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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

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