魏列江

【摘 要】结合在高速公路基层施工施工过程中，骨料离析是水泥碎石基层施工中比较常见的问题之一，在施工过程中经常会出现局部离析现象，在细集料相对含量较少粗集料较多的部位空隙较大，板体性差、容易渗水，极易发生早期破坏，特别是在骨架密实型中较为突出。离析产生的原因涉及到基层施工中各个环节。本文从施工角度，对基层施工中离析现象原因及控制措施进行阐述：以人、机、车，原料的生产、混合料的拌合、运输、摊铺、碾压等环节为出发点，通过合理的调整、配置、有条件改造等手段减少公路基层施工中的离析现象，从而保障基层施工质量，顺应现代公路施工发展方向。

【关键词】高速公路；水稳基层；离析机理；控制技术

0 引言

自“十二五”以来，随着我国国民经济的快速发展，城市化进程逐步加快，道路建设越来越引起国家各个职能部门的高度重视，国家高速公路的“7918”网逐步建成并投入部分使用，甘肃省的高速公路总体布局网也基本建成并开始投入运营，国家有关部门对道路工程的建设质量提出更高的要求。

基层作为道路结构中的主要承重层，在道路各个结构层中占据着非常重要的地位，其质量控制的好坏直接影响公路的使用寿命，进而造成沥青路面的早期破坏，迫使某些要道中断。作为公路建设者更应该重视基层的质量控制，水泥稳定碎石基层作为半刚性基层具有承载力高、整体强度好、板体性好、水稳性好、施工速度快等优点，在高速公路基层结构中得到广泛应用。离析问题是水泥稳定碎石施工中比较常见又难于控制质量问题之一，施工所使用的材料、机械、技术人员等因素很容易造成离析现象的发生，本文从十堰至天水国家高速公路甘肃段十天路面三标施工过程中，总结施工经验、体会从而对离析现象的危害、离析产生的原因及采取的质量控制措施加以分析。

1 水泥稳定碎石基层离析产生的危害

1.1 基层强度降低

离析改变了集料的连续级配，使骨料间的空隙得不到细集料的有效填充，致使基层间的骨料与细集料不能合理的达到受力要求，导致各部位的弹性模量各向异性，使基层强度降低。

1.2 整体性差

在局部有离析的地方，粗骨料集中、孔隙率增大，碾压过程中极易使某些集料被压碎，水泥石不能均匀包裹集料，难以形成玻璃体使集料间相互胶结难以整体板结。

1.3 水稳性差

形成离析的地方，孔隙率较大，密实度差，积水容易下渗，形成毛细现象，特别是在经过几次冻融循环与热胀冷缩后容易产生微观裂缝（水结冰体积增加10%），导致基层松散损坏。

1.4 平整度降低

形成离析的地方，由于改变了集料的级配，导致松铺系数降低压实系数改变，致使平整度降低。

2 水泥稳定碎石基层离析产生的原因

水泥稳定碎石基层离析产生的原因有其内因与外因组成。内因是：水泥稳定碎石基层是由几种不同粒径的碎石掺配而成，碎石粒径相差较大，在拌合前处于原始的混合状态，集料间没有形成匀质体；而水泥作为稳定剂，在施工期间骨料之间粘附性很小，导致离析倾向较大，所以说集料粒径的差别、级配不合理、水泥分布不均匀是产生离析的内因；外因是：相关研究表明混合料中最大粒径越大离析的可能性就越大，级配曲线愈接近最大密度线离析的可能性愈小；外力作用于碎石颗粒，受力的大小与方向不同是离析产生的外因。水泥剂量与种类、含水量、温度等因素是产生离析的部分原因。

从施工方面看，在机械施工中造成离析的现象是有规律的，人为在控制中失误造成的离析没有规律可讲，下面结合十天路面三标1#拌合站施工的实际情况，对容易导致水稳碎石基层离析的原因进行分析：

2.1 原材料选用

（1）随意更换料源，导致级配发生变化，料场的不同使原材料的差异性增大，如压碎值、粘附性、粒径相对含量变化。路面三标所用的料为青羊峡与后川两个料场所生产的料。

（2）碎石堆放不合理，没有分层堆放，大粒径颗粒从高处滚落到料堆周围，导致粗骨料集中。不同规格的料仓隔墙高度不同，导致混料。在拌合楼拌混合料之前就已经混合了，级配发生变化。相关研究表明集料10-20mm在关键筛孔处通过率平行试验变异性相对其他规格集料较大，而且在堆料时更容易发生离析。十天路面三标严格按项目办要求，料仓隔墙3.0m不会导致混料、每种料都分层堆放而且都用土工布覆盖。

（3）碎石表面在生产过程中表面包裹了过多的杂质，不能与水泥等胶结材料很好的结合在一起，导致离析。

（4）水泥初凝、终凝时间过早，待压路机未压完，成品料表面风干骨料裸露在表面，容易发生离析现象。

2.2 配合比设计

由于水泥稳定碎石基层存在收缩裂缝难以控制（包括干缩、温缩）的问题，所以不少高速公路基层设计中普遍采用了控制基层强度、降低水泥用量、限制4.75mm以下细集料的含量，采用骨架密实型级配进行设计。十天路面也运用此类方法，在规范规定的范围内进行了调整，导致基层拌合料出现离析的概率增大，相应的对施工做了更高的要求，施工时严格控制基层、底基层水泥掺量且抗压回弹模量、强度不宜过大。

2.3 拌合过程

装载机在装料过程中，一般由下端开始铲料，粗骨料自然下落堆积在料堆下面，致使料不均匀性很大。

料仓间的隔板高度不足，导致相邻两个料仓串料。

皮带输送机倾角过大，输送皮带的线速度过大，导致粗骨料滚落到底端使料的不均匀性又有变化，造成粗骨料集中。

稳拌机拌合楼操作不严，开停机间隔较大，拌缸叶片间距过大、过小使在生产成品料时不均匀。拌合时含水量控制不严（3.5%-4.2%）、水泥剂量偏低（3%-7%）产生离析现象。含水量过大导致在拌合过程中出浆；在压实过程中沾轮、唧浆，导致水泥等胶结材料减少，增大离析的概率。含水量过小，致使拌合不均匀，使集料间抱团，离析现象极易发生。

成品料的料仓与车的落差较大，在装料时粗集料在车厢下面，再加上装料时不能分层装，致使离析发生。

2.4 运输过程

从料仓下落到车厢，料的堆放呈圆锥形部分粗集料滚落到底部，使离析发生，造成骨料抱团。

在运输过程中，道路的不平整性，使料间的摩擦力与机械咬合力不能满足自身的稳定性，导致集料间相互运动，从而产生离析。

运输车向摊铺机料斗卸料时，油缸升起速度过慢，且粗集料滚落到料仓周围，在摊铺机的料仓收料仓时，粗集料在周围进入刮板时使成品料发生二次离析。

2.5 摊铺过程

摊铺过程中发生离析主要有以下表现形式：横向离析、纵向带状离析、竖向铺筑离析、窝状堆积离析。

摊铺机的送料是有刮板、螺旋分料器将成品料布在熨平板前这两个环节，刮板不能进行集料的搅拌，而螺旋分料器通过螺旋与成品料之间的外摩擦力与混合料内在的内摩擦力相互作用形成反摩阻力对成品料进行二次搅拌。

目前，国产的摊铺机最大的问题是功率不足，其原因是：摊铺机负荷较大，转速达到2000转到2200转时摊铺机自振虽不是很明显但能感觉到，施工时我们作为施工单位尽量将油耗降低将螺旋叶片位置上调或用小直径叶片。在施工时由于摊铺机操作手疏忽，供料不足导致叶片的埋深不够，未能充分发挥螺旋分料器的二次搅拌作用。以及螺旋分料器托架对供料的阻碍导致横向离析的发生。

竖向离析主要是布料仓中的前挡板位置过高，或供料不及时致使粗料滚落，以及螺旋送料器外端未能充分将料进行二次搅拌使成品料从侧挡板处自然滚落导致离析。

纵向离析主要发生在左右螺旋粉料器中缝处，由于路幅较宽我们采用双机联铺、两辆摊铺机相互搭接处，螺旋送料器的支腿处。由于螺旋驱动箱的影响，左右螺旋间有50cm距离致使该处不能得到搅拌只能自然下落来填充形成一条带状离析。

摊铺机送料器先将中间的料送到刮板处，然后在收料斗时才将两侧堆得粗集料送到刮板处形成窝集离析。

2.6 碾压过程

碾压过程中，振动式钢轮压路机出现的推移、波浪、起皮，有轻微的推移属正常现象。由于钢轮作用在松铺的混合料上，会推移混合料稍稍移动；由于下承层的不平整、成品料过细缺少骨料会出现推移。碾压弯道时没有从内侧向外侧，碾压直线段没有从路基边缘向中分带等。

在振动碾压过程中细集料下沉，粗集料裸露在表面被压碎且含水量较少时10-20mm出现在表面的较多，压实系数的差异出现波浪。

成品料中含水量较大、含泥量较大会出现起皮。

2.7 洒水养生过程

在未达到强度时，洒水车在上面掉头，会使一部分成型路段被磨耗掉，粗料被裸露在表面，水泥在进行胶结时其终凝时间提前；碱骨料反应时内应力增加细集料不能很好的填充在骨料之间形成骨架密实型也会出现离析。

3 离析的预防与控制措施

在水泥稳定碎石基层施工过程中，我们要从各个环节入手，针对性的采取一系列控制措施，减少离析现象的发生，降低离析现象对公路耐久性的影响，具体我们十天路面三标1#拌合站采取的措施如下：

3.1 加强原材料的采购与试验检测工作

在考察料源时，我们选择大型碎石场（我们选择后川、青羊峡），要求碎石场在架立筛子时相邻筛孔布置范围不超过5mm。在配合比确定后，尽量不要更改料源，若料源发生变化及时通知工地实验室进行料的检测工作与重心优化配合比。

在各种粒径的碎石进场前，要与实验室相互协调并做好材料采购、检测管理台账，未经检验不得使用，并做好废料堆放区。

建设高标准的存料区，并对场地进行硬化。不同粒径料分开堆放并建立隔墙，在堆放同种粒径碎石时应堆成台阶状，每层层高不得超过1.5m做到“条直层平”，装载机在铲料时从下往上，料斗子不能装的太满。

3.2 精心设计配合比

在满足规范与设计的要求下，不改变骨架密实型的前提下，我们考虑对混合料的级配做适当的优化，将粗骨料含量适当降低，增加细集料的含量，另外对超粒径的碎石含量进行剔除。

3.3 合理的施工流程与高性能机械组合

3.3.1 合理的施工流程

路基交验→测量放线→定位支模→清扫下承层→开工报验→厂拌混合料→实验室取样检测→成品料运到现场→摊铺→碾压→自检→养生→互检→交叉检→成型。

3.3.2 选择高性能稳拌机

选用高性能拌合设备，能提高其控制精度，且能满足连续生产任务。在进行拌合楼安装时皮带输送机倾角要平缓，拌缸长宽比不小于2，成品料仓出料口要有2个，成品料仓出料口与车厢的距离控制在2m之内。

在各个配料仓之间加上隔板，防止串料，装载机上料时不能紧贴料仓。

拌合楼在生产时务必要对其进行动态标定，水泥与水的含量要准确，当料源发生改变时应重心标定。在每天开盘时应有监理工程师签字，实验室要烧出其含水量，来控制成品料的合格性。

3.3.3 运输车辆的控制

在自卸车装料时，由于粗集料最先或最后才落入车厢，形成的粗集料较为集中，所以我们要分三次装成“品”字形来减少离析。

尽可能采用大容量的自卸车装料，减少离析现象的发生。自卸车在运输过程中尽量少用刹车，保证便道平顺。

每个车必须有帆布覆盖成品料。

3.3.4 选用高性能摊铺机

在铺筑水泥稳定碎石基层时尽量选用大功率摊铺机（ABG8820功率为182KW它与DT系列的摊铺机相差甚远，DT系列的配置了原装进口的依维柯共轨电喷供油、电子调速发动机其功率在200-269KW），路幅较宽时我部采用双机连铺，双机连铺时搭接至少0.5m。

摊铺机的螺旋分料器应做如下调整：为保证厚度的情况下，叶片下缘与下承层的距离尽量减小，选用较大直径的叶片，降低转速，在螺旋分料器两侧装上反向叶片充分发挥二次搅拌作用。摊铺机前进速度控制在2.0m，使熨平板能均匀向前，防止掉料。

摊铺机前挡板装上橡胶板，螺旋布料器内应有三分之二的料将螺旋覆盖防止竖向离析。

摊铺机每次收料斗时，尽量收半，专门派人对料斗进行清理。

安排专人对双机连铺搭接处的地方进行收拾，及时清理离析，并将粗集料挖出后用细集料撒上。

在摊铺机后面安排专人及时检查，发现小面积离析，应立即人工处理。若发现粗集料窝状离析，应立即铲除，用新拌合料填补，注意填补厚度，保证与周围在同一平面。

3.3.5 合理的碾压工艺

在铺筑水泥稳定碎石基层时，选择合适的碾压工艺，能降低离析现象发生的概率。在混合料摊铺50m以上时，压路机即可对摊铺全宽范围内进行压实工作。压路机应先慢后快、先静压后振动的原则。碾压直线段时，由路肩侧向中分带方向碾压，碾压弯道时，有内侧向外侧碾压，并且重叠二分之一轮宽。相邻两个碾压段落的接头错成横向45°的阶梯状碾压速度先慢后快使离析发生的概率相对降低。

3.3.6 养生

碾压完成经检验合格后，立即用土工布在铺筑成型的基层上全宽覆盖，并交通车辆在上面通行或掉头，以免造成基层表面破坏，使部分粗集料裸露在外表，产生离析。

4 结束语

基层作为道路的主要承重层，在道路各个结构层中都有十分重要的地位，所以基层的好坏关系到道路质量与使用寿命。水泥稳定碎石基层离析的发生会降低其质量与板体性，这就要求我们技术人员增强施工中的质量问题，严格控制在施工的各个环节出现的离析，避免离析的发生，即使发生我们也要把它降到最低，保证质量的可靠性。以上就是我的见解，希望大家共勉！

【参考文献】

[1]公路路面基层施工规范[S].（JTJ034-2000）.

[2]公路工程无机结合料稳定材料试验规程[Z].（JTJ057-94）.

[3]沙庆林，编著.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].人民交通出版社，1998（1）.

[4]十堰至天水国家高速公路甘肃段[Z].甘肃交通勘察规划设计院.

[责任编辑：王楠]