水泥稳定砂砾施工质量控制

水泥稳定砂砾路面基层的施工质量控制
随着水泥稳定碎石或砂砾在高速公路路面基层的广泛应用，同时也暴露出许多强度不足、局部松散破碎、干缩裂缝等问题。

下面从原材料试验、配合比设计、施工工艺及质量控制等方面分析高等级公路路面基层的注意事项及质量控制措施。

一、概述
由于水泥稳定碎石或砂砾路面基层具有良好的力学性能和整体性、稳定性（水稳定性和温度稳定性）、耐久性和抗冻性及与面层结合好的技术特点，且料源广泛，可就地取材，便于原材料和混合料的加工，易于机械摊铺操作，因此被广泛应用于修建高等级公路路面基层。

为了保证水泥稳定碎石或砂砾路面基层满足设计要求和使用要求，除结构设计合理、路基强度满足要求外，重点是水泥稳定碎石或砂砾路面基层的原材料选择、混合料组成设计和施工质量控制。

二、原材料的质量控制
原材料是路面工程的物质基础，严把材料质量关是保证工程质量的基础和重要环节。

水泥稳定碎石或砂砾路面基层的原材料主要有水泥、粗集料、细集料。

水泥应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的低标号水泥，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥均可采用，但不应采用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。

各项技术指标应满足技术规范的要求，水泥初终凝时间是确定
水泥稳定碎石或砂砾的施工控制时间的重要依据。

粗集料的质量控制指标主要是根据结构层性能决定的碎石（砾石）压碎值和颗粒组成，确定出碎石（砾石）的强度和级配。

细集料主要是控制好优质天然砂、石屑的颗粒组成和掺加量，保证级配连续。

为了把好原材料质量关，应需加强对各类原材料的料源进行提前确定和检查，在使用过程中按规定频率抽样检验，不合格的材料不能用于工程中，并应及时清除出场。

集料试验项目及要求：
1、颗粒分析：为了保障集料级配符合要求，保证基层质量。

高速、一级公路通常采取分级备料，拌和机分仓分级供料的方式。

分级备料一般分3级：19—31.5mm、4.75—19mm、4.75以下。

控制集料级配的目的：集料良好的级配是大小颗粒均有一定的适当比例，使其混合料中的孔隙相互填充达到最大干密度，从而得到强度高、耐久性好的效果。

改善集料级配可以减少水泥的用量，也是减少基层裂缝的主要措施之一，良好的集料级配经碾压密实后，其固体体积率可以达到85%—90%。

也就是说其中的空隙率只有10%—15%。

其强度与集料的最大粒径集料中4.75mm以下颗粒含量及0.075mm以下的颗粒含量有关。

而水稳性又与4.75mm以下颗粒的含量有关。

因此，JTJ034—2000规范才对稳定土集料的级配提出具体要求；对于二级公路宜按接近级配范围的下限组配混和料或采用表3.2.2中的2号级配，单个颗粒的最大粒径不应超过37.5mm。

对于高速、一级公路应采用表3.2.2中的3号级配，单个颗粒的最大粒径不应超过31.5mm。

水泥稳定土的颗粒组成范围表3.2.2
注：①集料中0.5mm以下细粒土有塑性指数时，小于0.075mm的颗粒含量不应超过5%；细粒土无塑性指数时，小于0.075mm的颗粒含量不应超过7%。

2、液限和塑性指数：
3、相对密度；
4、击实试验；
5、碎石或砾石的压碎值；不大于30%；
6、有机质含量：不大于2%；
7、硫酸盐含量。

不大于0.25%。

三、混和料的配合比设计
通过对工程实际应用的矿料分别进行筛分试验和测定其相对密度，根据各种矿料的颗粒级配和计算用量比调配出合理的级配曲线。

由于水泥剂量对干缩性的影响随集料平均粒径的增大而减少，集料平均粒径越大，水泥剂量对干缩性的影响越小；在相同条件下，水泥稳定中粗粒土的收缩性较细粒土的收缩性要小得多；对大多数混合料而言，随水泥剂量的减少，收缩性逐渐减少，并达到最小值，然随水泥剂量的增加，收缩性逐渐增大，水泥剂量过大，同样会产生收缩裂缝；混合料中若塑性细粒土的含量过大，采用水泥稳定时很容易产生干缩裂缝，并且随塑性土含量的增大和塑性指数的增加而明显增加。

因此为减少水泥稳定碎石或砂砾的收缩性和提高抗冲刷能力，级配曲线可成平顺圆滑的s曲线型，通过4.75mm筛孔的通过量应控制在35-42%；通过0.075mm筛孔的含量宜控制在4%左右，且应上粗下细，通过试验掺加减水剂或粉煤灰，在满足设计要求的情况下，用最少的水泥剂量，不宜超过6%。

根据不同结构层及设计强度的要求确定水泥用量，高速公路和一级公路基层规定的水稳料抗压强度标准为3—5MPa，设计累计标准轴次小于12×106的公路可采用低限值，设计累计标准轴次超过12×106的公路可采用中值，主要行使重载车辆的公路应用高限值。

确定各种混和料的最佳含水量、最大干密度，以此矿料级配初步确定拌和机各料仓的供料比例。

混
合料的设计步骤：
1、分别按3%、4%、5%、6%、7%五种水泥剂量配制同一种土样的混合料。

2、确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度，至少应做三个不同水泥剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，其他两个剂量的最佳含水量和最大干密度用内插法求得。

混和料的击实分甲、乙、丙三种方法。

甲、乙法适用于细粒土和中粒土，丙法适用粗粒土
（1）将已过筛的试料用四分法逐次分小，至最后取出约33kg 试料。

再用四分法将取出的试料分成6份（至少要5份），每份重约5.5kg（风干质量）。

（2）预定3—6个不同含水量，依次相差1%—2%。

在估计的最佳含水量左右可只差1%，其余差2%。

（3）按预定含水量制备试样。

将1份试料平铺于金属盘内，将事先计算得的该份试料中应加的水量均匀地喷洒在试料上，用小铲将试料充分拌和到均匀状态，然后装入封闭容器或塑料口袋内浸润备用。

浸润时间：粘性土12—24h，粉性土6—8h，砂性土、红土砂砾、级配砂砾等可以缩短到4h，含土很少的未筛分碎石、砂砾和砂可缩短到2h。

（4）将所需要的稳定剂水泥加到浸润后的试料中，并用小铲、泥刀或其它工具充分拌和到均匀状态。

加有水泥的试料拌和后，应在1h内完成下述试验。

拌和后超过1h的试样，应予作废。

（5）将试筒、套环与夯击底板紧密地联系在一起，并将垫块放在筒内底板上。

击实筒应放在坚实（最好是水泥混凝土）地面上，取制备好的试样1.8kg左右[其量应使击实后的试样略高于（高出1—2cm）筒高的1/3]倒入筒内，整平其表面，并稍加压紧。

然后按所需击数进行第一层试样的击实（共击98次）。

击实时，击锤应自由铅直落下，落高应为45cm，锤迹必须均匀分布于试样面。

第一层击实完后检查该层的高度是否合适，以便调整以后两层的试样用量。

用刮土刀或改锥将已击实的表面“拉毛”，然后重复上述做法，进行其余两层试样的击实。

最后一层试样击实后，试样超出试筒顶的高度不得大于6mm。

超出高度过大的试件应该作废。

（6）用刮土刀沿套环内壁削挖（使试样与套环脱离）后，扭动并取下套环。

齐筒顶细心刮平试样，并拆除底板，取走垫块。

擦净试筒的外壁，称重，准确至5g。

（7）用脱模器推出筒内试样。

从试样内部从上到下取两个有代表性的样品（可将脱出试件用锤打碎后，用四分法采取），测定其含水量，计算至0.1%。

两个试样的含水量的差值不得大于1%。

所取样品的数量应不少于700g，如只取一个样品测定含水量，则样品的数量应不少于1400g。

烘箱的温度应事先调整到110℃左右，以使放入的试样能立即在105—110℃的温度下烘干。

（8）按本款第（3）—第（7）项进行其余含水量下稳定土的击实和测定。

凡已用过的试料，一律不再重复使用。

3、按规定的压实度分别计算不同水泥剂量的试件应有得干密
度。

高速、一级公路压实度为98%。

4、按最佳含水量和计算所得得干密度制各试件，作为平行试验得最少试件数量应满足规定要求（3.3.3-1）。

对试验结果的偏差系数大于规定值则应重新试验，并找出原因，加以解决。

如不能降低偏差系数则应增加试件数量。

表3.3.3-1 最小试件数量
5、试件从试模内脱出并称量后，应立即放到密封湿气箱和恒温室进行保温、保湿养生。

但中试件和大试件应先用塑料薄膜包覆。

有条件时，可采用蜡封保湿养生。

养生时间视需要而定。

作为工地控制，通常取7d。

作为应力检验用时，养生时间应是90d。

整个养生期间的温度。

载北方地区应保持20±2℃；在南方地区应保持25±2℃。

养生期的最后一天，应将试件浸泡在水中，水的深度应使水面在试件顶上2.5cm。

在浸泡入水中之前，应再次称试件的质量。

再养生期间试件质量的损失应符合规定：小试件不超过1g；中试件不超过4g；大试件不超过10g。

质量损失超过规定的试件要作废。

小试件：50×50mm；中试件：100mm×100mm；大试件：150mm
×150mm。

6、无侧限抗压强度试验，应选用路面材料强度试验仪或200KN内的其他压力机。

试验过程中应使试件的变形等速增加，并保持速率约为1mm/min，直致破坏，记录最大压力。

计算：R c=P/A，按R≥R d/（1-Z a C v）计算代表值，根据前述强度标准，选择合适的水泥剂量。

原则是，强度合格，水泥剂量尽可能的小，但不能小于最小剂量要求（表3.3.3-2）。

表3.3.3-2 最小水泥剂量
7、确定混合料的延迟时间。

8、确定水泥剂量的标准曲线。

四、现场试验段的施工
根据公路路面基层施工技术规范及国内外实践经验，高等级公路路面基层施工前采用计划使用的机械设备和初步确定的混和料的配合比铺筑试验段是不可缺少的步骤。

1、决定正式施工时的集料配合比。

2、确定现有配套设备的混合料松铺系数。

3、确定施工方法：
（1）集料数量的控制；
（2）集料的摊铺方法和适用的机械；
（3）确定合适的拌和机械，合适的拌和方法；
（4）集料含水量的调整增减和控制方法；
（5）压实机械的选择和组合，压实的顺序、速度和遍数；
（6）密实度的检查方法，初定每一作业段的最少检查数量，以及抗压强度的验证。

4、确定每一作业段的合适长度。

5、确定一次铺筑的合适厚度。

试验路段选择每一作业段的合理长度时，应综合考虑下列因素：
1、水泥的终凝时间；
2、延迟时间对混合料密实度和抗压强度的影响；
3、施工机械和运输车辆的效率和数量；
4、操作的熟练程度；
5、尽量减少接缝；
6、施工季节和气候条件。

稳定土材料的强度在高温下形成和发展得很快。

当温度在0—5℃时，其强度就难于形成或基本上没有增长，而当气温低于0℃时，稳定土遭受反复冻融，其强度还可能下降。

所以。

稳定土宜在春末和气温较高季节组织施工。

施工期得最低气温应在5℃以上，在有冰冻的地区。

并应在第一次重冰冻（-3℃—-5℃）到来之前前半个月到一个半月完成。

一般情况下，当稳定土层宽7—8m时，每一流水作业段以50—80m 为宜，但每天的第一作业段宜稍短，可为50m。

如稳定土层较宽，则相
应再缩短。

除试验段强度及几何尺寸满足要求外，现场钻芯取样的完整性及强度也是控制的关键环节，宜选用两种或多种不同的碾压组合，必要时可调整水泥用量及含水量。

7、路肩的处理。

一般情况下路肩宜先培，再按设计边线清除多余部分然后摊铺。

也可边摊边培同时碾压。

关键是要保证压实度，并尽量消除塌肩现象。

水泥稳定砂砾基层实测项目
五、混合料的拌和
按照技术规范的要求，高速公路的基层水泥稳定碎石或砾石必须采用集中厂拌混和料，应注意以下三个方面的问题：
1、厂拌设备的选择
拌和设备的性能决定了混和料的配料精度和均匀性，应选用带有电子计量装置的生产能力不小于400T/h的高性能稳定土拌和机，才能保证混合料的级配符合配合比要求，保证拌和料的稳定性，且生产能力应与摊铺能力应匹配。

2、严格控制水泥剂量
水泥剂量太小，不能确保水泥稳定碎石或砂砾的施工质量，而水泥
剂量太大，即不经济、还会使基层的裂缝增多、增宽，从而引起沥青面层相对应的反射裂缝。

考虑施工时各种损耗，工地实际采用的水泥剂量摊铺机摊铺时应比室内试验确定的剂量增加0～0.5%，以确保水泥稳定基层的质量，但应控制不超过6%，以减少混合料的收缩性。

拌和站应设立临时工地试验室，配专人进行水泥剂量，含水量、颗粒级配等检测控制。

3、重视含水量对施工的影响
根据路面基层施工技术规范及国内外施工经验，一般情况下拌和含水量应比最佳含水量略高0.5%-1%，若气温较高或运输距离较长时应高1%-2%，以弥补混合料运输、摊铺和碾压过程中水分的损失，如果机械碾压性能较好且经验丰富时，控制现场含水量比最佳含水量略低0.5%，含水量过大，既会出现“弹软”、“波浪”等现象，影响混合料可能达到的密度和强度，也会增加混和料的干缩性，使结构层容易产生干缩裂缝。

含水量过小，混和料易松散，不容易碾压成型，也会影响混合料可能达到的密度和强度。

施工过程中要根据气温情况及运输距离及时调整含水量的大小，根据规范、经验及现场摊铺碾压的效果确定。

六、混合料的运输
运输混合料宜采用大吨位（15T以上）的自卸运输车，在卸料和运输过程中要尽量避免中途停车和颠簸，以确保混和料的延迟时间和混合料均不产生离析，此时，还要根据运输距离和天气情况，考虑混合料的覆盖，防水分损失及表层散失过大。

混和料在卸入摊铺机喂料时，要避免运料车撞击摊铺机。

运输车辆的数量按现场、拌和场各有五辆再加中
途运输车辆考虑。

加强对运料车辆的管理，运料单上要写明出厂时间、车号等。

七、混和料的摊铺
1、摊铺现场的准备工作
（1）在摊铺基层前一定要对底基层的高程、宽度、横坡度、压实度、弯沉等进行全面的检测，高程轴线不少于3-4条，达到路槽的验收标准，凡不合格者必须采取适当措施进行补救，使其达到要求，同时要将其上的浮土、杂物清理干净，以免产生松散、起皮现象，施工基层前要洒水碾压密实。

开始摊铺时，要在下承层上洒水使其表面湿润。

（2）准确施工放样。

在全线路面施工前，要对全线的导线点、水准点进行复测，水准点设在附近的桥涵上，便于施工。

为了避免由于基准钢丝绳的垂度影响基层摊铺的平整度，其钢立柱纵向间距不宜过大，直线宜为10米，曲线宜为5米，并用紧线绳拉紧。

同时要防止现场作业人员扰动钢丝绳，以免造成摊铺面波动，长度不宜小于150米，宜为200米左右，并且在摊铺前及时进行高程、横坡等各项指标的检查，发现问题及时处理。

（3）由于水泥稳定土受延迟时间的限制，在摊铺基层前必须认真检查摊铺及碾压设备，确保其完好状态，以免由于机械故障造成中途停机，造成不必要的经济损失，同时要加强摊铺现场与拌和厂之间的联系，以应付紧急情况，拌和机拌和料必须征得现场的同意后方可开始。

（4）摊铺设备的选型。

根据《技术规范》的要求，高等级公路的基层必须采用摊铺机摊铺混合料。

因此，摊铺设备的选型非常重要。

应选择摊铺性能好的全自动找平摊铺机，尽可能整幅一次摊铺，可很好地控制摊铺厚度和表面平整度。

摊铺机的摊铺效果必须满足摊铺料不离析、级配良好、稳定、平整度、横坡度均符合规范要求。

2、混合料的摊铺
（1）拌和好的成品料运至现场应及时按确定的松铺厚度均匀、匀速的摊铺，摊铺过程中尽可能少收料斗，严禁料斗内混和料较少时收料斗。

为确保摊铺机行走方向的准确性，可在路槽或底基层上洒白灰线，以控制摊铺机行走方向，摊铺机要保持适当的速度均匀行驶，不宜间断，以避免基层出现“波浪”和减少施工缝，如因故中断2h时应设置横向接缝，试验人员要随时检测成品料的配合比和剂量，并及时反馈拌和厂。

要有专人消除粗细骨料离析现象。

如果发现粗集料窝应予铲除，并用新拌混和料填补，此项工作必须在碾压之前进行，严禁薄层贴补。

基层分两层摊铺时应在摊铺上层前，进行表面拉毛或洒水泥净浆处理。

（2）若由于宽度较宽或级配原因为防止离析分两幅摊铺时，宜采用两台摊铺机（尽可能同型号）一前一后相隔约5-10米同步向前摊铺混合料，为保证标高和平整度，纵向接合部采用移动式基准线，并一起进行碾压，尽可能避免纵向接缝。

在不能避免纵向接缝的情况下，纵缝必须垂直相接，严禁斜接。

上下层纵向结合部位置应错开距离不小于1米，尽可能避开行车道位置。

八、混合料的压实
混合料摊铺后，当混合料的含水量等于或略大于最佳含水量时，应及时根据试验段确定的碾压工艺，用轻型压路机并配合18T以上压路机
在结构层全宽内进行碾压。

碾压段长度根据试验段确定的长度及气温情况确定，气温高时，水分蒸发快，缩短碾压段长度，反之，可适当延长碾压段长度，以40-50米为宜，过短则易造成平整度较差。

碾压方式初压一般采用胶轮压路机或钢轮压路机静压1-2遍，复压采用振动压路机强振2-4遍，终压采用钢轮压路机或胶轮压路机静压1-2遍，碾压速度初、终压宜为1.5-1.7Km/h，复压宜为2.0-2.5Km/h，直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩向路中心碾压，设超高的平曲线段，由内侧路肩向外路肩进行碾压。

碾压时，轮迹应重叠1/2轮宽。

相邻两段的接头处，应错成横向45°的阶梯状碾压。

严禁压路机在已完成或正在碾压的路段上“调头”和急刹车。

自拌和至碾压结束原则上控制在2—3小时。

九、水泥稳定碎石或砂砾基层的接缝处理
摊铺机摊铺时，纵横向接缝处理方法如下：
1、用摊铺机摊铺混合料时，中间不宜中断，如因故中断时间超过2h，应设置横向接缝，摊铺机驶离混合料末端。

2、人工平整末端混合料，紧靠混合料放两根方木，方木的高度和混合料压实厚度相同，整平靠方木的混合料。

3、方木的另一侧用砂砾或碎石回填约3m长，其高度应高出方木几厘米，将混合料压密实。

4、在重新开始摊铺混合料之前，将砂砾或碎石和方木除去，并将下承层顶面清扫干净并在接缝处涂水泥浆。

5、摊铺机返回到已压实层的末端，重新开始摊铺混合料。

6、如摊铺中断后，未按上述方法处理横向接缝，而中断时间
已超过2h，则应将摊铺机附近及其下面未经压实的混合料铲除，并将已碾压密实且高程和平整度符合要求的末端挖成一横向（与路中线垂直）垂直向下的端面并在接缝处涂水泥浆，然后再摊铺新的混合料。

7、应避免纵向接缝，如摊铺机的摊铺宽度不够，必须分两幅摊铺时，宜采用两台摊铺机一前一后相隔5—10m同步向前摊铺混合料，并一起进行碾压。

在不能避免纵向接缝时，纵缝必须垂直相接，并按下述方法进行处理：
（1）在前一幅摊铺时，靠后一幅的一侧用方木或钢模作支撑，模的高度与稳定土层的压实厚度相同；
（2）养生结束后，在摊铺另一幅之前拆除支撑木并在接缝处涂水泥浆。

十、水泥稳定碎石或砂砾基层的养生
1、当压实完成且经压实度检查合格后，应立即开始养生。

养生宜采用不透水薄膜、湿砂、草袋、棉毯覆盖并洒水保湿养生。

薄膜养生应在保持基层湿润的基础上覆盖薄膜并封闭严密，不得让水汽外泄。

养生结束后要及时进行下道工序，避免基层长期暴露。

基层完成后也可采用沥青乳液养生，用量按0.8-1Km/m2（指沥青用量）选用，分两次喷洒，第一次喷洒沥青含量约35%的慢裂沥青乳液，第二次喷洒沥青浓度较大的乳液。

湿砂养护时砂层宜为7—10cm，砂铺匀后，应立即洒水并在整个养生期间保持砂的潮湿状态，不得用湿粘性土。

养生结束后，必须将覆盖物清除干净。

2、养生期不宜少于7天，并应封闭交通，除洒水车辆外，严禁其它车辆通行，保湿养生至下一层施工前。

3、合理的养生既是保证水泥稳定碎石（砂砾）强度的需要，又是减少和避免干缩裂缝的措施。

新铺水泥稳定碎石（砂砾）基层随着混合料水分的减少产生干缩应力，水分减少的越快，产生的干缩应力越大，水分减少的慢，干缩应力缓慢产生逐惭增大，由于材料的松驰应力和温度随龄期增大，抗应变能力增强。

如果铺筑后养生不及时或忽干忽湿，导致水分散失较快，干缩应力急剧增大而此时的抗应变能力还较低，就易产生干缩裂缝，并随时间增长裂缝增加。

即使养生期结束后；如果不及时铺筑沥青封层（透层）和沥青面层让其曝晒，同样会散失水分产生干缩裂缝。

4、基层过冬时，应采取冬季覆盖保温措施，以防止基层开裂或表面受损。

减少和避免因气温的温差过大时产生温缩裂缝。

温缩裂缝主要是受混合料中含土量的影响，并且气温越低时，含土量对其温缩系数影响越大，水泥剂量对其温缩系数也有一定影响。

5、稳定土在雨季施工时应注意以下事项：
（1）土基雨前预防：路槽应开挖临时排水沟，以利排泄雨水。

（2）土基雨后处理：雨中及雨后土基禁止车辆通行。

（3）原材料防雨措施：要大堆存放，料堆周围要有排水沟，以便排水。

（4）混和料防雨措施：混和料要边拌和，边摊铺，边碾压，缩短施工段长度。

对已摊铺好的混和料，要在雨前或冒雨进行初压，雨停后
再进行碾压密实。

分层施工时，应在雨前铺好下层，以防雨水浸入土基。

如遇连绵阴雨，暂停施工。

（5）在潮湿多雨地区或其他地区的雨季施工时，宜采取措施保护细集料（如石屑和砂等）免遭雨淋。

十一、注意事项
1、保持材料的均匀性和一致性；
2、优先采用先进的精度高的带有电子计量装置的拌和设备和全自动找平摊铺机械，并根据设备的特点选择；
3、基层施工时，通过试验段在横断面上间隔2-3米取样筛分试验，根据筛分结果判断摊铺机的性能及数量；
4、严格控制施工时间，尽量减少和避免各种原因造成的间断；
5、通过试验室成型强度和7-10d现场钻芯成型情况及强度判定基层效果，根据气温情况调整和确定钻芯时间；
6、加强和重视保湿养生工作。