01水泥稳定碎石振动成型法施工关键技术

水泥稳定碎石振动成型法施工关键技术一、背景（一）工程概况忻州至保德高速公路项目位于山西省中北部的忻州市境内，是山西省高速公路网规划的人字骨架，十一横十一环高速公路网主骨架第三横的重要组成部分。我公司承包忻保高速路面第六合同段工程，起点K113+300，终点桩号K139+515.814,全长25.453km，按山岭重丘区双向四车道高速公路标准设计，设计速度80公里／小时，整体路基宽度24.5米，分离式路基宽12.25米，中央分隔带宽度2米，水泥稳定碎石的工程量是：33cm厚基层257932m2，40cm厚基层259475m2，厚度20cm水稳碎石基层605843m2，水泥稳定碎石基层、底基层采用振动成型法施工，使用稳定土搅拌集中拌合，用摊铺机进行摊铺，用重型振动压路机和大吨位胶轮压路机进行碾压成型，采用防水土工布进行覆盖。（二）课题的提出随着高等级公路事业的发展，人们对施工质量和路用性能要求越来越高，在忻保高速公路建设管理处推行振动成型法的先进技术，以提高半刚性基层的路用性能。针对目前，半刚性基层使用寿命短，难以抵抗重载交通，究其原因主要是压实度标准偏低，水泥剂量偏大，裂缝多，无法适应交通荷载的增加。此外，现在施工压路机械在性能及压实功上有显著提高，很容易在合理施工下出现压实度超百现象。针对这一问题，我们路面交安第六合同段项目部，对振动成型法工作原理、主要优势、工艺要求进行认真的学习和总结，在路面基层施工中，使用振动成型法施工，有效减少或避免了半刚性结构层干缩、温缩裂缝等质量通病。（三）国内外现状几十年来，以半刚性基层材料的应用及研究虽然取得了丰硕的成果，但远未达到完善的程度。半刚性基层沥表路面路用性能并不是都获得了预期的效果，工程实践中出现的问题主要表现为存在收缩裂缝，当有水渗入后可能出现唧浆现象，当结构组合设计不合理或半刚必基层自身存在质量问题时，往往会发生结构性破坏。（四）拟解决的主要问题忻保高速地处山区，且昼夜温差大，为保证路面基层施工板体性能好，承载能力高，提高抗裂、抗冲刷、抗疲劳路面性能，减少半刚性基层裂缝出现，在施工中须解决以下主要问题：（1）提高现场施工密实度，配合比优化问题。（2）改善半刚性基层抗裂性能和抗疲劳性能问题。（3）减少半刚性基层温缩和干缩裂缝问题。（4）增强承载能力和稳定性。（5）增强结构层的层间结合。（6）振动成型法施工过程控制技术问题。二、工作情况（一）主要研究过程及方法（1）主要研究过程：首先对施工原材料和施工机械进行了严格的筛选和控制，针对现有的原材料在室内进行检验，并对配合比进行了优化设计。对水泥稳定碎石振动成型法施工的成功先例进行系统的总结和归纳。结合本工程所处的水文地质特点进行了对比分析，制定了施工方案，结合振动成型法施工技术，从原材料选择到养护各个环节严格控制，细化了施工工艺，和原有的施工工艺进行对比，对实验数据进分析总结，对施工完的基层认真地进行了质量检测。（2）主要研究方法：在本工程实施过程中，主要运用的研究方法是，类似工程的经验类比法，对水泥稳定碎石的材料配比进行优化，对原有的配比利用振动成型进行验证与优化，对试验数据的验算与分析，施工过程中现场试验方法，施工中的工艺的质量控制。（二）、主要研究成果（1）采用振动成型法方式设计，对水泥稳定级配碎石、半刚性材料级配组成进行了优化，对半刚性村料密度标准提高1.03倍，主要表现为水泥剂量降低，同时强度提高，抗裂能力提高。与国内外技术相比，水泥剂量降低1.0-1.5,强度提高1.5-2.0倍。（2）在相同水泥剂量下，振动成型试件干缩抗裂系数是静压成型条件下的1.5倍，表明振动成型材料抗裂能力大幅度提高。（3）振动成型法芯样强度高于普通成型法40%左右，而且振动成型试件无侧限抗压强度更接近于现场芯样强度，为满足基层强度要求，抗裂能力最佳的效果，级配采用骨架密实型级配，水泥剂量选择3.5-4.5%。（4）适当增加粗集料的含量，且提高了混合料密实度，使成型的基层表面即密实且不光滑，增强了结构层的层间结合，经现场钻芯，各层粘结挺好。三、关键技术及创新点（一）关键技术水泥稳定碎石振动成型法施工在忻保高速公路路面基层施工得到了成功的运用，取得了经济和社会效益。工法有效地改善了传统施工的缺陷，而且大大提高抗裂、抗冲刷、抗疲劳等路用性能，对原有的级配进行了优化，适当提高颗粒间的嵌挤性，从而适当降低水泥剂量，在保证强度的前提下，提高抗干缩与温缩裂缝的问题，取得了以下主要的关键技术：（1）原材料控制（2）振动成型法配合比优化设计a、级配的优化b、最大干密度与最佳含水量的确定c、外观质量控制与成型无侧限强度与芯样强度的对比（3）振动成型法施工工艺的质量控制（二）创新点1、使室内试验成果与实际控制指标达到一致，更加准确，有效预测和控制现场施工质量。2、以振动击实密度控制现场压实可提高压实标准。因此标准控制施工，提高混合料密实度，大幅度提高半刚性材料的强度，显著改善其抗裂性能及抗疲劳性能。3、可降低水泥剂量，并显著提高材料抗干缩和温缩抗裂系数。4、优化级配范围较窄，便于对混合料生产质量进行控制5、振动成型法铺筑基层表面粗糙、均匀、平整、密实，利于与上层的粘结四、经济、社会效益分析（一）经济效益（1）采用振动成型法基层施工，对稳定碎石基层半刚性材料级配组成进行优化，降低了水泥剂量，同时强度提高，抗裂能力提高，与同类技术相比，水泥剂量降低1.0-1.5%，强度提高1.0-1.5倍，这样大大降低了施工成本，也提高施工质量。（２）在相同水泥剂量下，振动成型法提高干缩系数、温缩系数，抗裂能力显著提高，解决半刚性基层裂缝的难题，减少了缺陷责任期内的费用。（３）对于短距离的基层推铺，能采用双层连铺，在水泥初凝时间内铺完下基层再铺上基层，并完成上基层碾压工作，在保证基层质量的基础上，提高施工效率，又节约了养护费用。（二）社会效益由于对原有级配进行优化，增大现场施工密实度，大幅度提高半刚性基层强度，显著改善其抗裂性能及抗疲劳性能，提高路用性能，有效预防早期破坏，为汽车行驶舒适和安全提供了可靠的保障。五、目前存在问题及下步改进思路所总结的水泥稳定碎石基层振动成型法施工技术进一步推广，对已总结的施工工艺进一眇改进，使施工质量达到更好的效果。