浅谈垂直振动法在水泥稳定碎石施工中的优势与不足
时间：2021-01-10 00:00:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文通过工程实例，就陕西省地方标准《垂直振动法水泥稳定碎石设计施工技术规范（DB61）》在水泥稳定碎石底基层和基层施工中的具体应用进行了探讨，指出了垂直振动法的优势与不足，并提出了改进措施与建议。
Abstract： This paper through an engineering example， discussed the specific application of Shaanxi local standard of "design and construction technical specification （DB61） for cement stabilized crushed stone" in the construction of cement stabilized macadam base or sub-base， pointed out the advantages and disadvantages of the vertical vibration method， and put forward the improvement measures and suggestions.
关键词：垂直振动；水泥稳定碎石；施工
Key words： vertical vibration；cement stabilized crushed stone；construction
中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）19-0142-03
0 引言
目前，水泥稳定碎石的配合比设计一般采用重型击实试验及静压成型试件的方法确定。工程实践中发现，照此方法确定的水泥稳定碎石最大干密度偏小、水泥剂量偏大，温缩和干缩引起的基层裂缝较多，后期直接反射至面层易引起沥青面层开裂。陕西交通系统经过多年研究，在重型击实试验及静压法成型试件的基础上发展了一种模拟现场振动压路机振碾工况的垂直振动法，用以水泥稳定碎石配合比的设计与施工。经省内多条高速公路施工检验，取得了良好效果，形成并出版了地方标准《垂直振动法水泥稳定碎石设计施工技术规范（DB61）》在全省推广使用。本文结合G312商洛至丹凤一级公路改建过程中运用DB61的一些做法，探讨了垂直振动成型法优势的一面，同时指出了不足。
1 概述
1.1 项目简介
G312商洛至丹凤一级公路改建工程，是在原有二级公路的基础上采用加宽改建的方式升级为一级公路，路线全长53.746公里，其中完全新建段长3.39公里，旧路扩建段长41.852公里，完全利用旧路段长8.504公里。新建路面结构设计为：厚5cmAC-16中粒式改性沥青混凝土上面层+厚7cmAC-25粗粒式沥青混凝土下面层+厚36cm4.5%水泥稳定碎石基层+厚18cm4%水泥稳定碎石底基层。水泥稳定碎石底基层、基层的配合比设计及施工均按照陕西省地方标准《垂直振动法水泥稳定碎石设计施工技术规范（DB61）》的要求执行。
1.2 DB61概述
《垂直振动法水泥稳定碎石设计施工技术规范（DB61）》是由长安大学蒋应军教授主持编写的一部陕西省地方性标准，该规范建立在长安大学研究团队多年来对垂直振动法的持续、深入研究，以及省内多条高速公路施工成功运用的基础之上，系统性地对垂直振动成型法水泥稳定碎石的配合比设计、施工、检验提出了规范性要求，适用于新建和改扩建高速、一级公路水泥稳定碎石设计与施工，其他等级公路参照执行。
2 垂直振动法的优势
2.1 此法得到的最大干密度符合工程实际
传统的重型击实试验及静压成型法，受试验方法及理论限制，试件的成型过程与实际振碾工况不相符，成型后的试件内部结构与现场振碾而成的基层材料内部结构不吻合，得到的水泥稳定碎石最大干密度偏小，现场往往出现压实度超百的现象。施工企业为了得到合理的试验数据，要么人为减少压实遍数，要么编造试验数据，试验的科学性、指导性大打折扣。另外为了获得较好的钻芯效果，又通过加大水泥剂量来提高试件强度及整体性。如此一来，增大了基层开裂风险。垂直振动法解决了重型击实试验和实际振碾工况不相符、室内静压法成型的试件物理力学性能不能真实可靠地反映材料实际性能等问题。研究表明，按照垂直振动法成型的试件最大干密度是重型击实法最大干密度的1.028倍，最佳含水量是重型击实法的0.84倍。
商丹一级公路改建工程水泥稳定碎石底基层、基层按照垂直振动成型法（DB61）得到的最大干密度及最佳含水量见表1。现场按照试验路确定的碾压方案，由3台自重22t的单钢轮振动压路机碾压6遍后，部分实测压实度数据如表1。
上述试验数据表明，底基层及基层压实度检测合格率均为100%，正常施工条件下，合理的碾压组合方式及碾压遍数能够达到设计要求的压实度，且未出现超百现象，充分说明了垂直振动法得到的水泥稳定碎石最大干密度是符合工程实际的，对实际施工具有科学的指导意义。
2.2 降低了水泥使用量，节约了施工成本
商丹一级公路水泥稳定碎石底基层设计水泥用量为4%，基层设计水泥用量为4.5%。按照垂直振动法进行配合比试验，得出的不同水泥剂量下试件室内7d无侧限抗压强度如表2。
通过上述数据表明，当底基层水泥用量为3%时、基层水泥用量为3.5%时，试件的7d无侧限抗压强度即可满足规范要求。但考虑实际施工时原材料的变化、施工变异性等因素，底基层水泥用量取3.5%、基层水泥用量取4%，均比原设计水泥用量减少了0.5个百分点。按照商丹一级公路改建工程全线70万吨水泥稳定碎石混合料计算，可节约水泥约3483t。
2.3 减少了基层开裂，延长了道路施工寿命
传统的重型击实法设计的混合料配合比类型一般为悬浮密实结构，混合料强度的形成主要依靠填充在粗骨料空隙间的结合料及水泥胶浆的粘聚力发挥作用，因此需要较大的水泥剂量及较多的填充料才能形成整体。垂直振动法设计的混合料配合比类型为骨架密实结构，混合料强度的形成主要是依靠粗骨料间的强嵌锁作用，设计的初衷就是在增加混合料中粗骨料含量的同时降低水泥用量。国内许多学者通过大量试验认为，骨架密实结构能显著减小半刚性基层的收缩量，增大其抗裂系数50%左右。商丹一级公路全线四十余公里的水泥稳定碎石底基层及基层施工完毕后，早期未发现有明显的开裂现象，达到了预期效果。
