浅析级配碎石在大修工程中施工控制

　　级配碎石基本概念：粗、细碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，当其颗粒组成符合密实级配要求时，称为级配碎石。 　　工程概况： 207国道宜城以南的路段共计17.13km分两段进行大修，方案分别为：（1）K1937+000-K1949+240（孔湾大桥以北）长12.24km为铣刨原沥青面层，并对原水泥砼路面进行破碎，要求破碎最大粒径小于30cm，压路机稳压，然后加铺17cm厚水稳级配碎石，18cm级配碎石，8cm厚ATB-25沥青碎石，4cm厚AC-13沥青混凝土；（2）K1949+240-K1954+130（孔湾大桥以南至钟祥交界）长4.89km为铣刨原沥青面层，并对原水泥砼路面进行破碎，然后加铺18cm厚级配碎石，8cm厚ATB-25沥青碎石，4cm厚AC-13沥青混凝土。
　　大量实践表明，严格材料技术要求，选择合理级配，以及加强施工工艺控制是提高级配碎石强度和稳定性的技术关键。下面就级配碎石原材料控制与施工控制谈谈看法。
　　一、 级配碎石材料控制：
　　1、级配碎石施工与材料技术要求，主要在于提高级配碎石的强度和稳定性，以降低行车作用下的变形。集料的类型与级配碎石的强度、稳定性有较大的影响，同时其强度、稳定性对其密度有很大关系。而提高级配碎石的现场密实度关键在于现场合理的碾压工艺。实践表明，严格材料技术要求，选择合理级配，以及加强施工工艺控制是提高级配碎石强度和稳定性的技术关键。
　　2、级配碎石材料要求
　　对于级配碎石材料来说，在按照原材料要求、级配要求完成配合比设计后，重要的工作就是如何在现有的施工条件下，尽可能的在施工过程中达到设计目的。
　　用于级配碎石基层的材料为石灰岩轧制碎石（在材料缺乏时可以采用花岗岩等材料），级配碎石材料宜采用石灰岩。级配碎石（DGAB）集料的技术指标按沥青混和料中下面层要求进行。对于级配碎石（DGAB）集料，塑性指数、液限、洛杉矶磨耗值、压碎值、破裂面、砂当量、0.075mm通过率等，七项技术指标作为重点控制的指标1。
　　级配碎石混合料的技术要求用CBR表示，CBR试验规范要求进行饱水96小时试验，CBR不小于160%。 本试验采用的级配碎石的级配类型为（DGAB）级配碎石的配合比设计应通过室内试验确定。
　　3、级配碎石其他控制要求 级配碎石宜采用集中厂拌法进行拌和，现场摊铺宜采用摊铺机摊铺施工。每层碾压后厚度不宜超过20cm。
　　宜采用振动压路机、胶轮压路机共同碾压，要求采用自重20吨以上的振动压路机，轮胎压路机不小于18吨。
　　碾压后的混合料必须达到≤公路路面基层施工技术规范≥JTJ034－2000规定的压实度要求，同时坡度、高程及横断面必须达到设计要求。 除了本要求，还应该满足≤公路路面基层施工技术规范≥JTJ034－2000的一般要求。
　　二、 级配碎石的拌和控制
　　级配碎石的拌和有三个主控项目：级配准确、含泥量合理和拌和的均匀性。级配碎石基层采用厂拌法。各级料应隔离，分别堆放；细集料应有覆盖，防止雨淋。在级配碎石生产前一天晚上宜将粗集料洒适宜的水饱水，但注意水不宜洒得太多。
　　 1、级配的控制
　　 级配碎石的拌和采用集中厂拌，使混合料的级配更容易控制，拌和更加均匀，级配碎石生产质量容易得到保证，同时生产率也大大提高。严格拌和楼混合料生产控制是保证级配碎石成功应用的关键之一。拌和楼应该保持良好的工作状态，应根据级配碎石材料最大粒径情况适当调整叶片，使具有适当的尺度及净空。同时调整各料仓的开度，使拌和成的混合料满足级配碎石的级配要求。拌和过程中应均匀喷入适量的水，使级配碎石能够在最佳含水量下碾压，所洒的水量宜使级配碎石的含水量较最佳含水量高一些，根据天气情况，气温低、潮湿不宜超过1%，气温高、干燥可稍微高一些，但不宜超过2%。配合比的调整在干拌的状态下进行，根据生产配合比的计算结果，以使用最多的那档集料为基准，即以此档料的生产率最大，单独调整其他各档料的生产率（一般情况料门开度不变，调整小皮带转动频率），使各档料的生产率与生产配合比相同，然后同时开动各档料仓，使各档料混合，取样筛分，检查级配是否符合要求，否则重新调节。
　　 2、拌和含水量的调整
　　级配碎石在运输、摊铺、碾压过程中含水量会有损失，为了使现场级配碎石能够在接近最佳含水量下碾压，在拌和过程中的加水量宜高于最佳含水量。根据天气情况，气温高低和摊铺形式，拌和含水量应适当调整潮湿天气摊铺机宜高0.5~1%，潮湿天气平地机摊铺时含水量宜高2~3%。级配碎石含水量可以通过目测和结合快速烘干法确定。
　　 因为未碾压级配碎石排水性能较好，若拌和时已不能提高持水量，在拌和生产前一天晚上向粗集料浇洒适量水预先吸水饱和的办法（石硝宜保持 干燥），效果较好或碾压时提前补水。
　　 3、 拌和的均匀性
　　拌和的均匀性主要是通过延长拌和时间来取得，以出料不至于明显的离析为准，级配碎石的厂拌均采用连续式稳定土拌和机，可以调整生产率来解决拌和的均匀性的问题。实践证明，集中厂拌的混合料级配更容易控制，拌和更加均匀，因此级配碎石生产质量更容易得到保证，同时生产率也大大提高。
　　三、 级配碎石的运输控制
　　运输过程中的装、卸环节会对集料的离析情况产生影响，即装料时集料在车厢内形成产生第一次离析，形成离析界面，卸料时由于自卸车的后倾和集料的二次堆积，形成第二次离析。用装载机装料时，采用侧向装载，在车厢内集料不要形成过高的锥体；卸料时，若采用推土机摊铺，自卸车边卸料边向前移动，以降低堆料高度，同时料堆要以品字型布置，避免平行布料，否则会形成离析带；若采用摊铺机摊铺，卸料时应快速，以减少第一次离析界面的滑动，减少第二次离析。
　　 四、 级配碎石的摊铺控制
　　1、现场施工前的准备工作 ：恢复中线，进行标高控制和洒水预湿。在摊铺前，应该检查底层的施工情况，底层的坡度、高程、横断面应满足要求。级配碎石层最好采用满铺断面形式，以利结构内部排水，但给边坡防护带来难度，裸露的级配碎石层也易被雨水冲刷而淘空，实践表明，由于沥青面层的损坏渗入基层内部的水分很少且不均匀，15%左右的级配碎石的空隙率很快使水分重新分布，不会形成动水压力，也就是说级配碎石的水分重分布功效要大于其排水功效，因此在正常路段在路槽的培肩处以10米为间距开盲沟以利排水，在曲线的超高段，应设排水出口。
　　2、 现场摊铺
　　采用摊铺机摊铺摊铺质量高，平整度好，布料器的二次拌和离析小，水分散失小，缺点是较宽的路幅采用一幅摊铺对级配曲线较长的级配易形成三条离析带，摊铺机两侧粗集料集中的粗带和摊铺机中间细集料集中的细带。对于二级以下等级的道路可采用一台全幅作业。对于发生“离析带”和“窝料”的位置安派专人处理。
　　 采用摊铺机摊铺时应注意以下几点：
　　1）摊铺机的操作：进料料口的闸门开度最大，摊铺室的雍料高度要几乎没过螺旋叶片，且全长一致；螺旋布料器在全部工作时间内低速、匀速转动，避免高速、停顿和启动。
　　2）摊铺速度：一般为2.5－3m/min，可根据摊铺厚度和级配类型调整。
　　3）松铺系数根据试铺段确定，一般为1.2－1.35之间。
　　就施工性能而言，连续级配的级配碎石的施工性能优于间断级配的级配碎石。对于连续级配只要拌和楼严格质量，无需担心采用摊铺机摊铺较粗粒径的级配碎石会产生离析，只要级配合理，采用摊铺机摊铺DGAB35也应该没问题。
　　五、 级配碎石的碾压控制
　　 级配碎石的碾压难点不在于压实度的高低，而在于嵌挤结构的形成，同时压破率较小，压实度满足。对于级配碎石层应该根据其层位、厚度和级配类型采用不同的碾压组合，碾压时应以振动压路机和重型轮胎压路机为主，钢轮静碾为铺，三种压路机交叉作业的方式，充分发挥各种压路机的性能。
　　1、压路机类型对压实的影响和碾压工艺
　　工程实践证明，振动压路机对碎石类基层的压实非常有效，目前施工单位所使用的振动压路机都有强振和弱振之分（即低频高振幅和高频低振幅），根据振动压实理论，低频具有很强的穿透力，影响深度大，最有利于结构层中间到层底这部分的压实，高频具有较高的能量，一般最有利于结构层中间到表面这部分的密实；而胶轮主要是使表面颗粒搓揉，重新就位，有利于表面材料的压实，随时对压实度的提高帮助有限，却为振动压实创造条件；钢轮静碾有利于细级配的压实和消除轮迹，重的碾压容易压碎骨料。
　　因此将振动碾压、胶轮和钢轮的这些特性有效的结合起来并根据被压材料的厚度、层位和级配组合成最佳的压实工艺，才能够到达级配碎石最有效的碾压效果。
　　 压路机的要求：振动压路机要有低频高振幅和高频低振幅两档，激振力大于30吨。钢轮静碾自重在12－16吨；轮胎压路机自重大于22吨
　　对于压实层为15－20cm的基层或底基层，碾压时应以重型振动压路机为主，碾压方式为： 初压：静压一遍，轮胎静压一遍，目的是使其成型并具有一定的密实度和上层颗粒就位以能量的传递和避免表层颗粒压碎；复压：主要以振动变频碾压为主，首先采用低频高幅，使级配碎石的中、下部分密实，之后采用高频低幅对中、上部进行压实，使上下一致密实，碾压的遍数根据实际情况而定，一般为3－4遍；终压：钢轮静碾一遍，轮胎一遍。目的：消除轮迹，提升平整度，制造微观纹理。 ，
　　2、碾压方式：碾压时，后轮应重叠1/2轮宽；后轮必须超过两段的接缝处。后轮压完路面全宽时，即为一遍。以上碾压遍数应该视现场情况调整，碾压一直进行到要求的压实度为止，同时应使表面无明显轮迹。直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩开始向路中心碾压；在设超高的平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压，路面的两侧应多压1－2遍。严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调关或急刹车。碾压不平之处，应耙松补充材料，或移除多余部分，然后碾压整平。施工后的级配碎石层坡度、高程、及横断面必须达到设计要求。
　　3、碾压速度：压路机的碾压速度，头两遍以1.5－1.7km/h为宜，以后用2.0－2.5km/h。 碾压是级配碎石施工中非常重要的环节之一。级配碎石结构层的强度主要通过碾压而获得粗颗粒的嵌挤、锁结以及集料的填充形成的联结强度，因此，提高碾压工作的质量是提高级配碎石结构强度的直接手段。
　　4、 含水量的控制 ：实践证明，级配碎石只有在接近最佳含水量条件下才能达到最佳压实效果，因此现场碾压应严格含水量控制。现场级配碎石摊铺后，应该及时碾压，延长碾压时间会使级配碎石水分蒸发、材料干硬、团结，不利于进一步碾压。如果含水量偏低，应根据情况以喷雾式洒水车适当洒水，使级配碎石在最佳含水量下进行碾压，使其达到要求的压实度。如果含水量过高，可用平地机等设备翻晒，待其干到接近最佳含水量时，再进行碾压。
　　5、适度的碾压厚度：基层施工规范要求：采用12吨以下三轮压路机碾压，每层的压实度厚度不应超过15－18cm，用重型振动压路机和胶轮压路机碾压时，每层厚度可达20cm。现场碾压的厚度应与所选压路机的类型或功能相适应，现场施工厚度的确定应该考虑现场碾压设备，应通过现场试验段的碾压试验来确定，使得碾压后的压实度符合规范规定的压实度的要求。 6、接缝处理： 第一天完成的级配碎石接缝处的混合料，可以留5－8cm不碾压，第二天洒水后和新摊铺的混合料一起碾压，必需补充洒水，使其含水量达到规定的要求。
　　六、 级配碎石基层的成型后控制
　　1、严禁在静压后的路面上再进行振动碾压，振动碾压虽可以使深层材料合理嵌挤、锁结，增强材料间作用力，但对于无结合料并在静压下已趋于密实的表层结构却有破坏作用，降低其密实度。 级配碎石层在施工完毕且级配碎石后应立即喷洒透层油、石硝，管制交通和及时铺筑沥青层。喷洒透层油、石硝的目的是防止雨水下渗和开放轻型交通。虽然级配碎石具有排水功能，但过多雨水的浸泡、冲刷会使级配碎石层疏松；没洒透层油的级配碎石在车轮作用下会局部松散。透层油的用量取规范的高限，石硝要洁净，喷洒宜均匀，最好采用洒布车作业。若不能及时喷洒透层油，级配碎石层必须洒水养生。
　　2、成型后的级配碎石层要实行交通限制，对于底基层或级配类的保湿养生情况下车辆可以行走，车速控制在20km/h，禁止急刹车和急转弯；对于上基层和嵌挤类的级配碎石在喷洒透层油、石硝前禁止车辆通行，在喷洒透层油、石硝后禁止重载和高速车辆行走，轻型低速车辆禁止急刹车和急转弯。
　　3、成型后的级配碎石层应及时铺筑沥青层，铺筑前石硝要清扫干净，以利于沥青层与级配碎石的联结；运料车不准在级配碎石层上调头，倒车距离不宜太长，摊铺机推动运料车前行时，运料车的刹车不应踩死。
　　总之，级配碎石基层的施工质量控制，主要在于原材料控制、拌和楼集料的生产控制、现场摊铺、现场碾压工艺及成型后管理的控制等，其中材料控制与压实度控制是最主要的。重点是以下几个指标：碎石混合料的级配，特别是4.75mm及0.075mm通过率；材料质量，主要是材料的塑性指数及砂当量指标；压实度，要以采用灌砂法检验。关于压实度的标准，现行≤公路路面基层施工技术规范≥中要求级配碎石作中间层即过渡层时压实度要求达到100%以上，而对于一般的基层压实度不小于98%，底基层要求不小于96%。控制好以上几项技术指标，才能在施工过程中达到设计目的，既经济实惠又节能环保。