半刚性基层层间水泥浆同步洒布施工

高浩雄

(广东冠粤路桥有限公司, 广州 511450)

在公路路面基层施工中，通常采用水泥稳定级配碎石基层作为路面的主要承重层，其设计厚度达到36～40cm[1-2]。受限于常规摊铺及碾压设备的吨位不足，无法确保碾压密实，往往将基层设计成一分为二来施工，如基层层间粘合能力不足，降低了基层的整体性，容易出现收缩裂缝并反射到沥青路面，形成病害的根源[3]。层间结合的处理一般采用以下两种技术方案：一是采用人工在工作面上施工，用铲子等小型工具均匀地撒布水泥粉，然后用洒水车喷洒湿润作为粘结层，再采用大型机械进行摊铺碾压基层混合料的工艺。二是采用洒布汽车通过人工控制，将拌制好的水泥浆均匀地喷洒在工作面上作为粘结层，然后再采用大型机械进行摊铺碾压基层混合料的工艺[4-5]。

以上两种常规的技术方案均存在一个问题，就是将“水泥浆粘结层”和“基层摊铺”作为两道工序分别进行施工，导致施工过程中混合料运输车行驶在洒布有水泥净浆的工作面上给摊铺机送料时，水泥净浆会粘在运输车辆的车轮上，车辆行驶后，车轮上的水泥净浆会污染到其它已经施工完成的路面，并且会扰动水泥浆粘结层，造成局部粘结效果变差[6-7]。此外，高温天气施工时容易使预洒的水泥浆过早硬化，不但起不到粘结的作用，反而形成了一层隔离层，影响结构层的整体性，存在质量隐患。

基于此，本文设计了一种新的摊铺机水泥浆同步洒布装置，并采用摊铺机水泥浆同步洒布施工技术，将“水泥浆粘结层”和“基层摊铺”两道工序合二为一，实现同步施工。

摊铺机水泥浆同步洒布装置利用三角式托臂将支撑底板固定在摊铺机主体的右侧，使支撑底板能够随着摊铺机主体同步运动。支撑底板对储水罐、水泥堆放板、水泥搅拌罐以及输送泵进行支撑；
支撑底板装载拌和用水，水泥堆放板放置袋装水泥，通过水泥搅拌罐对适量水以及水泥进行搅拌，形成所需的水泥净浆；
通过输送泵将水泥净浆输送到固定在摊铺机主体外周的折线形输浆管内部，通过折线形输浆管前端的水泥浆喷头将水泥净浆喷出。与此同时，摊铺机主体将水泥稳定碎石混合料摊铺到道路上，并使水泥稳定碎石混合料放置在水泥净浆上方。

由于水泥稳定碎石混合料与水泥净浆的铺设是同步进行的，通过运输车对摊铺机主体进行水泥稳定碎石混合料输送时，运输车行驶的路面上还没有铺设水泥净浆，从而使运输车的车轮不会因粘附水泥净浆而破坏水泥浆层的粘结性。摊铺机水泥浆同步洒布装置如图1所示。

图1 摊铺机水泥浆同步洒布装置

摊铺机水泥浆同步洒布施工工艺流程如图2所示，施工现场如图3所示。

图2 施工工艺流程

图3 施工现场

2.1 混合料搅拌

混合料开始搅拌前，检查场内各种集料的含水量，计算当天的施工配合比。搅拌楼出料装车时车辆前后移动，分前、后、中三次装料，以避免混合料产生离析。搅拌现场安排试验人员监测搅拌时的水泥剂量、含水量和各种集料的配比，发现异常应及时调整，并按规定的检测频率进行抽检。

2.2 混合料运输

运输车辆在每次开工前，检验其完好情况，装料前将车厢清洗干净。运输车辆数量应满足搅拌出料与摊铺的需要，并略有富余。运输车上的混合料应覆盖，并尽快运送到铺筑现场。当车内水泥稳定碎石混合料不能在水泥初凝前运到工地摊铺压实时，须予以废弃。

2.3 混合料摊铺

摊铺机在摊铺前，先预运转好摊铺机的各项功能，包括“摊铺机水泥浆同步洒布装置”，确保设备运转正常后，才可以进行摊铺作业。采用梯队流水作业模式，摊铺速度宜控制在2～3m/min，且匀速、不停歇地摊铺。

2.4 碾压

双向四车道高速公路应配置26t以上的单钢轮压路机2台，双钢轮压路机1台，胶轮压路机1台；
双向六车道高速公路应配置26t单钢轮压路机3台，双钢轮压路机1台，胶轮压路机2台，确保与搅拌、摊铺速度相匹配。

2.5 接缝处理

混合料的摊铺保持连续，施工结束后在水泥稳定级配碎石结构层设置横向接缝，横缝应与路中心线垂直设置。一般路段摊铺时宜避免纵向接缝，加宽路段分两幅摊铺时，纵向接缝处应加强碾压。

2.6 养护及层间处理

碾压完成且检测合格后，(底)基层表面应及时覆盖保湿养生。养护时间不少于7d，养护结束后铺筑上结构层。若上结构层不能及时铺筑，则保持(底)基层表面湿润至上结构层施工。养护期间，封闭交通。养护结束后实行交通管制，并尽量使车辆轮迹横向均匀分布地行驶。养护方式宜结合工程实际情况选择，可采用洒水养护、土工布覆盖养护、草帘覆盖养护、洒铺乳化沥青养护等方式。

3.1 工艺效果

本项目以佛清从高速公路南段工程一期路面工程和云茂高速公路TJ14合同段为依托工程。该设备委托专业厂家进行加工生产，应用过程中，技术人员根据现场实际情况，经多次调试改进，取得了较理想的应用效果。

通过600m试验段的实施，分别对传统预洒布水泥浆工艺和摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工工法进行对比。其中，前300m采用预洒布水泥浆工艺+19cm水稳上基层，后300m采用摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工工法+19cm水稳上基层。养护结束后，分别对两种工艺的上、下基层同时取芯各检测5个点，分析施工完成后14d、21d、28d横向裂缝数量的增长情况。

通过表1可见，采用摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工工法的上、下基层粘合完好率比预洒布水泥浆工艺提高50%，层间粘合能力提升显著。半刚性基层施工完成后，随着时间越长，横向裂缝出现的频率越高；
采用摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工工法的上基层在第21d后裂缝数量趋于稳定，到了第28d后，横向裂缝数量明显比预洒布水泥浆工艺的减少了50%，抗开裂能力提升显著。

表1 水泥稳定级配碎石基层层间粘结层施工效果对比

3.2 经济效益

以佛清从高速公路南段一期工程路面SG-05合同段和云茂高速公路TJ14合同段为工程背景，分别进行了摊铺机同步洒布水泥浆工艺和传统人工预洒布水泥浆工艺的经济效益对比。

佛清从高速公路南段一期工程路面SG-05合同段在材料耗量、材料运输费用相同的情况下进行机械、人工费用的经济差异性分析：传统人工预洒布水泥浆施工工艺需配备洒布车1辆(1 000元/台班)、辅助工人4人(200元/工日·人)；
摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工工法，每个施工点配备2套，每套装置需投入一次性制作费用约50 000元/套、每个施工点配备辅助工人2人(200元/工日·人)。佛清从高速公路南段工程一期工程路面工程SG-05合同段路面施工工期为10个月和2个施工点，工艺经济分析见表2。

表2 佛清从项目工艺经济分析

云茂高速公路TJ14合同段在材料耗量、材料运输费用相同的情况下进行机械、人工费用的经济差异性分析：传统人工预洒布水泥浆施工工艺需配备洒布车1辆(1 000元/台班)、辅助工人4人(200元/工日·人)；
摊铺机同步洒布水泥浆工艺，每个施工点配备2套，每套装置需投入一次性制作费用约50 000元/套，每个施工点配备辅助工人2人(200元/工日·人)。云茂高速公路TJ14合同段路面施工工期为12个月和2个施工点，工艺经济分析见表3。

表3 云茂项目工艺经济分析

由表3可见，佛清从高速公路南段一期工程路面SG-05合同段采用摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工工法,可产生约47万元的经济效益。云茂高速公路TJ14合同段采用摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工工法,可产生约61万元的经济效益。摊铺机同步洒水泥浆施工工艺应用于两项目中，共计施工时间约22个月，共节省费用约107.8万元，经济效益较显著。

本文介绍了一种新型的摊铺机水泥浆同步洒布装置以及摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工方法，并对该方法的实施效果和经济效益与传统的人工预洒布水泥浆工艺进行对比分析，认为摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工方法的上、下基层粘合完好率比传统的人工预洒布水泥浆工艺提高50%，层间粘合能力显著提高。采用摊铺机水泥浆同步洒布式水泥稳定级配碎石基层施工工法的上基层在第21d后裂缝数量趋于稳定；
到了第28d后，横向裂缝的数量明显比传统的人工预洒布水泥浆工艺减少50%，抗开裂能力显著提高。

通过工程应用，摊铺机同步洒布式水泥浆施工工艺共计施工约22个月，共节省费用约107.8万元，经济效益较显著。