,指导其后面的施工。水泥稳定碎石基层质量控制标准如下:
表7水泥稳定碎石基层、底基层质量控制标准
七、水泥稳定碎石基层的质量通病及预防措施
1 、水泥稳定碎石基层易出现四个质量问题:平整度差、厚度不够、压实度不够、强度不够。
⑴、平整度差,是由于水泥稳定碎石基层混合料含水量不一致,级配变化,再一个就是摊铺机履带轮下有垫物,这几个原因导致混合料压实度系数不一致。因此应保持混合料的各种指标一致性,提高碾压工艺水平。压路机的操作水平高低,也可影响底基层的平整度。
⑵、厚度(或高程)不够:这也是混合料含水量、级配变化造成的。含水量和级配的改变,使压实系数相应改变,测量人员不可能不断改变压实系数。最终致使底基层厚(薄)不均,高程超过容许偏差。
⑶、压实度不够:许多人认为主要是碾压的问题,通过长期检测发现,造成底基层压实不够,还是混合料含水量、级配的问题。在同等碾压条件下(以含水量为例),以一段混合料含水量低于最佳含水量1%,对比另一段混合料含水量高于最佳含水量1%以内,含水量高于最佳含水量1%以内的碾压效果好于含水量低于最佳含水量1%的碾压效果。
⑷、强度不够:直接表现为取不起样芯,或取得起但表面粗糙,不密实,试压强度低。造成基层强度不够的因素很多,主要是混合料灰剂量不够、级配不合理造成的。因混合料灰剂量偏小,起粘结作用的细颗粒偏少,导致基层成型、钙化后有一定的空隙,不密实。在基层混合料中,水泥起到主要的钙化作用,细颗粒起着粘结的作用。 2、预防措施:
⑴、施工前,严格检查下承层的高程,不合格的路段及时处理,确保基层的厚度。
⑵、混合料拌和时,严格控制混合料的灰剂量、含水量、级配范围。 ⑶、运输时,运距超过2km,混合料使用毡布加以覆盖,以防止运输过程中混合料水分散失。
⑷、施工过程中,调整好摊铺设备,不得在工作中停车检修,以免混合料因长时间放置,影响碾压密实度和强度;摊铺时,随时检测虚铺厚度,并与既定的虚铺厚度比较,小于既定的虚铺厚度时要及时进行调整。
⑸、碾压时压路机手必须在混合料可塑状态下,即水泥的终凝时间之前完成碾压成型。
⑹ 、派专人跟机找平、处理基层平整度。
⑺、碾压成型后及时覆盖洒水养生,使基层混合料始终保持在潮湿的状态下。
八、环境保护和安全生产措施
1、加强施工机械和运输车辆的管理,严禁违规操作。 各种机械、车辆在使用过程中,应加强检修和保养,保证机械的完好率和使用率。
2、对施工便道要经常进行洒水和养护,做到晴天湿润不起尘、雨天排水畅通不泥泞。 3、对运输车辆的行驶路线进行规定,严格按路线行车。在高速公路便道与地方道路的交叉口处,设立醒目的限速、警示标志,防止交通安全事故的发生。 4、雨天不应施工,但应配备足够数量的防雨彩条布,以便突然下雨时,对已摊铺混合料和已拌和混合料进行覆盖,雨后尽快恢复生产,但应在施工容许的延迟时间内完成碾压。
路面基层施工工艺框图
水泥稳定基层施工工艺
一、工程简介
新疆五彩湾至大黄山高速公路项目一工区起点K452+300,终点桩号
K500+000,路线全长47.7 公里,设计行车速度:120公里/小时,路基宽度:28米全线按双向六车道一级公路标准。
二、编制依据
1、《两阶段施工图设计》
2、《实施性施工组织设计》
3、《施工合同》
4、《公路工程设计标准》(JTGB01-2003)
5、《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000);
6、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057-94);
7、《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004))。
三、水泥稳定碎石基层混合料组成设计
基层是道路的主要承载部位,其质量的好坏将影响沥青路面的强度、使用
质量和使用寿命。因此,基层结构材料必须有足够的强度和刚度,足够的水稳性和足够的抗冲刷能力。
本项目基层使用的材料为水泥稳定碎石混合料。正式施工前要进行水泥稳
定碎石混合料组成设计,就是按照设计和《规范》对水泥稳定碎石原材料的技术要求,结合当地的实际情况,去选择符合要求的各种规格的集料和水泥结合料。通过试验确定各种集料的掺配比例,确定水泥结合料的种类和使用数量,以及混合料的最大干密度、最佳含水量和强度等。通过材料组成设计,能保证所设计混合料的各项技术指标都满足设计要求,能保证实际使用的材料符合规
定的技术要求,并能通过对集料级配的优化,确定最佳的水泥用量,降低施工成本。
1、材料
1.1水泥
按照《规范》要求,水泥稳定碎石可用强度等级为42.5级普通硅酸盐
水泥、强度等级为32.5级或42.5级的矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥,但不能选用快硬、早强和受潮变质的水泥。选用水泥初凝时间不得短于3h,终凝时间不宜短于6h。水泥的强度等级宜采用32.5级。施工中,按照上述要求,结合当地的实际情况初步选定水泥的种类,然后按照《公路工程水泥混凝土试验规程》检验所选水泥的各项指标。水泥的主要试验项目有:a、安定性试验;b、细度试验、标准稠度试验;c、初凝、终凝时间;d、胶砂强度。
根据水泥稳定碎石的选用标准,按照业主的要求,结合水泥厂家生产情况
和试验室试验结果,我标段天然砂砾底基层选用新疆天山水泥股份有限公司产的P.C32.5缓凝水泥,其初凝时间大于4h,终凝时间大于6h。安全性及强度符合GB175-1999要求。
1.2水
水为饮用水。
1.3集料
水泥稳定碎石基层中的碎石应质地坚硬、耐久、洁净、有良好的级配,用
于基层的碎石最大粒径为31.5mm,碎石颗粒应接近立方体。细集料质地应坚硬、耐久、洁净,并具有良好级配。其级配范围应符合表1的要求,其技术指标应符合表2的要求。
表1 水泥稳定碎石基层级配要求
按照《规范》要求,结合各石料场的碎石产量和质量情况,我标段水泥稳
定碎石基层中的碎石在拌合站集中破碎筛分。
2、配合比设计
2.1根据新疆标准化管理手册要求,水泥稳定碎石基层集料的掺配比例为:
20-30mm碎石:10-20mm碎石:5-10mm碎石:0-5mm碎石。
2.2 按照图纸设计要求我合同段水泥稳定碎石基层水泥用量为5%
2.3水泥稳定碎石基层混合料配比试验完成后,还应进行延迟时间对水泥稳
定碎石的干密度和强度的影响试验。根据拟定水泥剂量的混合料的延迟时间与强度的关系曲线和要求达到的强度,确定施工时的容许延迟时间;或根据施工时的摊铺速度、碾压速度、运输能力和混合料的拌和能力确定施工时可以达到的延迟时间,再根据混合料的设计抗压强度,确定拟定水泥剂量的混和料的延迟时间是否满足要求。否则需要调整拟定的水泥剂量。
四、施工技术方案
1、施工方法
根据设计图纸和《规范》要求,我合同段水泥稳定碎石基层施工采用厂拌
法集中拌制混和料,摊铺机摊铺。为保证摊铺宽度满足基层的半幅设计宽度,避免设置纵缝;避免因供料横向距离过长造成混合料的离析,本合同段采用“双机联铺”作业。即在作业宽度内,用两台摊铺机一前一后相距5~8m联合施工,
两台摊铺机摊铺速度一致,后台摊铺机的熨平板一端放在前面已铺的混合料上。
2、施工工艺(施工工艺流程图见附图)
2.1准备下承层
本合同段在进行水泥稳定碎石基层施工之前,严格按照《公路工程质量检验评定标准》对底基层的实测项目认真进行复核,凡验收不合格的路段,及时进行处理,使其达到标准后,方可进行基层的施工。
2.2 施工放样
在施工前期准备阶段,安排施工技术人员认真审阅图纸,根据设计图纸,计算出全合同段整十米桩号路面中线的坐标和水泥稳定碎石基层顶面的设计标高。
下承层验收合格后,安排测量技术人员用全站仪根据计算的设计坐标放出路面中线的准确位置,然后根据水泥稳定碎石基层的设计宽度,放出基层的两条边线,并用水泥钉做标记。
2.3 模板支护
在摊铺水泥稳定碎石前,水泥稳定碎石施工两侧,用高18cm,宽8cm,长6 m的槽钢作侧模,槽钢外侧用50cm长的钢钎和杂木杆固定,防止碾压时槽钢移位。
2.4 水泥稳定碎石混合料的拌合
2.4.1水泥稳定碎石混合料采用厂拌法集中拌制。根据有关要求和本合同段的实际情况,选用500型水泥稳定碎石拌合机,其设计生产能力为500t/h。
2.4.2在正式拌制水泥稳定碎石混和料之前,测量集料的实际含水量,并根据集料的含水量,将试验室配合比换算成施工配合比。实际拌和时,混合料的含水量应较最佳含水量大0.5%~1%,以弥补混合料在运输和摊铺过程中的水分损失,保证碾压时混合料的含水量不小于最佳含水量。
2.4.3为避免料仓中的集料串料,料仓上口之间要用隔板隔开,上料用装载机的装料斗的宽度应小于料仓的上口宽度。
2.4.4拌制混合料时应严格控制水泥剂量,为保证混合料拌和均匀,拌和时间一般宜不小于1分钟。
2.4.5混和料出场前,安排试验人员及时进行检查,严禁不合格的混合料出场。
2. 5混合料的运输
为避免在摊铺过程中,自卸汽车频繁往摊铺机的料仓中卸料对摊铺机正常行驶速度的影响,同时,为防止水泥稳定碎石混合料运输车辆对已施工路面结构的破坏。我标段选用后八轮自卸汽车运输水泥稳定碎石混合料,控制其运输重量不超过30t。
综合考虑拌合机的生产能力,摊铺机的行驶速度和运距等因素的影响。为保证水泥稳定碎石拌合楼和摊铺机的连续作业,避免拌合楼间断作业对混和料质量的影响和摊铺机无法正常连续行驶对水泥稳定碎石平整度的影响。在施工中,保证正常运输汽车数量为30台,随着工程的进展,再根据实际情况增加运输汽车数量。
2. 6下承层清扫
在摊铺水泥稳定碎石基层之前,将下承层表面松散材料清扫干净,并适当洒水湿润,以利结合。
2. 7安放基准线
测量人员提前恢复中线,直线段每 15—20 米设一桩,平曲线段每 10—15 米 设一桩,并在两侧边缘外设指示桩,标出砂砾石层边缘的松铺厚度和设计高程。
基准线是和路面基层顶面相平行的两条标高线,摊铺机通过这两条标高线来控制水泥稳定碎石的摊铺厚度、纵坡和平整度。水泥稳定碎石施工中使用的基准线就是安装在基层两侧边线外20cm处的两条钢丝绳,钢丝绳直径为3mm,钢丝绳的张拉力不小于1KN,施工过程中根据钢丝绳的伸长量来控制张拉力。钢丝绳顶面的标高通过整10m桩号处的钢钎来控制,钢丝绳安装在钢钎的横杆上。为减少因钢丝绳安装偏差对水泥稳定碎石层厚度、标高和平整度的影响,在安装钢丝基准线时应注意如下几点:
2.7.1安放钢丝绳的钢钎的横杆应水平或稍微向上倾斜。避免摊铺机找平装置的传感器在钢丝绳上滑动经过钢钎横杆时落在横杆上,而传递错误信息给摊铺机,影响水泥稳定碎石摊铺层标高和平整度。
2.7.2每根钢丝的长度不大于200m,以减少钢丝自重下垂对摊铺层标高和平整度的影响。
2.7.3钢丝绳应和路面中线平行,钢丝绳离底基层边线的距离始终为30cm,避免钢丝绳基准线横向偏移引起的标高偏差对摊铺层的影响。
我合同段水泥稳定碎石的摊铺计划使用一台ABG423型摊铺机和一台ABG325型摊铺机联铺作业,两台摊铺机前后相距5~8m。两台摊铺机外侧的传感器分别以摊铺层两边的钢丝绳为基准。前台摊铺机内侧的感应器以设置在施工路段中间的滑杆为基准,滑杆总长18m,每节长6m,滑杆顶面标高和摊铺层两边钢丝绳顶面在同一平面上。后面摊铺机内侧的感应器以前台摊铺机已摊铺混合料的顶面为
基准。
2. 8摊铺
在摊铺机拼装完成后,及时检查摊铺机的工作状况,检查刮板输送器、闸门和螺旋分料器的状况是否良好,振动的等级和行驶速度是否适合,熨平板底面有无磨损、变形,厚度调节器和拱度调节器是否良好,自动找平装置是否良好,各部位有无异常。检查过程中,根据工程需要,调整摊铺机的有关参数。
2.8.1熨平板宽度和横坡度的选择
根据水泥稳定碎石基层的设计宽度和横坡,将两台摊铺机熨平板的宽度根据设计宽度调好满足设计要求。
2.8.2摊铺机作业速度的选择
摊铺机的摊铺速度对施工各工序及摊铺质量影响极大,正确选择摊铺速度可加快施工进度,提高摊铺质量。如果速度过快,摊铺机振捣装置在振捣处的停留时间和振捣次数减少,从而影响摊铺层的密实度,造成摊铺层疏松。同时,在拌和能力一定的情况下,摊铺速度过快,也容易造成供料困难,使摊铺机无法匀速行驶,造成摊铺机熨平板的工作倾角不停的变化,使摊铺层表面时高时低。这两个方面将严重影响摊铺层的标高和平整度。
如果摊铺速度过慢,拌和设备的生产能力就无法达到最佳水平,影响施工进度造成施工成本增加。同时,因摊铺速度过慢,易使摊铺层表面出现台阶状,过早出现波浪、搓板等现象,不宜压实。根据拌和机的生产能力,可按下式大致算出摊铺机的行驶速度,摊铺机在施工中的实际摊铺速度通过试验段来确定。 V=100QK/(60BH)
V-摊铺速度,m/min;
Q-拌和机的生产能力,m3/h;
B-摊铺宽度m;
H-摊铺厚度cm;
K-效率系数,一般取0.85~0.95。
2.8.3摊铺厚度的确定和熨平板初始工作角的调整
要确定混合料的摊铺厚度,必须确定混合料的松铺系数,而该松铺系数跟混合料经摊铺机振实后的密实度有关。摊铺机的强力熨平装置可使混合料摊铺层的密实度达到88%以上。混和料的预压密实度越高,碾压对摊铺层平整度的影响就越小。但实践表明,预压密实度太大,将影响摊铺机的行进速度,并容易在摊铺层顶面造成“拉裂裂纹”。所以预压密实度宜为85~89%。施工时松铺系数根据试验段结果确定为1.24。松铺系数乘以水泥稳定碎石的压实厚度即为摊铺厚度。
在每次施工开始前,根据确定的摊铺厚度来调整熨平板的初始工作角。首次摊铺时,沿垂直路线方向设置几根方木,方木顶面的标高和摊铺层顶面的标高一致。摊铺机的熨平板靠自重落在方木上(连续摊铺时,熨平板可放在前一次摊铺层的末端),然后调整感应器至正常状态。即确定熨平板的初始工作角。开始摊铺后,在5—10m内多点检验实际摊铺厚度和摊铺层顶面标高,并与设计值比较,来确定是否继续调整确定熨平板的初始工作角。
2.8.4摊铺机的供料机构的选择
摊铺机的供料机构包括刮板输送器和向两侧布料的螺旋分料器这两部分。这两部分应相互配合,工作速度应匹配。刮板输送器的运转速度和闸门的开启程度影响摊铺室的供料量。摊铺室最恰当的混合料数量是堆料的高度平齐或略高于螺旋分料器直径的2/3,既稍微看见螺旋叶片或刚盖住叶片为佳。闸门的开启程度,在保证摊铺室内最恰当的混合料数量的情况下,要使刮板输送器和螺
旋分料器在全部工作时间内不停地运转。但由于各种因素的影响,为保证摊铺室内的混合料数量,刮板输送器和螺旋分料器不可避免地要有暂停运转和再启动的情况发生。正常施工中,这种情况不允许出现太多,一般应保证刮板输送器和螺旋分料器的正常运转时间占全部工作时间的80~90%。
2.9 粗细集料离析处理
当各种机械准备就绪且现场已有4车以上存料时即可开始摊铺作业,运料车先卸三分之一左右,然后运料车随着摊铺下料而逐渐起斗,卸下余料,要保证摊铺机斗中剩余一部分混合料不要露出刮料板。
在摊铺机后面应设专人清除粗细集料离析现象,此过程应一直延续到混合料碾压结束方可停止。具体方法是设一个2~3人的小组,携带一辆装有新拌混合料的小车,跟在摊铺机后面,及时消除粗细集料窝和粗集料带(铲除粗集料补以新拌的均匀混合料,或撒拌均匀的水泥细集料混合料,并与粗集料拌和均匀)。
2.10碾压
我合同段配置振动22T压路机三台:26T胶轮压路机2台、装载机5台自卸车不少于30辆,洒水车4辆。水泥稳定碎石混合料的压实主要是克服颗粒间的内摩擦力,需选用振动压路机作为主导压实机械。根据实践和研究表明,水泥稳定碎石混合料的压实要经历三个阶段:塑性阶段、弹塑性阶段、弹性阶段。对应的压实过程分别为:初压、复压、终压。
初压为塑性阶段。在此阶段,经过摊铺机摊铺的混合料虽有较高的密实度,但混合料颗粒之间仍有较多和较大的空隙。如选用振动压实很容易引起混合料的推移,破坏摊铺层的平整度,并造成表层压实度很高而深层达不到规定的压实度。此阶段应采用静力压实使摊铺层混合料稳定,为复压创造条件。结合本
标段压实机械的配置情况,初压采用振动压路机关闭振动静压1遍,碾压速度控制在1.5~2km/h。
复压为弹塑性阶段。混合料经过初压后,颗粒间已不存在较多和较大的空隙,颗粒处于暂时平衡状。此时,颗粒间互相嵌挤,并达到一定密实度,要使颗粒之间进一步挤密,需要克服颗粒间的内摩擦力,这就需要较大的压实力和压实功。为此,宜选用振动压路机压实,其振动时的激振力能使被压实材料产生共振,从而使被压实材料的内摩擦力急剧减小,剪切强度及抗压阻力变小,使混合料很容易进一步压实。碾压速度根据摊铺速度确定,但应控制在
1.5-3km/h范围内。另外,振动压路机的振动频率和振幅对压实度和平整度影响较大,根据实践证明,对于水泥稳定碎石混合料的压实宜选用高频率、低振幅。振动频率应为40-50Hz,振幅应为0.4-0.8mm。复压遍数为4遍。
终压为弹性阶段。这一阶段混合料颗粒间已得到最大程度的挤密和挤紧,若继续振动碾压,压实层基本不再吸收压实功,并容易造成颗粒压碎。但经过初压和复压,压实层表面有浅的表面裂缝和局部留有轮迹。而胶轮压路机压实时形成的沿压实表面的分力,对压实材料产生搓揉作用,能有效消除表面裂缝和轮迹。并且,胶轮压路机的轮胎具有弹性,加之轮胎的弹性悬挂与摆动,使各轮胎负荷相同,使被压路段密实度均匀。胶轮压路机轮胎变形,与被压表面接触面积大,在压实区域的时间长,可进一步增加压实深度和密实度,有利于提高压实层的整体强度,本合同段选用25T胶轮压路机碾压2遍。
施工过程中,两台摊铺机的摊铺层同时碾压,碾压从路基低处向高处进行,为保证每个碾压作业段接头处的平整度,碾压接头应压成锯齿形状(即呈阶梯状),不能在同一端面压齐,在碾压下一作业段时,压路机在接头处错成斜向45°压平锯齿形后再按正常碾压方法碾压。
碾压工作段长度的确定,采用厂拌法施工应严密组织好流水作业,碾压工作段可以看作是流水段,应综合考虑拌和机的生产效率、自卸车的运输能力、摊铺机的作业速度和压路机的工作效率,使运输、摊铺和碾压在工作段上形成流水。但必须顾及到从加水拌和到碾压终了的延迟时间(采用厂拌法时不应超过2h),还应考虑混合料从运输到摊铺后的水份散失情况,保证碾压时混合料处于略大于最佳含水量。由此确定碾压工作段的长度为30~50m。
2.11 接缝处理
为减少基层横向工作缝,确定两个构造物间的路段为一工作段进行施工,再接头位置,将以压实成型的接头做成垂直断面连接,用3米直尺在摊铺机端部沿纵向搭设直尺,其一段必选呈悬臂状,以铺迟层与直尺紧密接触定出接缝位置,用锯逢机割齐后铲除或人工切除,打扫干净,洒上少量用水,法克从接缝处起步摊铺。 2.12 养生
水泥稳定碎石基层在碾压完成并经压实度检查合格后,立即进行养生。养生采用土工布覆盖洒水进行养生,使水泥稳定碎石表面始终处于湿润状态,养生期不少于7天。养生期内,除洒水车外,应封闭交通。
3、施工注意事项
3.1施工不要选在雨天要尽量选在天气情况良好的时候进行。
3.2应严格控制各工序的工作时间,保证运输道路畅通,加强施工机械的检查和保养,确保试验段施工的顺利进行。
3.3下雨时,细集料应及时覆盖,减少因细集料过湿而不能顺利的从料仓流出对配料准确性的影响。
3.4为减少基层裂缝的产生,避免其对沥青路面的破坏,在进行配合比设计
时应注意以下两点:
a、增加混合料中粗集料的含量,在保证强度的前提下,并尽可能的减少水泥用量以减少干缩裂缝。
b、0.075mm以下的细集料应严格控制或不用。 3.5在基层施工完成后,及时采取有效的养护措施。 五、施工人员和机械配置
水泥稳定碎石施工工序多、衔接紧,如果安排不当,组织不合理,将直接影响施工各工序的正常运转,造成不必要的损失。为保证施工优质高效的进行,我合同段根据工程实际情况合理分工,责任落实到人,人员配置祥见试验段人员一览表。我标段根据水泥稳定碎石的施工特点和施工工艺要求,合理配备施工机械。
六、质量管理及检查验收 1、质量管理
在施工过程中及时对水泥稳定碎石底基层原材料、外形尺寸和施工质量进行检查和控制。
1.1原材料检验
施工过程中,材料部及时向项目部试验室报告原材料进场情况,试验室安排专人按规范要求对进场原材料进行检验,不合格原材料及时清理出场。具体检验方法与频率如下:
表5水泥稳定碎石基层原材料的质量检验
1.2施工过程中的质量管理
施工过程中,严格按照表6的要求控制水泥稳定碎石基层的施工质量,发现问题,及时分析原因,采取有效的处理措施,指导后期的施工。
表6水泥稳定碎石基层的质量管理
2、检查验收
水泥稳定碎石基层完成后,及时组织验收。检查验收中发现的问题及时反馈给水泥稳定碎石施工组,指导其后面的施工。水泥稳定碎石基层质量控制标准如下:
表7水泥稳定碎石基层、底基层质量控制标准
七、水泥稳定碎石基层的质量通病及预防措施
1 、水泥稳定碎石基层易出现四个质量问题:平整度差、厚度不够、压实度不够、强度不够。
⑴、平整度差,是由于水泥稳定碎石基层混合料含水量不一致,级配变化,再一个就是摊铺机履带轮下有垫物,这几个原因导致混合料压实度系数不一致。因此应保持混合料的各种指标一致性,提高碾压工艺水平。压路机的操作水平高低,也可影响底基层的平整度。
⑵、厚度(或高程)不够:这也是混合料含水量、级配变化造成的。含水量和级配的改变,使压实系数相应改变,测量人员不可能不断改变压实系数。最终致使底基层厚(薄)不均,高程超过容许偏差。
⑶、压实度不够:许多人认为主要是碾压的问题,通过长期检测发现,造成底基层压实不够,还是混合料含水量、级配的问题。在同等碾压条件下(以含水量为例),以一段混合料含水量低于最佳含水量1%,对比另一段混合料含水量高于最佳含水量1%以内,含水量高于最佳含水量1%以内的碾压效果好于含水量低于最佳含水量1%的碾压效果。
⑷、强度不够:直接表现为取不起样芯,或取得起但表面粗糙,不密实,试压强度低。造成基层强度不够的因素很多,主要是混合料灰剂量不够、级配不合理造成的。因混合料灰剂量偏小,起粘结作用的细颗粒偏少,导致基层成型、钙化后有一定的空隙,不密实。在基层混合料中,水泥起到主要的钙化作用,细颗粒起着粘结的作用。 2、预防措施:
⑴、施工前,严格检查下承层的高程,不合格的路段及时处理,确保基层的厚度。
⑵、混合料拌和时,严格控制混合料的灰剂量、含水量、级配范围。 ⑶、运输时,运距超过2km,混合料使用毡布加以覆盖,以防止运输过程中混合料水分散失。
⑷、施工过程中,调整好摊铺设备,不得在工作中停车检修,以免混合料因长时间放置,影响碾压密实度和强度;摊铺时,随时检测虚铺厚度,并与既定的虚铺厚度比较,小于既定的虚铺厚度时要及时进行调整。
⑸、碾压时压路机手必须在混合料可塑状态下,即水泥的终凝时间之前完成碾压成型。
⑹ 、派专人跟机找平、处理基层平整度。
⑺、碾压成型后及时覆盖洒水养生,使基层混合料始终保持在潮湿的状态下。
八、环境保护和安全生产措施
1、加强施工机械和运输车辆的管理,严禁违规操作。 各种机械、车辆在使用过程中,应加强检修和保养,保证机械的完好率和使用率。
2、对施工便道要经常进行洒水和养护,做到晴天湿润不起尘、雨天排水畅通不泥泞。 3、对运输车辆的行驶路线进行规定,严格按路线行车。在高速公路便道与地方道路的交叉口处,设立醒目的限速、警示标志,防止交通安全事故的发生。 4、雨天不应施工,但应配备足够数量的防雨彩条布,以便突然下雨时,对已摊铺混合料和已拌和混合料进行覆盖,雨后尽快恢复生产,但应在施工容许的延迟时间内完成碾压。
路面基层施工工艺框图