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骨架密实结构半刚性基层施工工法（湖南路桥建设集团机械工程公司周笃荣何伟兰红伟）关键词：土木工程骨架密实结构半刚性基层工法1前言我国高速公路柔性路面大部分采用半刚性基层沥青混凝土路面，沥青混凝土路面裂缝一直是困扰公路建设者的主要路面病害之一。而路面基层开裂反射到沥青面层的反射裂缝又是路面裂缝的主要因素。交通部于2006年发布《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006），自2007年1月1日施行，将半刚性基层划分为均匀密实、悬浮密实、骨架密实和骨架空隙四种结构类型。在“条文说明”中比较了各种类型的力学强度、模量，温缩、干缩系数和抗冲刷能力，并举例说明骨架密实结构良好的抗裂性。好的设计，好的路面结构形式必须有科学的施工组织安排，精细化的施工作保证。省交通厅路面深化设计组要求常吉高速公路路面基层采用骨架密实结构，我们通过常吉高速公路P7合同段的施工，总结并形成此工法。2工法特点2.1按此工法施工的骨架密实结构有足够的7天饱水抗压强度（3.5~4.5MPa）,足以抵抗行车荷载又不会产生过多的裂缝。抗温缩，抗冲刷，抗裂能力强。工程质量好。2.2骨架密实结构主要是通过骨料之间的嵌锁，通过充分压实形成结构强度，而不是过分的依赖水泥稳定，可以节省水泥用量，经济上更省。2.3在工期，安全方面没有很大的不同。3适用范围可适用于对抗裂要求高的一、二级公路，高速公路，城市道路；机场跑道的基层等。4工艺原理4.1嵌挤作用原理假设一个对边长为D的立方体内放一个直径为D的球，其空隙率为V=1-π/6=47.7%如果放D/2的球，可放8个；D/4的球可放64个；D/8的球可放512个，其空隙率总是V=1-π/6=47.7%，按嵌挤原理确定粗骨料料后，粗骨料空隙被次一级集料所填充，形成主骨架。细集料（＜4.75mm的集料)和水泥作为结合料填充骨料间隙,形成密实结构。同时，水泥与细集料通过水化反应形成结构强度，使混合料成型后成为既有摩擦力，凝聚力，又有整体性的结构层。4.2压实的作用原理摊铺后通过摊铺机的振动夯锤给混合料一定的密实度，刚轮压路机首先静压，让混合料达到初步的稳定；再通过振动压实，将振动能量传递给混合料中的各级集料，细一级的集料在振动能量的作用下进一步填充骨架间隙；然后在胶轮压路机胶轮挤压下，粗骨料进一步嵌锁。最后通过双钢轮压路机将基层表面轮迹消除。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程图5.1-1基层施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1碎石生产及材料准备1、碎石由于骨架密实结构粗骨料多，骨架密实结构更容易产生离析。骨架密实结构基层施工质量首先要从碎石的生产抓起，为有效的控制质量，碎石必须经过二级破碎，四级备料即：0~4.75；4.75~9.5；9.5~19；19~31.5(单位：mm)。2、水泥可使用P.O32.5#普通硅酸盐缓凝水泥。初凝时间应在3.5小时以上；终凝时间应在6小时以上。5.2.2配合比设计1、试验仪器骨架密实结构测定最大干密度、最佳含水量，测试无侧限抗压强度时，应采用振动压实方法成型试件，工地试验室不具备条件时，应送样到有相应资质的试验室，做试验进行比校验证。2、配合比在确定了集料级配后，试配选用水泥用量为3.0%；3.5%；4.0%；4.5%（外比），测定其最佳含水量；最大干容重，选用7d无侧限抗压强度满足规范要求的水泥用量配合比设计混合料拌和、运输检测标高压实摊铺机摊铺摊铺机拼装、就位下承层准备碎石生产及材料准备人工修补不合格合格不合格合格现场检测压实度养生及交通管制合格复测标高合格的那一种配合比。在确定了水泥用量，最佳含水量，最大干容重后，对混合料进行延时试验。根据延时试验对比，如果从出料到碾压终了所需时间大于三小时，则应选择初凝时间更长的水泥，或对施工机械设备的配置进行调整。5.2.3下承层准备1、测量、放线，架设基准梁，安装侧模1）测量路面项目进场后测量组应尽快对路面标段的导线点，水准点进行联测，平差。建立在施工过程中方便使用的基准导线点，水准点。2）放样在待摊工作面上，直线段按10m一个断面，弯道、竖曲线顶点、进出桥隧处按5m一个断面放出两侧挂线点，路幅中基准梁架设处的桩位，用钢钉和红油漆做好标记，测出该点标高。3）根据实测标高和设计标高计算出两侧的挂线高和基准梁的架设高。架设基准线和基准梁。4）安装侧模摊铺前需架设好200m以上的钢模板。钢模板拼装直顺、牢固，并往内倾斜约5度，保证碾压成型后侧面垂直。2、下承层清扫，湿润下承层的清扫湿润或喷洒水泥浆的目的是为了增加层间联结5.2.4混合料拌和、运输1、混合料拌和混合料可使用连续式稳定土拌和站拌和，必须有电脑计量，电脑自动控制拌和。在混合料拌和生产过程中需注意的事项是：1）每天基层开工前进行集料的含水量、级配检测，调整好配合比，并根据气温情况及运输时间综合考虑调整用水量，在气温较高或运距远时，适当调高含水量；2）根据计算机监控情况，控制设备运转，发现问题及时通知室外巡视人；3）拌和设备必须安排巡视人员，检查水泥输送系统是否畅通，保证集料斗料容量不少于核定容量，骨料输送正常，输水系统正常；4）经常检查拌和叶片的损坏状况，发现损伤及时更换，避免拌和斗中出现死角；5）拌和基层料时，要检查混合料的质量，混合料按JTJ034-2000规定标准方法进行试验。2、运输1）、运输混合料采用15t以上自卸汽车，要求汽车货箱干净、平顺、以保证混合料的质量和倒料顺利；装料时按车厢的前部、后部、中部分三次装载，并保持装载高度均匀以防离析。2）、控制行车速度30km/h以内，合理组织交通。3）、当拌和场离摊铺点距离较远及气温较高时，混合料在运输中加盖油布防止水份蒸发。5.2.5摊铺机的准备1）根据规范要求，半刚性基层应采用两台摊铺机梯队摊铺，根据待摊基层宽度，应将两台摊铺机拼装成不同宽度，如宽度12m的基层，可将摊铺机拼成5.75m和6.5m。这样，上下基层纵向接缝错开50cm以上。2）为减少竖向离析，在摊铺机前导板下部加装弹性橡胶板，将离地间隙调为最小；对螺旋外端处的卸荷口，加装悬挂式弹性橡胶条，防止大粒料向下滚落。5.2.6基层摊铺1、摊铺过程中，保持窄摊铺机在前，宽摊铺机在后，相距5~15m。摊铺下基层时，窄机靠中央分隔带侧；摊铺上基层时，窄机靠近路肩。2、标高控制靠近中央分隔带或路肩侧通过挂线高控制；窄摊铺机靠近路幅中部通过基准梁控制。宽摊铺机靠近路幅中部在前机的摊铺面上搭放一个小滑靴控制松铺标高，使得前后机摊铺表面平顺衔接。3、摊铺机行走速度V主要根据拌和站的实际产量决定，可按下式计算V=0.8Q/(L*h*r*60)式中：V：摊铺机行走速度,单位m/min；Q：拌和站额定产量，单位t/h；L：待摊路幅宽度，单位m；h：待摊基层厚度，单位m；r：混合料最大干容重，单位kg/cm34螺旋布料器在布料时保持匀速运转，且布料高度尽可能保持一致，以高出螺旋叶片的2/3为宜。5、摊铺后将两机接缝处表面修补整平,检测松铺厚度与标高，并及时处理异常情况；摊铺机厚度控制的调节螺旋不能一次调节太多，以免影响平整度，严禁薄层贴补进行找平。5.2.7碾压1、混合料经摊铺和整型后，立即在全宽范围内进行碾压，碾压时先用18T光轮压路机静压2遍，再用18T振动压路机振压2遍，碾压速度为25～30m/min；然后用25t以上胶轮压路机压实4遍，碾压速度不大于50m/min；最后用光轮压路机收光表面。碾压速度宜先慢后快，均匀压实到规定的密实度为止。有轮迹或对压路机无法碾压到的边角，用小型振动夯夯压。2、碾压时，按路拱由低向高连续碾压，每道碾压与上道碾压相重叠，重叠宽为轮宽的1/2～1/3，使每层全宽内完全均匀地压实到规定的密实度，压实后表面平整，无轮迹或隆起，路拱符合要求。3、碾压过程中，基层表面始终保持湿润，若表面水蒸发过快，及时补洒少量的水。4、严禁压路机在已完成或正在碾压的路段上“调头”和急刹车，不得打死方向盘，以保证基层表面不受破坏。5、施工中，从加水拌和到碾压终了的延迟时间不超过2～3小时。6、雨季施工时，摊铺的混合料尽快碾压密实，并备足够的塑料薄膜，以防止突然降雨。7、压实后的基层要求平整密实，无坑洼松散，软弱现象，施工接缝平整、稳定。5.2.8试验检测1、原材料检测对进场的碎石，水泥必须按规范的频率进行试验检测，不合格材料不能用于基层施工。2、摊铺、压实时的检测1）标高，平整度检测在摊铺碾压作业过程中，测量人员应跟踪检测摊铺后的混合料的标高和平整度，发现不合格处及时通知施工人员做出调整。2）压实度的检测基层复压完成后，试验人员应及时检测压实度。对于骨架密实结构基层，采用工地试验室重型击实仪确定的最大干密度时，压实度的内部控制指标为≥100%。3、混合料质量检测1）按照规范要求，对混合料的水泥剂量，骨料级配进行现场取样试验。同时现场取样制件进行7天饱水无侧限抗压强度试验。2）养护7天后应钻芯取样，检测路面基层的厚度，压实度。观察基层骨料的级配，均匀性等。5.2.9养护及交通管制1、骨架密实结构基层压实好后，应立即覆盖养生。雨水校多，温度在20度左右时，可采用专用养生膜覆盖，覆盖时应将基层侧面也包裹严实以免水分散失。温度在30度以上时，应采用保湿养护膜覆盖养生，或麻袋、土工布覆盖，洒水养生7~14天。2、骨架密实结构表面粗糙，车辆行驶后容易造成表面松散，养护过程中必须设置禁行标志牌，坚决杜绝车辆通行，洒水车通过时保持慢速行车。3、基层采用骨架密实结构时，施工组织应非常严密，工序衔接必须科学合理。上基层施工完成，养护结束后应及时洒布沥青透层。在透层沥青洒布24小时后才可开放交通，但通行速度应控制在30km/h以内。6材料与设备6.1材料6.1.1碎石碎石的生产应使用具有二级破碎的大型反击破碎石机，并应配备除尘设备。按0~4.75；4.75~9.5；9.5~19；19~31.5(单位：mm)四级备料，并选取有代表性的样品进行筛分；液限和塑性指数；压碎值试验。骨架密实结构集料的级配范围见下表表6.1.1-1层位通过下列方孔筛(mm)的质量百分率（%）31.519.09.504.752.360.60.075基层10068~8638~5822~3216~288~150~36.1.2水泥可使用缓凝型普通硅酸盐Po32.5水泥，各项试验应按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057-94）、《公路土工试验规程》（JTJ051-93）、《公路水泥混凝土试验规程》（JTGE30-2005）进行试验，样品试验合格后才能使用。6.2机械设备用于骨架密实结构半刚性基层施工的设备见表6.2-1表6.2-1机械设备表序号机械名称规格型号额定功率(kW)或容量(m3)或吨位(t)单位数量1自动找平摊铺机ABG423130KW/12m台22双钢轮压路机DD110118KW/11T台13轮胎式压路机XP260118KW/26T台14轮胎式压路机XP301135KW/30T台1518T振动压路机YZ18145KW/18T台1618T振动压路机YZ18C140KW/18T台17振动夯板RV602.8KW台28自卸汽车18T/150KW/182T台159装载机ZL50154KW/3m3台210装载机ZL50C154KW/3m3台211稳定土拌和站WCB-400120KW/400T/H台112洒水车SLA5100105KW/8t台213洒水车SLA5100115KW/8t台214碎石机PC1315260KW/200t/h台115发电机200GF200KW台1为了减少混合料的离析，对ABG423摊铺机前导板下部加装弹性橡胶板，将离地间隙调为最小；对螺旋外端处的卸荷口，加装悬挂式弹性橡胶条，防止大粒料向下滚落。7、质量控制7、1原材料碎石、水泥各项试验应按《公路工程石料试验规程》（JTJ054-94）、《公路工程集料试验规程》（JTJ058-2000）、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057-94）、《公路土工试验规程》（JTJ051-93）、《公路水泥混凝土试验规程》（JTGE30-2005）进行试验。