水泥稳定碎石基层芯样分析及施工控制措施

水泥稳定碎石基层芯样分析及施工控制措施
摘要：本文以318国道湖州南浔至吴兴段改建项目水稳施工为例，通过配合比、原材、拌和、摊铺、碾压、养生、交通管制等方面的质量控制措施，确保钻芯取
样顺利，质量合格。

关键词：水泥稳定碎石基层；钻芯取样；质量控制措施
1 前言
水泥稳定碎石基层作为沥青路面的下承层，因其具有良好的板体性、水稳性
和抗冻性、整体承载能力强、初期强度较高且随龄期增长而增长等优点，近年来
在我国高等级公路建设中得到了广泛应用。

但水稳基层不足之处也非常明显：性脆、抗变形能力差、在温度和湿度变化及荷载作用下易产生裂缝等，从而导致路
面早期破坏，缩短道路的使用寿命。

若施工过程不严格控制基层质量，易导致沥
青面层过早损坏，将造成严重质量隐患和经济损失。

为保证水稳基层使用寿命、提高施工质量，必须在原材选择、配合比设计及
拌和、运输、摊铺、碾压、养护等各环节严格把控。

同时，必须通过有效的质量
检验方法及时对施工质量进行检测，不满足要求时，及时分析原因并采取必要措施，保证水稳基层施工质量。

有关调查表明，沥青面层的局部网裂、形变，甚至
空洞常与基层不成整体有关，而检查基层整体性的最好办法是钻取芯样。

通过对
芯样质量的分析，可及时发现质量问题，提出改进措施。

我项目部结合《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）对水稳基层
施工及质量检验的规定，重视钻芯取样检测方法，及时分析芯样质量情况，制定
有针对性的水稳质量控制措施，提前预防，取得了良好效果。

2 工程概况
318国道湖州南浔至吴兴段改建工程起点在江苏、浙江两省交界处，与老318 国道相交，向北通过南浔跨线桥与规划道路相接，向南通过南浔五桥互通跨长湖
申Ⅲ级航道，终点接湖州申苏浙皖至申嘉湖高速公路连接线，与湖盐公路相交。

本工程主线长约28.764km，双向六车道，主线路面宽度32米（其中
K6+500~K13+763.206段宽为48.5m）。

本工程设计行车道路面结构总厚度65cm：12cm（5cmAC-13C沥青混凝土+7cmAC-20C沥青混凝土）沥青混凝土面层+下封层
+35cm水泥稳定碎石基层+18cm低剂量水泥稳定碎石底基层。

水稳底基层面积约82万m2，水稳基层面积约78万m2。

3 钻芯取样检测及芯样质量分析
现行《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）对无机结合料稳定材
料钻取芯样检验整体性提出了更为明确的要求：用于基层的水泥稳定碎石养生7d 后，应能取出完整芯样；芯样顶面、四周应均匀、致密，程圆柱状，表面无空隙、麻面；芯样的高度应不小于实际摊铺厚度的90%；若取不出完整芯样，应找出实
际路段相应范围进行返工处理。

同时，《细则》还规定了设计强度大于3MPa的
水稳材料完整芯样应切割成标准试件，检测强度，进行后验性的质量评价。

实际水稳基层施工现场经常出现试验室强度试验达标、现场弯沉检测达标，
但钻取的芯样不完整，两头或一头松散、表面麻面较多等现象。

甚至有工程出现
取不出完整芯样的不良情况，造成水稳基层大面积返工，损失巨大。

这种基层的
抗冲刷性能及抗裂性能存在很大问题，若在不符合要求的基层上直接铺筑沥青面层，则会导致面层过早的出现开裂等质量问题，造成更为严重的后果。

分析水稳
基层取不出完整芯样的原因主要有以下几点：集料级配不佳；水泥剂量不足或水
泥失效；碾压不及时、压实度不合格；养生不及时等。

而上述原因又与施工各环
节息息相关。

通过对芯样更为细致的分析，可以查找原因，及时对后续施工进行
有效调整。

水泥稳定碎石基层现场取芯，常见的芯样类型如图1~5所示。

对上图芯样进行分析：
（1）图1所示芯样完全符合质量要求，均匀、致密、完整，无断根现象，四周无麻面、空隙。

（2）图2所示芯样基本完整，但表面空洞较多，主要原因为配合比本身存在问题，矿料级配不好。

（3）图3所示芯样两端松散。

芯样顶部松散、出现轻微剥落，原因可能由于施工车辆碾压造成，属正常现象。

另外施工过程混合料离析，大骨料堆积，未及
时人工修补、铲除；混合料拌和过程含水量偏低、运输过程未有效覆盖，失水严重，无法碾压密实；碾压不及时；碾压完成后未及时覆盖洒水养生导致表面缺水
等都会造成顶部松散。

芯样底部松散的原因主要有如下几方面：第一，摊铺时产生离析，导致底部混合料不均匀；第二，摊铺厚度过大，无法碾压密实；第三，碾压过程控制不当，未达到要求压实度；
第四，养生过程不符合要求。

（4）图4、图5所示芯样破碎、断裂，或根本无法取出芯样是比较严重的问题。

首先，
现场取芯操作不当会导致芯样断裂或粉碎。

另外，配合比设计不当、拌和过程控制不当、水泥剂量不足、含水率偏离最佳含水过大
或过小、级配波动、运输过程未覆盖水分散失过快，摊铺过程出现离析、碾压组合不当、压
实遍数不够、未及时覆盖洒水养生等都可能造成无法取出完整芯样。

4 质量控制措施
4.1 科学、严谨地进行配合比设计
318国道改建项目水泥稳定碎石基层、底基层混合料采用骨架密实型，配合比设计时，
采用振动成型法成型试件，并以振动成型试件的最大干密度作为标准密度，配合比设计按无
侧限抗压强度试验方法确定满足设计要求的配合比。

配合比设计过程严格按规范的设计流程执行，并通过监理验证。

通过试验路铺筑，验证
了配合比的合理性，并确定了相关施工参数。

配合比设计主要结果如下：集料级配组合
19~31.5mm：4.75~19mm：2.36~4.75mm：0~2.36mm= 15：50:10:25，符合规定级配范围；底
基层水泥剂量3.0%，最佳含水量5.5%，最大干密度2.255；基层水泥剂量3.4%，最佳含水量5.6%，最大干密度2.274。

4.2 严格控制原材质量
对每批进场材料进行检测，检测不合格的不予卸船，确保料源统一、级配符合要求，各
项检测指标合格。

同时对四档集料仓全部搭设防雨棚，避免因雨水过多造成集料含水率过大，影响混合料质量。

4.3 加强后场拌和质量控制
施工过程严格按配合比确定的料仓供料比例进行配料，加强对后场拌和的管控，提高拌
和均匀性，避免出现私自调整混合料级配、缺档、水泥用量不足等现象。

按规范要求及时对混合料进行抽检，确保混合料级配、水泥剂量、含水率等符合要求。

根据现场需求合理调整拌和用水量，天气炎热或运距较远时，适当提高0.5~1个百分点，确
保混合料摊铺碾压时保持在最佳含水量。

所有运输车辆必须覆盖帆布，防止水分过快损失。

施工过程前后场加强联系，前场发现混合料级配波动或含水量存在问题时立即通知后场，试验人员调查原因，及时进行调整。

4.4 摊铺过程控制措施
混合料局部离析是摊铺过程最常见的问题，离析对水稳基层后期质量会造成严重影响。

因此摊铺过程安排专人跟着摊铺机后对离析现象进行检查，及时发现及时处理。

对两台摊铺机梯队摊铺的接缝要衔接紧密，避免出现两台摊铺机距离过长，先铺的混合
料水分损失严重，造成施工接缝松散不能成型；对加宽路段两台摊铺机不能满铺的情况，根
据摊铺速度、碾压速度及倒移机械间隙时间，确定40m为一个摊铺段，一台摊铺机移机返回，铺筑剩余断面。

若摊铺距离过长，会导致两次摊铺之间的纵缝容易松散，且必须保证整个摊
铺段碾压完成在容许延迟时间内。

若混合料从装车到摊铺碾压时间过长，将会超过水泥的初
凝时间，导致混合料性能衰减，应予废弃。

另外，现场必须有足够的运输车辆等候，若出现
断料现象，摊铺机等候时间过长，需及时碾压，未碾压及时的混合料需铲除，避免接缝松散，无法取芯。

每施工日的正常施工缝要严格按规范要求进行处理，不可随意接缝。

4.5 碾压过程控制措施
混合料压实度不足，芯样必然不完整，对后期质量影响巨大。

因此必须重视混合料碾压
过程，按试验段确定的碾压组合和遍数进行有效碾压。

本工程采用单钢轮振动压路机、胶轮压路机和双钢轮压路机组合碾压，遵循初压→复压
→终压的程序。

碾压设备组合及程序如下：
a、初压：采用13t双钢轮振动压路机错半轮前进时静压后退时振动碾压2遍，速度控制
在3~4km/小时。

b、复压：采用22t振动压路机高频低幅振压3遍，速度控制在2~3km/小时。

c、终压：终压采用重胶轮压路机静压2遍，速度控制在3~5km/小时，并用双钢轮压路
机收面，达到表面平整密实无轮迹现象。

在施工过程中项目部不断摸索，积累经验，通过过程中对碾压方式的局部调整，发现重
胶轮碾压方式对水稳结构层具有良好的碾压效果，可以有效的减少碾压过程中造成的局部离析，达到表面致密，提高压实度。

因此本工程重视胶轮“揉搓”碾压，增加胶轮压路机碾压遍数，必要时增加胶轮压路机数量，取得了良好效果。

4.6 养生及交通管制
水稳层碾压完成并经压实度检测合格后需及时进行养生。

养生是强度的保证，必须重视
水稳层整个养生期间的养生质量。

本工程采用土工布覆盖洒水养生的方式，针对江浙地区夏
季炎热的特点，增加洒水车数量，安排专人管理养生过程，确保整个养生期内基层始终处于
湿润状态。

养生期间严格进行交通管制，设置警示标志，必要路段采用路锥或硬隔离进行封闭，洒
水车辆限制行车速度，防止对基层造成损坏。

5 结语
通过对施工各环节的严格把控，特别是采取上述质量控制措施，本工程的水泥稳定碎石
半刚性基层施工质量得到了有效保障，取芯效果良好，各项检测指标合格。

施工过程中通过
对芯样的分析，及时对相关施工环节进行改进调整，避免出现因基层质量不合格造成的后期
质量问题和基层大面积返工事故，提高了水稳层整体施工质量，为后期沥青面层施工打下了
坚实基础。

参考文献
[1]《318国道湖州南浔至吴兴段改建及配套工程南浔段两阶段施工图设计》
[2]《公路路面基层施工技术细则》JTG/T F20-2015
作者简介
徐世磊（1991-02），男，汉族，籍贯：山东即墨，当前职务：工程部长，当前职称：助
理工程师，学历：本科，研究方向：公路工程。