1、热带公路施工水稳层质量控制实践摘要：水泥稳定土是一种水稳性材料,用水泥来稳定能显著地改变土的物理力学性质,获得良好的整体性、足够的力学强度和抗水性、耐久性、抗冻性,符合各种路面基层材料的基本技术要求，目前在各种等级的道路工程中得到广泛应用。如何在高温、缺水的东部非洲保证水泥稳定土的施工质量，是我公司在坦桑尼亚施工中面临的难题之一，现结合本人在坦桑尼亚 Singida（辛吉它）道路升级项目的工作实践，简述水泥稳定土施工中的质量控制要点，供同行参考，不当之处，请指正。 关键词：坦桑尼亚；双层水泥稳定土；施工技术 中图分类号：TU74 文献标识码： A 1 工程概况 坦桑尼亚 Singida 道路升
2、级项目一标段地处坦桑尼亚西北部的Singda 省。项目长度为 63 公里。路面结构层为水泥稳定土基层 Cl 加水泥稳定土底基层 C2 的双层水泥稳定土，表层采用沥青双表处理。 坦桑尼亚的自然环境和气候条件与中国差异较大，很多区域处于沙质土区域，缺少基础建设必需的石料，所以水泥稳定土施工将成为这些区域主要的施工方式。我公司实施的坦桑尼亚 Singida 道路升级项目经过多次论证实验和技术经济方案比选，将基层和底基层设计为水泥稳定土基层 C1 加水泥稳定土底基层 C2 的双层水泥稳定土。 该工程 2011 年竣工，2012 年被评为中国水电优质工程。 2 确定影响水泥稳定土质量的基本因素 为保证施
3、工质量，项目部成立了水泥稳定土质量控制小组，小组成员有技术部、试验室和施工队负责人组成，历时一个月，参照有关实践经验，对影响水泥稳定土质量的基本因素进行了系统试验和分析，得出以下结论。 2.1 高温对双层水泥稳定土的影响 该项目地处东非，年平均气温 2126，最高气温 39，干旱少雨。结合现场情况，我们通过试验发现：在气温在 3540之间，水泥水化作用充分，强度最高。但是高温易使水泥稳定土失水快，贯通性裂纹容易产生并形成质最缺陷。 经过多次试验论证，发现在水稳施工后 4 小时内撒布沥青养护膜，从而在水稳表面形成一层密封膜，可有效保证水稳内部水分在高温条件下不至于散失，并使水泥的水化作用加强，形
4、成强度高，均匀性好的水稳基层。 2.2 土质对水泥稳定土质量的影响 土的矿物成分对水泥稳定土的性质具有重要影响，实践证明含少量蒙脱石类矿物和不含腐殖质的各种碳酸盐土，用水泥稳定后可取得良好效果。覆盖粘土，亚粘土用水泥稳定后也可达到强度要求，而腐殖质土用水泥稳定效果较差。级配良好的土用水泥稳定时既可节约水泥又可取得满意效果，如砂砾土。级配不好的土。用水泥量要多且很不经济，如重粘土。 2.3 水泥的成分和剂量对水泥稳定土质量的影响 通常各种类型的水泥都可用于稳定土，但效果却不一样。对同一种土而言，水泥的矿物成分是决定水泥土强度主要因素。通常情况下，硅酸盐水泥效果较好，而铝酸盐水泥较差；矿物成份相同
5、时，水泥的表面活性大，分散度大，水泥土的强度越高。水泥土的强度随着水泥剂量的增大而增大，但在达到规定的强度和稳定性的前提下应尽可能节约水泥。2.4 用水量对水泥稳定土质量果的影响 水泥正常水化所用的水，约为水泥重量的 20，当混合料中含水不足时，就不能保证水泥的完全水化和水解作用。有机质含量高的水应避免使用。 2.5 工艺过程及养生条件对水泥稳定土效果的影响 水泥土和水拌和越均匀，水泥土的强度和稳定性就越高。压实度越好，水泥土的强度越高，增加拌和时间和延误压实时间过长，水泥就会硬结而难以压实。水泥土的强度会随龄期的增长而增长，但水泥剂量大，养生温度高，强度增长越快。水泥土过于干燥会引起开裂，浸
6、泡则会使水泥土强度明显降低。 3 确定改善水泥稳定土的添加剂 3.1 理论前提 土能够强烈地与水泥水化的产物发生各种反应，从而破坏了水泥正常水化与硬化的条件，因为水泥只有在强碱介质(PH=125132)和饱和的 Ca(OH)2 环境中才能结晶硬化并形成较坚强的水泥石。试验表明，当 Ca(OH)2 的浓度小于 2mmolI 时，完全不会形成含水硅酸盐。 为改善水泥在土中的硬化条件，提高水泥土的效果常常在水泥土中掺加少量添加剂，其作用如下： （1）提高水泥土的强度和稳定性：加入亚硫酸酒精废液； （2）加速水泥土的结构形成过程：如加入石灰、氢氧化钠、碳酸钠等； （3）扩大水泥土的适用范围，加固不适于
7、单独用水泥加固的土：如加入石灰、氢氧化钠、氯化钠等； （4）加固过湿土：如加入石灰、石膏等； （5）低温施工：加入氯化钠、氯化钙等； （6）减少水泥用量：如加粉煤灰。 3.2 采用的外掺添加剂 3.2.1 石灰。其主要作用是： （1）可以扩大水泥土的适用范围，加固那些不适合于单独用水泥加固的土(PH6 的酸性土，以及吸收容量超过 20mmol 的粘土和重亚粘土)； （2）可以吸收部分水分并改变土的塑性性质，因此掺加石灰可用水泥加固过湿土(比最佳含水量高 46)，掺加磨细生石灰可取得更好的效果； （3）在用水泥加固时由于土吸收了 Ca2+，破坏了水泥混合料中水泥正常硬化条件，因此掺加石灰可大大地
8、改善水泥的硬化条件。 3.2.2 氯化钙。其主要作用是： （1）降低冰点，使水泥可在较低温度下硬化成型； （2）吸湿，使水泥土能在较干旱地区发生正常反应； （3）增加溶液中 Ca2+离子浓度，促进粒凝聚，降低亲水性，改善水泥正常硬化条件从而可以加固盐渍粘土、酸性腐殖土。此外在含有碳酸盐的土中掺加钠盐(如 Na2C03，Na2S04，Na2S03)，可提高溶液碱性有利于水泥正常硬化并减少水泥用量。 4 确定水泥稳定土施工工艺 4.1 施工准备 4.1.1 路床验收 土路床表面应平整、坚实,具有规定路拱,路床表面高程、宽度、平整度、密实度等均应符合规范要求,有现场监理工程师工序验收的合格签认。凡验
9、收不合格的路段,必须采取措施,使其达到标准,方可进行水泥稳定层的施工。 4.1.2 施工机械设备 水泥稳定土施工设备有平地机、压路机和水车,每个作业组应配备 1台平地机、1 台压路机和 3 辆水车,水车的数量可以根据土质的含水量大小适当调整。帕塞项目施工中,施工机械的最佳组合是两个作业组一起作业,即 2 台平地机、2 台压路机、5 辆水车,这样可以节省一辆水车,而且施工效率既快又能保证施工质量。 4.1.3 取土区准备 土的类别和性质是影响水泥稳定土强度的重要因素之一,土的矿物成分对水泥稳定土的性质有重要影响,必须对取土场的土样进行分析,土的各项指标均应符合规范要求,且应选取土质均匀、杂质少、
10、土量大的取土场。稳定层的土方应先用挖掘机或推土机进行集料,集料前先将树木、草皮和杂土清除干净,并在采料区深度范围内自上而下采集集料,不宜分层采集。在集料中超尺寸的颗粒应予以清除。 4.1.4 水泥准备 水泥应选用终凝时间较长(宜在 6 h 以上)、标号较低(325 号为宜)的普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥等。 4.1.5 确定水泥稳定土的配合比 在实验室对所取土样、水泥检查合格后,进行试配,制作试样,根据试件养护 7 d 的无侧限抗压强度,得出试配结果。对每个取土场的不同集料堆,我们都分别取样做了试验,进行了水泥含量为 1%,2%,3%的不同试配，我们所选的取土场都是不同等级的砂砾土，水
11、泥的用量最高为 3%，最低为 2%。 4.1.6 备料 根据路基的宽度、厚度及预定的压实度，计算各段需要的干集料重量；根据集料的含水量和运料车辆的吨位，计算每车料的堆放距离；根据水泥稳定层的厚度和预定的干容重及水泥剂量，计算每袋水泥的摊铺面积，确定水泥稳定土需要的水泥用量。 4.1.7 实验段 实验段是检验施工工艺、水泥稳定土配合比、测定虚铺厚度及施工机械性能的重要手段。项目部会同咨询工程师踏勘现场情况，共同选择具有代表性的路段作为实验段。 该工程选取了 100 米路段为水泥稳定土实验段。在项目各部门的配合下,经过反复试验、调整工艺、参数、采集数据等,现场检测满足了水泥稳定土的各项指标。总结出
12、试验段成果如下: （1）虚铺厚度为 23 cm24 cm，平均松铺系数由碾压前标高测量记录和碾压后标高测量记录计算得出:1.211.26； （2）WBL23 型路拌机拌和 1 遍后，在 1/2 轮迹处拌和 1 遍，共拌和2 遍，保证水泥稳定土拌和均匀； （3）XSM220 压路机静压 2 遍,碾压速度为 2.5 km/h； （4）XSM220 压路机振动碾压 4 遍，碾压速度为 3.0 km/h,3.5 km/h； （5）钢轮压路机静压 1 遍，碾压速度为 2.5 km/h3.0 km/h； （6）压实度:大于 96%,轮迹重叠宽度:1/3； 7）洒水养护。 实验段施工完成后，项目部确定施工参
13、数，编制实验段施工总结，报咨询工程师审批；经咨询工程师批准后，再编制正式施工方案，全面铺开施工。 4.1.8 确定经济作业长度 根据试验段的施工资料,考虑到水泥的终凝时间、延迟时间对混合料密实度和抗压强度的影响、施工机械的效率和数量、机械操作手操作的熟练程度、施工季节和气候条件等因素，通过实践确定每组设备每天完成 200m 为宜，最佳组合是两组设备共同完成 400m。 4.2 确定工艺流程 施工放样运料摊铺检查材料的摊铺厚度人工摆放水泥平地机摊铺水泥干拌洒水湿拌整形碾压接缝和调头处的处理养生。 4.3 施工过程控制 4.3.1 底基层测量放线 （1）重新复核路基两侧高程及线路方向控制测量桩，每
14、 20 m 设一桩，认真检查桩上高程钉的高程； （2）路基顶面宽为 11.4 m，路基总填高约 1m2m，因此大部分测量桩距线路中心为 10m，根据现场实际情况不同，可以适当微调； （3）在施工过程中底基层的高程和整形主要是由高程钉来控制,施工前一定要认真检查。 4.3.2 运输及摊铺 （1）运料时,对预定堆料的下层在堆料前先洒水,使其湿润； （2）装车时,应控制每车料的数量基本相等，按计算的距离将材料卸到路中间，卸料距离应严格控制，避免过多或过少，要由专人在现场控制卸料； （3）卸完料后用平地机将料摊平,摊铺厚度由试验确定的松铺系数来确定； （4）摊完后，现场施工人员负责用高程桩检查材料的虚
15、铺厚度，如不合适要及时调整； （5）检查摊料的含水量，如稳定材料的含水量超过最佳含水量的 2%时，不能进行稳定层的施工作业。 4.3.3 摊铺水泥 （1）水泥从厂家发货时直接运到现场，运送水泥时应备好防雨设备；（2）按计算出的每袋水泥的纵横间距，在摊铺好的集料上做好安放每袋水泥的标记，同时划出摊铺水泥的边线； （3）将带有托盘的水泥(40 袋为一组)摆放在路边，在稳定层施工的前一天下午用人工将每袋水泥运到做标记的地点，检查有无遗漏和多余；（4）在稳定层施工的当天早上，在平地机开始工作前打开水泥袋，将水泥倒在集料层上,然后用平地机前面的刀片将水泥均匀摊开 （5）每袋水泥的摊铺面积应大致相等，水泥
16、摊铺完后，表面应没有空白。 4.3.4 干拌 （1）用平地机后面的铧犁将铺好的水泥翻拌两遍，使水泥分布到集料中，但不翻犁到底，以防止水泥落到底部； （2）第一遍由路中心开始，将混合料向中间翻，同时机械应慢速前进； （3）第二遍相反，由两边开始将混合料向外侧翻。 4.3.5 湿拌 （1）干拌结束后，应立即洒水湿拌； （2）洒水车在前面洒水，平地机紧跟洒水车后面进行拌和，使水分在混合料中分布均匀，在纵坡比较大的路段上应配合紧密，减少水分流出； （3）湿拌先从中间开始，用平地机前面的刀片将材料翻至路基的两侧，然后再将材料由路基两侧翻至路中间，最后再将材料摊平，湿拌至少进行 3 遍； （4）洒水车洒水
17、时应连续进行,不能中断，洒水距离应长些，水车的起洒处和另一端调头处都应超出拌和段 2m 以上； （5）洒水车不能在正进行拌和的以及当天计划拌和的路段上调头和停留，以防止局部水分过大； （6）洒水及拌和过程中，应及时检查混合料的含水量，可采用含水量快速测定仪测定混合料的含水量，也可在现场人工控制，最佳含水量的混合料为在手中能紧捏成团，落在地上能散开； （7）洒水拌和过程中，应人工配合拣出超尺寸颗粒，消除粗细颗粒“窝”以及局部过分潮湿或过分干燥之处； （8）拌和完成的标志是混合料没有灰条、灰团。 4.3.6 整形 （1）混合料拌和均匀后，先用平地机初步整平； （2）在直线段，平地机由路基两侧向路中心进行刮平； （3）在曲线段，平地机由内侧向外侧进行刮平； （4）平地机初步整平后用压路机碾压 12 遍，对于局部低洼处，应用齿耙将其表层 5cm 以上耙松，并用混合料找补平整，然后开始整形；（5）整形要按照规定的坡度和路拱进行施工，整形时标高的控制由高程桩来控制； （6）分别标出线路中心、行车道边沿；
