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摘要：近年来，振动成型法在高速公路水泥稳定碎石基层施工中已逐渐得以推广应用，本文根据振动成型法在工程应用中的实践，介绍其特点、优势、施工工艺流程、要点、主要施工技术以及良好的应用效果。
关键词：高速公路；振动成型法；基层应用
广东省江门至肇庆公路项目位于珠江三角洲的西部，起于江门市，经佛山市高明区，终点位于肇庆市四会市，我单位负责施工的LM2合同段起讫桩号为K37+000~K81+700，主线设35cm厚水泥稳定碎石基层，为保证施工质量，推广新工艺，基层配合比设计及施工全部采用振动成型法。
一、振动成型法的概念、优势
（一）振动成型法的概念
所谓振动成型法是指采用振动成型压实试验仪进行水泥稳定碎石基层材料设计，采用振动压实成型试件的方法确定材料组成比例、最大干密度及最佳含水量，以及各项性能指标检测的水泥稳定碎石基层混合料设计施工方法。
（二）振动成型法的优势
水泥稳定碎石作为路面基层的一种材料，具有原料易得、整体性好、刚度和承载力大、水稳性以及抗冻性好，且随时间的延伸其强度也不断增长的特点，越来越多地应用于高速公路路面基层施工中。但是，目前我国普遍使用重型击实法进行水泥稳定碎石的配合比设计，重型击实存在许多急需解决的问题：首先，重型击实方式与现场碾压方式不匹配。目前施工现场大量使用振动压路机，而室内却采用重型击实法，这导致室内成果与实际应用缺乏可比性。其次，水泥稳定碎石设计及施工质量控制标准偏低。《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)中规定，水泥稳定碎石基层压实度应大于98％。而目前国内多条高速公路基层施工检测结果表明，现场压实度应大于98％的压实标准偏低，实际检测的压实度代表值多已超过100%。这主要由于近年来施工压实设备在性能及压实功能上有质的飞跃，而重型击实法确定最大干密度的方法却一直沿用，因此实际上重型击实标准已严重低于现场压实水平，另外说明重型击实与现场振动压实方式难以匹配。
采用振动成型法的试件，其最大干密度相比较重型击实法的试件的最大干密度提高4％～5％。密实度的增加，使得现场压实度也必须相应提高，现行的压实设备在江肇高速公路中完全可以使结合料达到要求的压实度。如果仍按照以前的重型击实室内成型法，则在施工现场将会出现减少压实功，以保证压实度在规范规定范围内。同时，振动成型法所采用的水泥计量比采用重型击实法的用量减小l％～l.5％，在实际应用过程中，通过对基层的抗压强度检测，相对于重型击实法正常水泥用量的混合料，强度有所提升，从而达到减少水泥、提高强度，达到了降低成本，提升质量的目的。
二、混合料配合比设计
振动成型法水泥稳定碎石混合料配合比设计内容为：根据设计和规范规定要求，通过试验选取合适的集料和水泥、确定合理的集料配合比例、水泥剂量、混合料的最佳含水量和最大干密度。水泥稳定碎石基层应按骨架密实型设计，应具有足够的强度稳定性、较小的收缩（温缩及干缩）变形和较强的抗冲刷能力，并具有良好的施工和易性。为减少基层裂缝，应做到三个限制：在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在合成级配满足要求的同时限制细料、粉料用量(合成级配中小于 0.075mm 颗粒含量宜不大于 3％)；根据施工时气候条件限制含水量。
各种原材料的选择同《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)，采用骨架密实型集料级配。集料规格为19～31.5 mm，9.5～19mm，4.75～9.50mm，2.36～4.75 mm，0～2.36mm，级配合成情况如下表所示，合成级配中，直径<0.075 mm的颗粒含量<3％。
级配合成情况表
混合料级配合成中主要考虑了19 mm、4.75 mm两主要控制筛孔。该级配经高强振动压实后，能使粗集料相互嵌齐稳定，为达到提高半刚性基层稳定性和减少裂缝的目的，可减少水泥剂量1.0％～l.5％和减少4.75 mm以下集料的用量。
三、振动成型法施工技术
（一）材料准备
集料加工的规格必须嚴格按19～31.5 mm，9.5～19mm，4.75～9.50mm，2.36～4.75 mm，0～2.36mm来进行分档，各档应筛分清楚，避免因串料而使配合比很难调整。细集料进行覆盖，以方便控制混合料的含水量。其技术指标要求4.75～31．5 mm集料含泥量≤l％，0～4.75mm集料含泥量≤l0％。粗集料压碎值≤30％。混合料合成级配中≤O.075 mm含量应符合≤3％的要求。其他指标应符合规范要求。所用水泥应符合国家技术标准要求，初凝时间应>4 h，终凝时间应>6 h。对水泥交货的验收，要有温度和凝结时间要求，拌合用水采用洁净饮用水。
（二）施工前准备工作
下承层要求表面应平整、坚实；高程、平整度、宽度、厚度、横坡、压实度等指标均应符合设计要求，必须有监理工程师签认的工序验收的合格资料。
下承层上每10m（曲线段5m）逐桩恢复中线桩，在对应中线桩的法线上放出中边桩和外边桩。挂线采用直径3～4mm的钢丝线，要求能够承受1000N以上的拉力。基准线桩采用约60cm长，直径约15mm的圆钢筋，下部打尖。基准线托杆长度为30~40cm，直径8~10mm的光圆钢筋，头部开有挂线口。基线桩间距直线段10m，曲线段5m。
（三）混合料的拌和
混合料的搅拌采用WBC-500型水泥稳定土拌和机，拌和设备在施工前已安装调试完毕。经试拌、生产的混合料符合要求，经检测各项技术指标均符合规范要求，特殊工种人员进行上岗前培训，持证上岗。
根据天气情况调整混合料的含水量，使混合料在摊铺时的含水量接近最佳值，振动成型法拌和的含水量宜控制在比最佳含水量高0.5％~1.0％。装车时车辆应前后移动，分3次装料，避免混合料离析。拌和楼在每天结束使用时应清理干净．检查并进行适当维护。
（四）混合料的运输
运输车辆采用大型自卸车，在运输过程中需覆盖蓬布，以防水分蒸发过快。运输车的运量应比拌和能力和摊铺速度略有富余，以保证摊铺机能连续作业。连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前l0～30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空挡，靠摊铺机推动前进。卸料时，先顶起车厢一半，卸完半车料后，再将车厢全部顶起．防止车厢料一次滑落至摊铺机料斗而产生离析。待全部料卸完后，车辆挂前进挡缓慢驶离摊铺机。
（五）混合料的摊铺
2台摊铺机间距5～8m成梯队摊铺，左右两侧安装2根自动找平装置，利用走钢丝法摊铺。摊铺前要洒水保持下承层的湿润，如果气温较高须及时地均匀补充洒水。摊铺前要先检查摊铺机熨平板的平整度，以免摊铺时基层顶面出现“路拱”或凹陷。摊铺机起步时，摊铺机熨平板下垫松铺厚度的方木先缓慢起步，并用规格为3m的铝合金直尺不断检测混合料表面与钢丝绳之间间隙。调整传感器，逐渐达到设定摊铺高程和设计的摊铺厚度。摊铺速度控制在1.5～2.0m/min。要及时清除摊铺机履带下洒落的混合料，保证摊铺机平稳前进。
（六）混合料的碾压
采用振动成型法和以往施工在现场的最大区别在于碾压工艺的改进。由于以前采用重型击实法的试验方法，混合料的比重较小，因此不需要太大的压实功。由于现在采用振动成型法，使得最大于密度提升，要求更大的压实功才能保证压实度达到规定要求。进行碾压时，采用3台单钢轮压路机+1台胶轮压路机+1台双钢轮压路机的组台方式。其中单钢轮压路机自重不小于20t，胶轮压路机自重不小于26t。
碾压组合及程序如下：
初压：采用双钢轮振动压路机与轮胎压路机一前一后组合，同进同退，静压1遍；
轻振动碾压：采用单钢轮振动压路机与轮胎压路机一前一后组合，同进同退，振动碾压1遍；
重振动碾压：单钢轮重型振动压路机碾压不少于4遍；
终压：双钢轮压路机静压1遍。
压路机碾压时应重叠 1／2轮宽，压路机折回的地点不在同一断面上，而是呈阶梯形。压路机的碾压作业长度应与摊铺机速度相平衡，随摊铺机向前推进。另外，需要强调的是，养生工作一定要重视，在压实度、水泥剂量、含水量合适的情况下，保证基层表面湿润，才能使水化反应充分、及时，从而保证水泥稳定碎石的质量。
四、结语
通过对江肇高速公路通车运营半年多的观测，采用振动成型法的基层基本没有出现路面裂缝。可见振动成型法大大增强水泥稳定碎石基层的强度，显著减缓沥青路面反射裂缝的产生，从而有效改善沥青路面的使用性能，大大延长其使用寿命，保证沥青路面行车的安全、快捷，减少养护对交通的影响，节约养护资金，节省筑路资源，减少环境污染，实现公路的可持续发展与沿线地区经济的快速增长，对路面的设计与施工将起到积极的推动作用。振动成型法的使用，对推进现行规范的相关技术标准的改进，提高水泥稳定碎石基层技术水平的发展，以及新技术、新材料、新结构的推广将产生重大意义。
参考文献
[1]公路路面基层施工技术规范．JTJ034-2000．
[2]水泥稳定碎石基层振动成型法施工技术指南．浙江省交通厅．
作者简介：段葭：（1980－ ），男，广东省长大公路工程有限公司路桥工程师，毕业于上海市同济大学，工学学士。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：高速公路；振动成型法；基层应用
广东省江门至肇庆公路项目位于珠江三角洲的西部，起于江门市，经佛山市高明区，终点位于肇庆市四会市，我单位负责施工的LM2合同段起讫桩号为K37+000~K81+700，主线设35cm厚水泥稳定碎石基层，为保证施工质量，推广新工艺，基层配合比设计及施工全部采用振动成型法。
一、振动成型法的概念、优势
（一）振动成型法的概念
所谓振动成型法是指采用振动成型压实试验仪进行水泥稳定碎石基层材料设计，采用振动压实成型试件的方法确定材料组成比例、最大干密度及最佳含水量，以及各项性能指标检测的水泥稳定碎石基层混合料设计施工方法。
（二）振动成型法的优势
水泥稳定碎石作为路面基层的一种材料，具有原料易得、整体性好、刚度和承载力大、水稳性以及抗冻性好，且随时间的延伸其强度也不断增长的特点，越来越多地应用于高速公路路面基层施工中。但是，目前我国普遍使用重型击实法进行水泥稳定碎石的配合比设计，重型击实存在许多急需解决的问题：首先，重型击实方式与现场碾压方式不匹配。目前施工现场大量使用振动压路机，而室内却采用重型击实法，这导致室内成果与实际应用缺乏可比性。其次，水泥稳定碎石设计及施工质量控制标准偏低。《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)中规定，水泥稳定碎石基层压实度应大于98％。而目前国内多条高速公路基层施工检测结果表明，现场压实度应大于98％的压实标准偏低，实际检测的压实度代表值多已超过100%。这主要由于近年来施工压实设备在性能及压实功能上有质的飞跃，而重型击实法确定最大干密度的方法却一直沿用，因此实际上重型击实标准已严重低于现场压实水平，另外说明重型击实与现场振动压实方式难以匹配。
采用振动成型法的试件，其最大干密度相比较重型击实法的试件的最大干密度提高4％～5％。密实度的增加，使得现场压实度也必须相应提高，现行的压实设备在江肇高速公路中完全可以使结合料达到要求的压实度。如果仍按照以前的重型击实室内成型法，则在施工现场将会出现减少压实功，以保证压实度在规范规定范围内。同时，振动成型法所采用的水泥计量比采用重型击实法的用量减小l％～l.5％，在实际应用过程中，通过对基层的抗压强度检测，相对于重型击实法正常水泥用量的混合料，强度有所提升，从而达到减少水泥、提高强度，达到了降低成本，提升质量的目的。
二、混合料配合比设计
振动成型法水泥稳定碎石混合料配合比设计内容为：根据设计和规范规定要求，通过试验选取合适的集料和水泥、确定合理的集料配合比例、水泥剂量、混合料的最佳含水量和最大干密度。水泥稳定碎石基层应按骨架密实型设计，应具有足够的强度稳定性、较小的收缩（温缩及干缩）变形和较强的抗冲刷能力，并具有良好的施工和易性。为减少基层裂缝，应做到三个限制：在满足设计强度的基础上限制水泥用量；在合成级配满足要求的同时限制细料、粉料用量(合成级配中小于 0.075mm 颗粒含量宜不大于 3％)；根据施工时气候条件限制含水量。
各种原材料的选择同《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)，采用骨架密实型集料级配。集料规格为19～31.5 mm，9.5～19mm，4.75～9.50mm，2.36～4.75 mm，0～2.36mm，级配合成情况如下表所示，合成级配中，直径<0.075 mm的颗粒含量<3％。
级配合成情况表
混合料级配合成中主要考虑了19 mm、4.75 mm两主要控制筛孔。该级配经高强振动压实后，能使粗集料相互嵌齐稳定，为达到提高半刚性基层稳定性和减少裂缝的目的，可减少水泥剂量1.0％～l.5％和减少4.75 mm以下集料的用量。
三、振动成型法施工技术
（一）材料准备
集料加工的规格必须嚴格按19～31.5 mm，9.5～19mm，4.75～9.50mm，2.36～4.75 mm，0～2.36mm来进行分档，各档应筛分清楚，避免因串料而使配合比很难调整。细集料进行覆盖，以方便控制混合料的含水量。其技术指标要求4.75～31．5 mm集料含泥量≤l％，0～4.75mm集料含泥量≤l0％。粗集料压碎值≤30％。混合料合成级配中≤O.075 mm含量应符合≤3％的要求。其他指标应符合规范要求。所用水泥应符合国家技术标准要求，初凝时间应>4 h，终凝时间应>6 h。对水泥交货的验收，要有温度和凝结时间要求，拌合用水采用洁净饮用水。
（二）施工前准备工作
下承层要求表面应平整、坚实；高程、平整度、宽度、厚度、横坡、压实度等指标均应符合设计要求，必须有监理工程师签认的工序验收的合格资料。
下承层上每10m（曲线段5m）逐桩恢复中线桩，在对应中线桩的法线上放出中边桩和外边桩。挂线采用直径3～4mm的钢丝线，要求能够承受1000N以上的拉力。基准线桩采用约60cm长，直径约15mm的圆钢筋，下部打尖。基准线托杆长度为30~40cm，直径8~10mm的光圆钢筋，头部开有挂线口。基线桩间距直线段10m，曲线段5m。
（三）混合料的拌和
混合料的搅拌采用WBC-500型水泥稳定土拌和机，拌和设备在施工前已安装调试完毕。经试拌、生产的混合料符合要求，经检测各项技术指标均符合规范要求，特殊工种人员进行上岗前培训，持证上岗。
根据天气情况调整混合料的含水量，使混合料在摊铺时的含水量接近最佳值，振动成型法拌和的含水量宜控制在比最佳含水量高0.5％~1.0％。装车时车辆应前后移动，分3次装料，避免混合料离析。拌和楼在每天结束使用时应清理干净．检查并进行适当维护。
（四）混合料的运输
运输车辆采用大型自卸车，在运输过程中需覆盖蓬布，以防水分蒸发过快。运输车的运量应比拌和能力和摊铺速度略有富余，以保证摊铺机能连续作业。连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前l0～30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空挡，靠摊铺机推动前进。卸料时，先顶起车厢一半，卸完半车料后，再将车厢全部顶起．防止车厢料一次滑落至摊铺机料斗而产生离析。待全部料卸完后，车辆挂前进挡缓慢驶离摊铺机。
（五）混合料的摊铺
2台摊铺机间距5～8m成梯队摊铺，左右两侧安装2根自动找平装置，利用走钢丝法摊铺。摊铺前要洒水保持下承层的湿润，如果气温较高须及时地均匀补充洒水。摊铺前要先检查摊铺机熨平板的平整度，以免摊铺时基层顶面出现“路拱”或凹陷。摊铺机起步时，摊铺机熨平板下垫松铺厚度的方木先缓慢起步，并用规格为3m的铝合金直尺不断检测混合料表面与钢丝绳之间间隙。调整传感器，逐渐达到设定摊铺高程和设计的摊铺厚度。摊铺速度控制在1.5～2.0m/min。要及时清除摊铺机履带下洒落的混合料，保证摊铺机平稳前进。
（六）混合料的碾压
采用振动成型法和以往施工在现场的最大区别在于碾压工艺的改进。由于以前采用重型击实法的试验方法，混合料的比重较小，因此不需要太大的压实功。由于现在采用振动成型法，使得最大于密度提升，要求更大的压实功才能保证压实度达到规定要求。进行碾压时，采用3台单钢轮压路机+1台胶轮压路机+1台双钢轮压路机的组台方式。其中单钢轮压路机自重不小于20t，胶轮压路机自重不小于26t。
碾压组合及程序如下：
初压：采用双钢轮振动压路机与轮胎压路机一前一后组合，同进同退，静压1遍；
轻振动碾压：采用单钢轮振动压路机与轮胎压路机一前一后组合，同进同退，振动碾压1遍；
重振动碾压：单钢轮重型振动压路机碾压不少于4遍；
终压：双钢轮压路机静压1遍。
压路机碾压时应重叠 1／2轮宽，压路机折回的地点不在同一断面上，而是呈阶梯形。压路机的碾压作业长度应与摊铺机速度相平衡，随摊铺机向前推进。另外，需要强调的是，养生工作一定要重视，在压实度、水泥剂量、含水量合适的情况下，保证基层表面湿润，才能使水化反应充分、及时，从而保证水泥稳定碎石的质量。
四、结语
通过对江肇高速公路通车运营半年多的观测，采用振动成型法的基层基本没有出现路面裂缝。可见振动成型法大大增强水泥稳定碎石基层的强度，显著减缓沥青路面反射裂缝的产生，从而有效改善沥青路面的使用性能，大大延长其使用寿命，保证沥青路面行车的安全、快捷，减少养护对交通的影响，节约养护资金，节省筑路资源，减少环境污染，实现公路的可持续发展与沿线地区经济的快速增长，对路面的设计与施工将起到积极的推动作用。振动成型法的使用，对推进现行规范的相关技术标准的改进，提高水泥稳定碎石基层技术水平的发展，以及新技术、新材料、新结构的推广将产生重大意义。
参考文献
[1]公路路面基层施工技术规范．JTJ034-2000．
[2]水泥稳定碎石基层振动成型法施工技术指南．浙江省交通厅．
作者简介：段葭：（1980－ ），男，广东省长大公路工程有限公司路桥工程师，毕业于上海市同济大学，工学学士。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。