1、京秦高速公路遷西支線工程LM-2標(biāo) 田昆侖 2011年12月13日,水泥穩(wěn)定碎石施工質(zhì)量控制,-振動擊實法,目 錄,振動成型法簡介 原材料及配合比設(shè)計要求 施工工藝控制,振動成型法簡介,振動成型法的概念,振動成型法是由振動壓實成型機(jī)模擬現(xiàn)場振動壓路機(jī)，從而確定材料的組成比例、最大干密度及最佳含水量，并對各項性能指標(biāo)進(jìn)行檢測的一種水泥穩(wěn)定碎石混合料配合比設(shè)計方法。振動成型法得到的壓實效果與振動壓路機(jī)非常接近，是能更精確模擬現(xiàn)場壓實方式的室內(nèi)試驗方法。,傳統(tǒng)設(shè)計方法的現(xiàn)狀,室內(nèi)成型方式與現(xiàn)場碾壓方式不匹配 在我國，無機(jī)穩(wěn)定結(jié)合料大部分是按公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程(JTJ 057-94)的

2、要求采用重型擊實試驗，與工程實際中振動壓路機(jī)的壓實不匹配，試驗得出的最大干密度太小，與工程實際差別較大。 在水泥穩(wěn)定碎石基層施工中，由于室內(nèi)重型擊實成型與室外振動壓實不匹配，造成了兩個嚴(yán)重的后果：,一是壓實度超百。在各級檢查及驗收中，不允許壓實度超百，這就迫使施工單位在施工過程中，通過減少壓實遍數(shù)來降低壓實度； 二是裂縫嚴(yán)重。水泥劑量、細(xì)集料含量和含水量是引起水泥穩(wěn)定碎石裂縫的三大因素。由于試件成型方式與現(xiàn)場施工碾壓方式不同，施工單位往往為避免壓實度超百而減少壓實遍數(shù)，造成強(qiáng)度不滿足設(shè)計要求，于是為了增加強(qiáng)度便加大水泥劑量。,質(zhì)量控制指標(biāo)單一 規(guī)范對混合料路用性能要求相對簡單。除原材料性質(zhì)以外

3、，對混合料只要求7天齡期的飽水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到要求即可，對混合料抗裂能力沒有標(biāo)準(zhǔn)試驗方法和評價指標(biāo)，進(jìn)而使得設(shè)計或者施工的時候，只注重提高強(qiáng)度，造成片面的強(qiáng)度過大而抗裂能力較差等負(fù)面影響。,壓實度標(biāo)準(zhǔn)偏低 壓實度達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)對水泥穩(wěn)定碎石混合料強(qiáng)度、抗裂能力以及抗疲勞能力的提高有顯著的作用。壓實度的增加可以大幅提高半剛性材料強(qiáng)度，并可顯著提高混合料的抗裂能力；另一方面，壓實度的提高可以大大減少水泥穩(wěn)定碎石混合料中的微裂隙，從而提高混合料的抗疲勞能力。,規(guī)范規(guī)定的級配范圍太寬，難以保證工程質(zhì)量 規(guī)范規(guī)定的級配范圍太寬，在此范圍內(nèi)，不同級配的混合料其力學(xué)性能有很大差異，因此不同級配的水泥穩(wěn)定碎

4、石混合料各種力學(xué)指標(biāo)即使全部滿足規(guī)范要求，也很難說明這些混合料具有良好的抗裂性能。,振動成型法的優(yōu)點,改變了傳統(tǒng)的重型擊實法和靜壓法，采用更能夠模擬現(xiàn)場壓實方式的振動方法進(jìn)行室內(nèi)試驗及檢測。 水泥劑量明顯降低，同時強(qiáng)度提高、抗裂能力提高。水泥劑量降低1%1.5%，強(qiáng)度提高1.52倍，相同水泥劑量下，振動成型試件干縮抗裂系數(shù)是靜壓成型條件下的1.5倍。 振動成型法設(shè)計的半剛性材料密度標(biāo)準(zhǔn)提高1.021.03倍。且實際工程經(jīng)驗表明，用傳統(tǒng)的碾壓方式，在不增加設(shè)備投資的情況下，完全可以達(dá)到新的設(shè)計方法的壓實度要求。,試驗室試件比較,傳統(tǒng)設(shè)計方法試件,振動成型法試件,養(yǎng)生7天后現(xiàn)場取芯比較,傳統(tǒng)設(shè)計方

5、法 基層7天芯樣,原材料及配合比設(shè)計要求,原材料,水泥 水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層對原材料要求較高，水泥做為唯一的一種穩(wěn)定劑，其質(zhì)量尤為重要。為保證水泥穩(wěn)定碎石混合料有足夠的時間來運(yùn)輸、攤鋪及碾壓，要求水泥應(yīng)選用初凝時間應(yīng)大于3小時、終凝時間大于6小時的普通硅酸鹽水泥。 強(qiáng)度等級不低于32.5級。 水泥在入罐前，必須確認(rèn)在出爐7天以后，安定性等符合規(guī)范要求。,集料 各規(guī)格集料必須滿足公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JIJ034-2000和設(shè)計文件中規(guī)定的物理力學(xué)性能要求，并滿足粒徑規(guī)格要求。 規(guī)范規(guī)定集料最大粒徑不宜大于37.5mm，一般集料最大粒徑不超過31.5mm。粒徑過大對拌合站、攤鋪機(jī)的損害性越大，混

6、合料容易離析。,針片狀含量不大于20%，壓碎值不大于30%，塑性指數(shù)小于6、硫酸鹽含量不宜超過0.25%。粒徑小于0.6mm的顆粒必須做液限和塑性指數(shù)試驗，要求液限小于28%，04.75mm料中，0.075mm通過量必須小于15%。 水 凡飲用水皆可使用，遇到可疑水源，應(yīng)委托有關(guān)部門化驗鑒定。,配合比組成設(shè)計,一般規(guī)定 水泥穩(wěn)定級配碎石混合料組成設(shè)計包括原材料質(zhì)量檢驗，混合料級配組成設(shè)計，確定必需的水泥劑量和混合料的最佳含水量等。 原材料試驗包括含水率、集料級配、液限及塑限、碎石針片狀顆粒含量、碎石的壓碎值試驗、水泥強(qiáng)度等級和凝結(jié)時間等，必要時應(yīng)測定有機(jī)質(zhì)含量和硫酸鹽含量。 混合料試驗包括重型

7、擊實、水泥劑量、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、延遲時間等。,混合料的設(shè)計步驟,1）取工地實際使用的不同規(guī)格集料應(yīng)分別進(jìn)行水洗篩分，每批石料應(yīng)取有代表性的石料進(jìn)行不少于10次篩分，以平均值作為不同規(guī)格集料的篩分結(jié)果。級配的走向應(yīng)選擇靠近中值偏下、靠近級配范圍的下限使礦料級配形成S形曲線，基層4.75mm以上粗集料的含量不低于65%，形成骨架密實型結(jié)構(gòu)，經(jīng)行室內(nèi)試驗，待實驗結(jié)果出來后確定合適的級配曲線。,取工地使用的水泥，根據(jù)確定的級配曲線，按不同水泥劑量分組試驗。結(jié)合設(shè)計文件，按下列水泥劑量配制： 基層用水泥試配劑量：3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5% 在可能估計合適劑量的情況下，允許將五個不同

8、的劑量的試驗縮減到三個或四個，但不得少于3個劑量，特別不允許采用一個經(jīng)驗劑量的驗證性設(shè)計方法。,2）擊實試驗 水泥穩(wěn)定碎石采用振動壓實試驗方法確定各種混合料的最佳含水量和最大干密度，至少應(yīng)做三個不同水泥劑量混合料的振動壓實試驗，即最小劑量，中間劑量和最大劑量。按規(guī)定壓實度分別計算不同水泥劑量的試件應(yīng)用有的干密度。,3）強(qiáng)度試驗,按最佳含水量和計算得到的干密度制備試件。進(jìn)行強(qiáng)度試驗時，平行試驗的試件數(shù)量應(yīng)符合下表規(guī)定。,試件在202溫度下保濕養(yǎng)生7d，浸水24h后，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。,根據(jù)設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，選定合適的水泥劑量，此劑量試件室內(nèi)試驗結(jié)果的平均抗壓強(qiáng)度按下式計算： R平Rd/(1-Z

9、aCv) 式中：平平均抗壓強(qiáng)度，MPa d設(shè)計抗壓強(qiáng)度，MPa Za保證率系數(shù)，高速及一級公路保證率95%，其他90% Cv試驗結(jié)果的偏差系數(shù)（以小數(shù)計）。,按上述試驗結(jié)果確定水泥劑量。工地實際采用的水泥劑量應(yīng)以室內(nèi)試驗確定的劑量適當(dāng)?shù)脑黾?，采用集中廠拌法施工，最多不超過0.5。 按照混合料組成確定的最佳水泥劑量+0.5、確定的最佳含水量和最大干密度制作試件，校核標(biāo)準(zhǔn)配合比的7d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和試件干密度。,）試拌試鋪 試鋪段要決定的主要內(nèi)容如下： 驗證用于施工混合料的配合比 a、調(diào)試拌和機(jī)，分別稱出拌缸中不同規(guī)格的碎石、水泥、水的重量，測量其計量的準(zhǔn)確性； b、調(diào)整拌合時間，保證混合料均

10、勻性； c、檢查混合料含水量、碎石級配、水泥劑量、7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。, 確定鋪筑的松鋪寬度和松鋪系數(shù)（約為1.201.30）。 確定標(biāo)準(zhǔn)的施工方法 a、混合料配比的控制方法； b、混合料攤鋪方法和適用機(jī)具； c、含水量的增加和控制方法； d、壓實機(jī)械的選擇和組合，壓實的順序，速度和遍數(shù)； e、拌和、運(yùn)輸、攤鋪和碾壓機(jī)械的協(xié)調(diào)和配合。,確定每一作業(yè)段的合適長度（一般建議50m-80m）。 嚴(yán)密組織拌和、運(yùn)輸、碾壓等工序，縮短延遲時間。 試鋪段的檢驗頻率應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定生產(chǎn)路面的2-3倍。當(dāng)使用的原材料和混合料、施工機(jī)械、施工方法及試鋪路面各檢驗項目的檢測結(jié)果都符合規(guī)定，可按以上內(nèi)容編寫試鋪總結(jié)，

11、經(jīng)審批后即可作為申報正式路面施工開工的依據(jù)。,施工工藝控制,準(zhǔn)備工作,技術(shù)準(zhǔn)備：組織拌合站、現(xiàn)場管理人員及施工人員進(jìn)行技術(shù)、安全生產(chǎn)、文明施工等方面的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，對施工工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量通病的預(yù)防措施提出明確要求。 測量準(zhǔn)備：測量工程師按照具體施工計劃直線段每10m放一中樁、曲線段每5m放一中樁，放樣處用紅布水泥釘做標(biāo)記，測出相應(yīng)下承層高程，定點算出結(jié)構(gòu)層松鋪厚度?？v向100m放一根鋼絲繩，每根鋼絲繩一端用鋼釬固定，另一端收緊，中間使用4根5m鋁合金梁控制標(biāo)高，根據(jù)事先算好的定點松鋪厚度，用水平尺確定鋼絲繩或鋁合金梁標(biāo)高，作為攤鋪機(jī)自動找平儀的控制依據(jù)。,設(shè)備準(zhǔn)備：對所有進(jìn)入施工現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行

12、編號，在操作間上標(biāo)明該設(shè)備的操作規(guī)程和操作要求，同時對進(jìn)入施工現(xiàn)場的設(shè)備數(shù)量、性能、型號等進(jìn)行驗收，不能滿足施工要求的設(shè)備必須清出場。 現(xiàn)場準(zhǔn)備：用石灰標(biāo)出兩條邊線，外側(cè)培好路肩，路肩內(nèi)側(cè)切成垂直里面，培土高度根據(jù)松鋪厚度確定。在內(nèi)側(cè)根據(jù)中樁位置，支設(shè)木方，以保證邊緣壓實效果。,混合料拌合,水泥級配碎石混合料采用集中廠拌連續(xù)生產(chǎn)。 拌和前由試驗人員檢查料場內(nèi)各種集料含水量，換算施工配合比，確定混合料用水量，外加水與天然含水量的總和要略高于最佳含水量，具體加水量根據(jù)氣溫、風(fēng)力和空氣濕度經(jīng)試驗確定。 開始拌合后，試驗人員應(yīng)按規(guī)定取混合料試樣，檢查混合料級配、含水量及水泥劑量等各項指標(biāo)，隨時檢查混合

13、料的配比和含水量等是否發(fā)生變化。,經(jīng)常檢查拌和樓的拌和質(zhì)量，保證出料均勻一致，防止粗細(xì)粒料離析。試驗人員及拌和樓操作手密切關(guān)注混合料顏色、級配，發(fā)現(xiàn)異常立即停止拌和，并查找原因，采取有效的處理措施后再繼續(xù)拌和。,拌合站配料,混合料運(yùn)輸,拌合好的水泥穩(wěn)定碎石應(yīng)采用較大噸位的自卸汽車運(yùn)輸，車廂應(yīng)清理干凈，不得有積水積聚在車廂底部。 運(yùn)輸車接料方式采用前、后、中的方式均勻接料，以減少粗細(xì)集料的離析現(xiàn)象。裝料高度不允許超過原車廂板50以防止混合料滿溢。 運(yùn)輸車覆蓋苫布，用以減少運(yùn)輸過程中水分散失，防止混合料污染，直至卸料時方可取下覆蓋苫布。,運(yùn)輸車在已完成的鋪筑層上行駛時速度要緩慢，控制在30km/h

14、以內(nèi)，減少重載車輛對下承層的破壞，以及確保安全行駛。 運(yùn)輸車的運(yùn)量應(yīng)較拌合能力、攤鋪速度有所富余。對于基層，施工過程中每臺攤鋪機(jī)前方應(yīng)有運(yùn)料車23輛在等候卸料。開始攤鋪時在施工現(xiàn)場等候卸料的運(yùn)料車不宜少于5輛。 攤鋪機(jī)連續(xù)攤鋪時，派專人指揮運(yùn)料車，在攤鋪機(jī)前1030cm處停住，不得撞擊攤鋪機(jī)。卸料過程中，運(yùn)料車掛空擋，靠攤鋪機(jī)推動前進(jìn)。,混合料攤鋪,鋪筑基層前，應(yīng)檢查下承層的質(zhì)量。當(dāng)下承層質(zhì)量不符合設(shè)計及規(guī)范要求時，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行處理。 清理下承層，適當(dāng)灑水，保持下承層濕潤。 攤鋪機(jī)起步前在攤鋪機(jī)熨平板下的左中右三處墊放木板，厚度為所需攤鋪的松鋪厚度，用水準(zhǔn)儀檢測木板頂面間橫坡，并拉線調(diào)整

15、熨平板使其在一直線上。,采用兩臺攤鋪機(jī)梯隊攤鋪，兩機(jī)前后相距1020m，前方攤鋪機(jī)標(biāo)高由鋼絞線和鋁合金梁控制，后方攤鋪機(jī)外側(cè)標(biāo)高鋼絲繩控制，內(nèi)側(cè)標(biāo)高由已攤鋪但未碾壓的結(jié)構(gòu)層表面用自動找平滑靴控制。 預(yù)先標(biāo)定攤鋪機(jī)行走速度與螺旋布料器轉(zhuǎn)速的傳動關(guān)系，攤鋪過程中，應(yīng)保持螺旋布料器全范圍內(nèi)混合料分布均勻，保證在攤鋪機(jī)全寬度斷面上不發(fā)生離析。,設(shè)專人對攤鋪完成的混合料中存在的離析集料進(jìn)行清除，并用新拌混合料找補(bǔ)，避免出現(xiàn)局部松散，強(qiáng)度不足等現(xiàn)象。 特別注意與橋頭搭板連接處標(biāo)高和平整度，攤鋪機(jī)無法攤鋪時，派有經(jīng)驗的技術(shù)人員指揮裝載機(jī)，配合人工攤鋪。 試驗人員每一施工段應(yīng)取回水泥穩(wěn)定級配碎石集料，壓制試件

16、，測定無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，確保每一施工段質(zhì)量合格。,混合料碾壓,壓實設(shè)備組合：每臺攤鋪機(jī)后面至少配備膠輪壓路機(jī)(30T)一臺、振動壓路機(jī)(20T以上)2臺，3臺壓路機(jī)跟進(jìn)碾壓。 碾壓順序一般為：穩(wěn)壓（12遍，以壓實度達(dá)到90%為宜）輕型振動碾壓（2-3遍）重型振動碾壓（2-3遍）收光（壓至無輪跡）。,穩(wěn)壓時，壓路機(jī)應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)，一次碾壓長度一般為50m80m，實際長度視試驗段及天氣情況確定。 采用膠輪壓路機(jī)穩(wěn)壓時，驅(qū)動輪面向攤鋪機(jī)，碾壓路線及方向不應(yīng)突然改變而導(dǎo)致混合料產(chǎn)生推移。 碾壓時，壓路機(jī)應(yīng)以慢而均勻的速度碾壓，碾壓順序由較低側(cè)向較高側(cè)逐輪碾壓，每道碾壓與上道碾壓重疊不小于1/3輪寬，壓完全

17、幅(或半幅)為一遍。,外側(cè)培土路肩應(yīng)同時碾壓，并達(dá)到路基壓實標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)側(cè)應(yīng)緊靠木方碾壓。 振動壓路機(jī)的振動頻率和振幅應(yīng)經(jīng)試驗段試驗確定，并根據(jù)混合料種類和層為選用。 振動壓路機(jī)倒車時應(yīng)先停止振動，并在向另一方向運(yùn)動后開始振動，以避免混合料形成鼓包。 嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車，保證水泥穩(wěn)定碎石表面不受破壞。,橫向接縫設(shè)置,水泥穩(wěn)定碎石混合料攤鋪時，應(yīng)連續(xù)作業(yè)，如因故中斷時間超過2小時，則應(yīng)設(shè)置橫向接縫；每天收工之后，第二天開工的接頭斷面也要設(shè)置橫向接縫； 橫向接縫與路面車道中心線垂直設(shè)置，設(shè)置方法為： 壓路機(jī)碾壓完畢，沿端頭斜面開到下承層停機(jī)過夜。,第二天將壓路機(jī)沿斜面開到前一天施工的上基層上，用3m直尺縱向放在接縫處，定出上基層面離開3m直尺的點作為接縫位置，沿橫向斷面挖除坡下部分混合料，清理干凈后，攤鋪