1、對路橋過渡段水泥碎石施工工藝與結構界面問題分析    摘要：公路橋梁要求具有高平順性和高穩定性。路基過渡段是高平順性中的最薄弱的環節，主要原因是由于路橋、路涵、等不同結構物之間存在沉降差異和剛度變化。路基過渡段引起的不平順往往是長波不平順，對乘車舒適性影響最大。本文結合多年的工作經驗對摻水泥級配碎石的材料特性、施工工藝和結構界面結合進行分析。 關鍵詞：公路橋梁；過渡段；水泥碎石；施工工藝；結構界面 0引言 在國內外公路路基過渡段的處理方式不盡相同，但使用強度高,變形小的優質材料(如級配碎石、級配砂礫石、低標號混凝土等)進行過渡段的填筑，是最常用的一種處理

2、措施；它是提高路基段剛度、控制路基段沉降變形、確保過渡段高平順性的有效手段，幾乎在各國的高速公路設計規范中均推薦此方案。 國內在路橋過渡段臺背后2m范圍內應用摻水泥級配碎石，隨著公路橋梁建設的全面展開，在設計規范中明確了路基過渡段設計采用摻水泥級配碎石處理方法。 1水泥碎石的材料特征 在公路橋梁建設中，在土中摻入水泥常用于C組細粒土的改良,稱為水泥改良土。水泥摻入到C組土中以后，水泥中的各種成分與土中的水分發生強烈的水解和水化反應,降低土的含水率，同時從溶液中分解出氫氧化鈣,并形成其它水化物。 氫氧化鈣與土顆粒表面附著的離子有交換作用，并與硅土(或鋁土)作用，在硅土顆粒表面形成輔助的含水硅酸鈣

3、(或鋁酸鈣)。這種離子交換作用使土的塑性減小，并使土對水分變化的敏感性變小，從而改變土的塑性、增加土的強度和穩定性。 水泥的水化物需要在強堿介質中才能硬化，當土中含粉粒、黏粒較多或含塑性指數較大的黏性土時，氫氧化鈣首先與粉粒和黏粒作用致使堿性介質不能順利形成，從而妨礙水泥水化物的正常硬化，因此，要求改良土中不能有黏土及黏土團。 在級配碎石中摻入水泥得到的混合料，稱為水泥碎石。級配碎石是指顆粒組成符合密實級配要求，即粗、細碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，實質上類似于混凝土中粗細骨料的混合料。將水泥加在級配碎石中時，它就是水泥、粗骨料、細骨料和水四組份的普通混凝土，只是水泥摻量不大，并沒有填滿

4、土顆粒間的孔隙,即膠結作用主要靠硅酸鈣和鋁酸鈣與礦物質顆粒表面的結合。 可以看出，改良土中水泥的作用主要是降低土的含水率和塑性，水泥碎石中水泥的作用主要是膠結作用。所以，前者是一般含義上的填料，而后者在水泥沒有初凝(2h)之前應視為填料處理，通過碾壓減少土顆粒間的孔隙，水泥初凝以后視為普通的混凝土，通過水泥的膠結作用使水泥碎石絮凝成一定強度和剛度的支承體，實現過渡段內變形和剛度的均勻化。 2 水泥碎石施工技術 21水泥碎石材料質量的控制 水泥碎石材料的質量首先取決于級配碎石的顆粒級配。在普通混凝土中，骨料最大顆粒粒徑應不超過50mm；在高性能混凝土中，則要求骨料最大顆粒粒徑不大于25

5、mm。 填料中摻入水泥(稱為水泥穩定土)在公路上使用比較廣泛，公路路面基層施工技術規范(JTJ0342000)規定，水泥穩定土用做底層時，土的最大粒徑(方孔篩)不應超過50mm(高等級道路不宜超過40mm)；水泥穩定土用做基層時，土的最大粒徑不應超過40mm(高等級道路宜為30mm)。 公路橋梁路基施工驗收標準給出了級配碎石的最大顆粒粒徑不超過50mm，摻入水泥以后,為獲得最佳的壓實結果，充分發揮水泥的膠結作用，應控制最大粒徑在40mm以內。 在混凝土和水泥穩定土配合比中，都給出了骨料的級配曲線。在施工驗收標準中,給出級配碎石的三個級配范圍，如果最大顆粒粒徑控制在40mm以下，則級配曲線宜選用

6、級配曲線的中值或下限值。 水泥碎石材料作為混合料，其質量還取決于拌合過程。水泥碎石應采用集中拌合方式。由于水泥碎石用水量很低，需要采用強烈攪拌以獲得充分均勻的混合料?？梢赃x用間歇式或連續式攪拌設備，前者配料準確，但產量低；后者產量較大,攪拌效率高。 公路采用主機為雙臥軸連續式攪拌機的拌合站，系統配料采用電子稱量或容積計量，調速采用國際先進的變頻調速方式，供水量用智能轉子流量計控制，采用計算機控制技術對全過程進行管理，集料、成品料輸送機采用無縫硫化接頭環形膠帶或大傾角波形擋邊皮帶，骨料倉采用整體式,生產效率達300600t/h，攪拌均勻。 22碾壓質量的控制 水泥碎石的壓實應及時,應在攪拌后2h

7、內完成。延緩壓實施工,會對水泥碎石的性能產生不利的影響，如導致強度下降,滲透性增加，水泥與級配碎石細顆粒形成“水泥球”，很難再壓實到要求的填筑指標。 水泥碎石碾壓采用膠輪壓路機與振動壓路機配合方式。松鋪厚度控制在3040cm。先用膠輪壓路機靜壓，再用振動壓路機碾壓，最后用膠輪壓路機封面，具體壓實遍數由試驗確定。 直線地段應由兩側路肩開始向路中心碾壓；曲線地段應由內側路肩向外側路肩進行碾壓。沿線路縱向行與行之間重疊壓實應不小于40cm，各區段交接處縱向搭接壓實長度不應小于2m，上下兩層填筑接頭應錯開不小于3m。 橫向接縫處填料應翻挖并與新鋪的填料混合均勻后再進行碾壓，并注意調整其含水率，縱向應避

8、免出現工作縫。碾壓時應遵循先輕后重、先慢后快的原則。在壓實過程中，水泥碎石中的水分會有一些蒸發，水泥碎石的顏色由深變淺，需噴灑水霧以補償水的損失。 如下一層施工完畢后,未能連續施工上一層時，再開始施工上一層時應對下一層表面進行拉毛處理，并灑水濕潤。在上一層碾壓過程中，應控制壓實壓力和振動頻率，不應超過下一層絮凝水泥碎石層的強度，避免造成已硬化層被破壞。 23養護過程的控制 水泥碎石壓實完成以后，應當按混凝土施工要求進行適當養護。在公路橋梁過渡段剛開始填筑時，部分施工單位由于對水泥碎石的材料特性認識不到位，將其按A、B組填料施工工藝進行施工，壓實完成后不僅未能進行灑水養護，還用彩條布進行覆蓋，從

9、而造成整個過渡段水泥碎石未能硬化，形成較小的水泥團與較大的碎石顆?；ゲ唤Y合的松散體，不得不進行返工處理。 正確的處理措施應當和混凝土養護一樣，灑水以后用土工布進行覆蓋，并在土工布上灑水,起到保濕和均勻濕潤的作用。在7d的養護時間內，應及時的在土工布上進行灑水。 3 結構界面結合問題處理措施 在公路橋梁路基過渡段上,存在著水泥碎石與臺(涵)背、包邊土及過渡段外路基填料的結合問題。與包邊土結合部可以采取與水泥碎石同層填筑、同層碾壓的措施;與過渡段外填料結合部可以采取同層填筑、搭接壓實長度不小于2m處理方式。下面重點介紹水泥碎石與臺(涵)背結合部的處理。 設計上臺背要砌筑10cm的無砂混凝

10、土空心磚隔離層,涵背噴射纖維混凝土保護層或用7.5號磚砌筑。目前,磚砌隔離層問題比較突出,由于磚的吸水作用,導致臨近的水泥碎石不能硬化,出現35cm以上的松散體。 臺(涵)背出現不能硬化的水泥碎石縫,將極大地削弱過渡段結構的支撐作用,造成結合部過渡段結構的轉角和變形增大。因此,對臺(涵)背結合部的施工一定要高度重視。 措施之一是在攤鋪每一層水泥碎石時,應濕潤磚砌結構,采用最大粒徑比較小的級配碎石,養護時應保證磚砌結構處于濕潤狀態。 措施之二是加強臺(涵)背結合部水泥碎石的碾壓。由于大型壓路機在靠近臺(涵)部不能進行碾壓,往往把這一部分稱為碾壓“盲區”。 解決碾壓“盲區”的辦法包括兩個方面,一是選擇合理的小型碾壓設備,習慣上往往認為振動沖擊夯壓實深度和能量很大,實際上其頻率只有911Hz,沖擊力15kN左右,而平板振動夯頻率可達5590Hz,激振力可達2586kN(大型壓路機頻率在26Hz左右,激振力182330kN),后者壓實深度效應可與大型壓路機相媲美,且碾壓成型比較好,易操作。 因此,公路全線強制性要求采用平板振動夯或更好的碾壓設備。二是嚴格將臺(涵)背后2m范圍作為小型碾壓設備作業區,并將松鋪水泥碎石厚度比大型壓路機碾壓區減少一半,實踐表明,小型碾壓