淺談水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石透水基層的應(yīng)用

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摘要：水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石透水基層主要利用級(jí)配碎石的滲透性與水泥穩(wěn)定性，使路面基層結(jié)構(gòu)具有滲透性能好、強(qiáng)度高、易施工、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。結(jié)合某高速公路隧道工程實(shí)例，介紹水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石的透水性能、原材料組成設(shè)計(jì)與選擇。

　　前言

　　一座位于黃土與不同石質(zhì)相間、多變的地質(zhì)地段的隧道，為順利排除洞內(nèi)水，將路面基層設(shè)計(jì)成排水結(jié)構(gòu)，確保路面排水基層工程質(zhì)量，是保證工后運(yùn)營安全的重要因素之一。

　　隧道襯砌采用彈性防排水設(shè)計(jì)，在初期支護(hù)與二襯之間設(shè)防水板、土工布及環(huán)向、縱向軟式透水管；路面基層采用15cm水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石作為透水層，使隧道內(nèi)滲透水通過豎向滲流進(jìn)入水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層，進(jìn)而滲流進(jìn)入縱向碎石層，再進(jìn)入縱向混凝土排水管排出。

　　水泥混凝土面層排水基層 （水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石）

　　仰拱填充C10片石混凝土凝土管和覆蓋潔凈1-2cm碎石層組成排水溝仰拱C25混凝土

　　隧道排水系統(tǒng)示意圖1水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石透水基層的技術(shù)原理及特點(diǎn)水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石采用不含或少含4.75mm以下粒徑的級(jí)配碎石，摻入一定比率的水泥組合而成。選用合理組分配比，提高透水基層承載力，并滿足排水功能。其施工方法、工藝流程、機(jī)械設(shè)備等方面與一般路面基層相同。路面透水基層應(yīng)具有承載能力強(qiáng)、排水效果好、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，在隧道工程中有很好的推廣價(jià)值。

　　1.1水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石透水基層的優(yōu)點(diǎn)

　?。?）未經(jīng)水泥處治的碎石集料，在施工攤鋪時(shí)易出現(xiàn)離析，在碾壓時(shí)不易壓實(shí)，尚且在施工機(jī)械作用下易出現(xiàn)推移變形；

　　（2）穩(wěn)定連續(xù)級(jí)配碎石，比較密實(shí)，經(jīng)水泥處治后滲透系數(shù)K<300m/d，不能滿足排水設(shè)計(jì)規(guī)范；

　?。?）水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石即能滿足排水要求，又能滿足強(qiáng)度要求。

　　1.2水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石的排水和強(qiáng)度

　?。?）水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石的滲透系數(shù)控制在1000m/d～6000m/d之間，排水效果要滿足排水設(shè)計(jì)要求；

　?。?）摻入一定比例水泥使集料混合均勻并在機(jī)械壓實(shí)下，達(dá)到密實(shí)，無側(cè)限強(qiáng)度要滿足強(qiáng)度和承載能力要求。

　　2、水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石配合比

　　設(shè)計(jì)水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石與大孔碎石混凝土的基本區(qū)別在于組分配合比和成型試件不同。大孔碎石混凝土配合比以混凝土強(qiáng)度要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，成型試件采用150×150×150mm試模，取28天強(qiáng)度作強(qiáng)度驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。而水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石配合比以設(shè)計(jì)強(qiáng)度為依據(jù)，同時(shí)達(dá)到排水要求，采用Ф150×150mm試模，成型試件取7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和透水性試驗(yàn)作驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。

　　如何選擇碎石級(jí)配，摻入多少水泥，才能滿足基層承載、排水雙重功能要求，至關(guān)重要。

　　2.1材料的選擇

　　（1）水泥：應(yīng)優(yōu)選普通硅酸鹽水泥P.O32.5，初凝時(shí)間大于3h，終凝時(shí)間小于6h，其它指標(biāo)符合國家現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)；

　　（2）碎石：應(yīng)選用潔凈、堅(jiān)硬的碎石，壓碎值不應(yīng)大于30%，最大粒徑為20cm，且不得超過層厚的2/3， 4.75mm以下粒徑含量不應(yīng)大于10%，集料級(jí)配應(yīng)滿足透水性要求（滲透系數(shù)不得小于300m/d）

　　（3）水：飲用水或經(jīng)檢驗(yàn)合格的其它水源2.2組分配合比的選擇進(jìn)行組分配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮下列影響因素：根據(jù)設(shè)計(jì)透水系數(shù)（k=1200m/d），選擇相應(yīng)的級(jí)配碎石，碎石的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行國標(biāo)。

　　水泥、碎石按設(shè)計(jì)試配比例摻配后，按無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土擊實(shí)方法分別進(jìn)行重型擊型，求出ρ干max及最佳含水量W值。

　　根據(jù)規(guī)范對(duì)基層壓實(shí)度的要求（98%），確定試件的干容重ρ干=ρmax×0.98.已知最佳含水量W，求出濕容重。已知試模體積得，計(jì)算試件質(zhì)量。制取試件9或13個(gè)試件為一組。以7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為評(píng)選最優(yōu)配合比指標(biāo)。

　　（5）計(jì)算材料配合比及每m³混合料的水泥用量，已知：W值，n值； 計(jì)算水泥：碎石：水組合比例，再根據(jù)ρ干max計(jì)算每方用量。

　　3、水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石質(zhì)量控制

　　3.1試驗(yàn)路段情況隧道路面基層厚15cm，水泥穩(wěn)定碎石透水層透水系數(shù)要求≥300m/d，碎石最大粒徑小于25mm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為4Mpa.

　　⑴主要施工機(jī)械及施工方法：YZ18JC壓路機(jī)和750L強(qiáng)制拌和機(jī)、6臺(tái)1m³運(yùn)輸車，氣夯一臺(tái)，人工攤平。

　?、剖┕すに嚕篩Z18JC壓路機(jī)靜壓一遍，微振四遍，最后靜壓一遍，要求碾壓后無輪跡。

　　3.2水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石透水基層的質(zhì)量控制

　　3.2.1施工準(zhǔn)備工作質(zhì)量控制

　　⑴原材料及機(jī)械準(zhǔn)備嚴(yán)格按試驗(yàn)室設(shè)計(jì)配比進(jìn)行施工，現(xiàn)場控制好砂﹑碎石及水泥等原材料應(yīng)符合規(guī)范要求。采用強(qiáng)制式混凝土拌和機(jī)，拌和能力不能低于750L.

　　⑵施工放樣及標(biāo)高控制在準(zhǔn)確測量出基準(zhǔn)線后，在兩側(cè)的電纜溝上用墨線標(biāo)出基層頂面標(biāo)高及水泥混凝土路面標(biāo)高線，做為施工人員高程和松鋪系數(shù)控制依據(jù)。

　?、乔鍜唠s物，安裝排水管道在鋪筑混合料前一定要清除原地面雜物、用清水把浮濁物清洗干凈，將污水排出洞外，防止污水浸入中心排水溝。中心排水溝必須按設(shè)計(jì)把打好排水孔的預(yù)制混凝土圓管安裝就位，管上用潔凈的1-2cm的碎石覆蓋。

　　3.2.2施工質(zhì)量控制水泥實(shí)際用量應(yīng)高于設(shè)計(jì)用量的0.5～1.0%左右，含水量應(yīng)大于最佳含水量1～2%.為防止混合料離析，漏斗口應(yīng)加串筒。

　　運(yùn)輸車輛將拌和好的混合料運(yùn)到現(xiàn)場后，根據(jù)松鋪厚度標(biāo)線進(jìn)行攤鋪、整平，用三米直尺橫向刮平，多推少補(bǔ)，掛線調(diào)整橫坡。攤鋪路段長度采用時(shí)間控制，一般控制在2h以內(nèi)，根據(jù)拌和與運(yùn)輸能力，該項(xiàng)工程鋪筑長度約15m左右。攤鋪好一段碾壓一段，碾壓按著從兩側(cè)向中間的順序，兩輪相錯(cuò)1/3，用18T壓路機(jī)穩(wěn)壓1－2遍，再微振3～4遍；在一段施工壓實(shí)后，將橫向施工縫切成平直縫，以便與后序路段施工銜接。

　　施工過程中選有代表性的點(diǎn)，采用灌砂法檢測壓實(shí)度，滿足規(guī)范要求后停止碾壓。碾壓終止檢測的壓實(shí)度見表4.施工時(shí)要記錄碾壓遍數(shù)、松鋪系數(shù)﹑碾壓時(shí)間等，以便總結(jié)、提高。

　　3.2.3工后質(zhì)量檢測⑴透水性對(duì)比試驗(yàn)在透水試驗(yàn)條件不具備的情況下，參考瀝青路面滲水試驗(yàn)實(shí)測滲透系數(shù)K，配合比相同，集料的級(jí)配不同對(duì)滲水系數(shù)及強(qiáng)度影響較大，特別是4.75mm一下含量最為突出。

　?、七x100m作試驗(yàn)路段，按試驗(yàn)室式配選擇最佳配合比，混合料經(jīng)攪拌、運(yùn)輸、攤鋪整平、碾壓后，用三米直尺檢測平整度指標(biāo)，符合設(shè)計(jì)要求。

　　⑶在透水基層試驗(yàn)路段鉆取4個(gè)Ф10×10cm圓柱體芯樣，芯樣完整性好，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

　　4、結(jié)論

　　試驗(yàn)路段證明，水泥穩(wěn)定開級(jí)配碎石透水層，采用常規(guī)試驗(yàn)檢測方法，施工機(jī)械設(shè)備投入不多，可降低工程造價(jià)，各項(xiàng)指標(biāo)滿足基層強(qiáng)度及透水性要求。在高速公路的隧道基層及其他有排水要求的基層中值得推廣應(yīng)用。