对路桥过渡段水泥碎石施工工艺与结构界面问题分析
摘要：公路桥梁要求具有高平顺性和高稳定性。路基过渡段是高平顺性中的最薄弱的环节，主要原因是由于路桥、路涵、等不同结构物之间存在沉降差异和刚度变化。路基过渡段引起的不平顺往往是长波不平顺，对乘车舒适性影响最大。本文结合多年的工作经验对掺水泥级配碎石的材料特性、施工工艺和结构界面结合进行分析。
关键词：公路桥梁；过渡段；水泥碎石；施工工艺；结构界面
0引言
在国内外公路路基过渡段的处理方式不尽相同，但使用强度高,变形小的优质材料(如级配碎石、级配砂砾石、低标号混凝土等)进行过渡段的填筑，是最常用的一种处理措施；它是提高路基段刚度、控制路基段沉降变形、确保过渡段高平顺性的有效手段，几乎在各国的高速公路设计规范中均推荐此方案。
国内在路桥过渡段台背后2m范围内应用掺水泥级配碎石，随着公路桥梁建设的全面展开，在设计规范中明确了路基过渡段设计采用掺水泥级配碎石处理方法。
1水泥碎石的材料特征
在公路桥梁建设中，在土中掺入水泥常用于C组细粒土的改良,称为水泥改良土。水泥掺入到C组土中以后，水泥中的各种成分与土中的水分发生强烈的水解和水化反应,降低土的含水率，同时从溶液中分解出氢氧化钙,并形成其它水化物。
氢氧化钙与土颗粒表面附着的离子有交换作用，并与硅土(或铝土)作用，在硅土颗粒表面形成辅助的含水硅酸钙(或铝酸钙)。这种离子交换作用使土的塑性减小，并使土对水分变化的敏感性变小，从而改变土的塑性、增加土的强度和稳定性。
水泥的水化物需要在强碱介质中才能硬化，当土中含粉粒、黏粒较多或含塑性指数较大的黏性土时，氢氧化钙首先与粉粒和黏粒作用致使碱性介质不能顺利形成，从而妨碍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团。
在级配碎石中掺入水泥得到的混合料，称为水泥碎石。级配碎石是指颗粒组成符合密实级配要求，即粗、细碎石集料和石屑各占一定比例的混合料，实质上类似于混凝土中粗细骨料的混合料。将水泥加在级配碎石中时，它就是水泥、粗骨料、细骨料和水四组份的普通混凝土，只是水泥掺量不大，并没有填满土颗粒间的孔隙,即胶结作用主要靠硅酸钙和铝酸钙与矿物质颗粒表面的结合。
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胶结作用。所以，前者是一般含义上的填料，而后者在水泥没有初凝(2h)之前应视为填料处理，通过碾压减少土颗粒间的孔隙，水泥初凝以后视为普通的混凝土，通过水泥的胶结作用使水泥碎石絮凝成一定强度和刚度的支承体，实现过渡段内变形和刚度的均匀化。
2 水泥碎石施工技术
2．1水泥碎石材料质量的控制
水泥碎石材料的质量首先取决于级配碎石的颗粒级配。在普通混凝土中，骨料最大颗粒粒径应不超过50mm；在高性能混凝土中，则要求骨料最大颗粒粒径不大于25mm。
填料中掺入水泥(称为水泥稳定土)在公路上使用比较广泛，《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034—2000)规定，水泥稳定土用做底层时，土的最大粒径(方孔筛)不应超过50mm(高等级道路不宜超过40mm)；水泥稳定土用做基层时，土的最大粒径不应超过40mm(高等级道路宜为30mm)。
公路桥梁路基施工验收标准给出了级配碎石的最大颗粒粒径不超过50mm，掺入水泥以后,为获得最佳的压实结果，充分发挥水泥的胶结作用，应控制最大粒径在40mm以内。
在混凝土和水泥稳定土配合比中，都给出了骨料的级配曲线。在施工验收标准中,给出级配碎石的三个级配范围，如果最大颗粒粒径控制在40mm以下，则级配曲线宜选用级配曲线的中值或下限值。
水泥碎石材料作为混合料，其质量还取决于拌合过程。水泥碎石应采用集中拌合方式。由于水泥碎石用水量很低，需要采用强烈搅拌以获得充分均匀的混合料。可以选用间歇式或连续式搅拌设备，前者配料准确，但产量低；后者产量较大,搅拌效率高。
公路采用主机为双卧轴连续式搅拌机的拌合站，系统配料采用电子称量或容积计量，调速采用国际先进的变频调速方式，供水量用智能转子流量计控制，采用计算机控制技术对全过程进行管理，集料、成品料输送机采用无缝硫化接头环形胶带或大倾角波形挡边皮带，骨料仓采用整体式,生产效率达300~600t/h，搅拌均匀。
2．2碾压质量的控制
水泥碎石的压实应及时,应在搅拌后2h内完成。延缓压实施工,会对水泥碎石的性能产生不利的影响，如导致强度下降,渗透性增加，水泥与级配碎石细颗粒形成“水泥球”，很难再压实到要求的填筑指标。
水泥碎石碾压采用胶轮压路机与振动压路机配合方式。松铺厚度控制在30~40cm。先用胶轮压路机静压，再用振动压路机碾压，最后用胶轮压路机封面，具体压实遍数由试验确定。
直线地段应由两侧路肩开始向路中心碾压；曲线地段应由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。沿线路纵向行与行之间重叠压实应不小于40cm，各区段交接处纵向搭接压实长度不应小于2m，上下两层填筑接头应错开不小于3m。
横向接缝处填料应翻挖并与新铺的填料混合均匀后再进行碾压，并注意调整其含水率，纵向应避免出现工作缝。碾压时应遵循先轻后重、先慢后快的原则。在压实过程中，水泥碎石中的水分会有一些蒸发，水泥碎石的颜色由深变浅，需喷洒水雾以补偿水的损失。
如下一层施工完毕后,未能连续施工上一层时，再开始施工上一层时应对下一层表面进行拉毛处理，并洒水湿润。在上一层碾压过程中，应控制压实压力和振动频率，不应超过下一层絮凝水泥碎石层的强度，避免造成已硬化层被破坏。
2．3养护过程的控制
水泥碎石压实完成以后，应当按混凝土施工要求进行适当养护。在公路桥梁过渡段刚开始填筑时，部分施工单位由于对水泥碎石的材料特性认识不到位，将其按A、B组填料施工工艺进行施工，压实完成后不仅未能进行洒水养护，还用彩条布进行覆盖，从而造成整个过渡段水泥碎石未能硬化，形成较小的水泥团与较大的碎石颗粒互不结合的松散体，不得不进行返工处理。
正确的处理措施应当和混凝土养护一样，洒水以后用土工布进行覆盖，并在土工布上洒水,起到保湿和均匀湿润的作用。在7d的养护时间内，应及时的在土工布上进行洒水。
3 结构界面结合问题处理措施
在公路桥梁路基过渡段上,存在着水泥碎石与台(涵)背、包边土及过渡段外路基填料的结合问题。与包边土结合部可以采取与水泥碎石同层填筑、同层碾压的措施;与过渡段外填料结合部可以采取同层填筑、搭接压实长度不小于2m处理方式。下面重点介绍水泥碎石与台(涵)背结合部的处理。
设计上台背要砌筑10cm的无砂混凝土空心砖隔离层,涵背喷射纤维混凝土保护层或用7.5号砖砌筑。目前,砖砌隔离层问题比较突出,由于砖的吸水作用,导致临近的水泥碎石不能硬化,出现3~5cm以上的松散体。
台(涵)背出现不能硬化的水泥碎石缝,将极大地削弱过渡段结构的支撑作用,造成结合部过渡段结构的转角和变形增大。因此,对台(涵)背结合部的施工一定要高度重视。
措施之一是在摊铺每一层水泥碎石时,应湿润砖砌结构,采用最大粒径比较小的级配碎石,养护时应保证砖砌结构处于湿润状态。
措施之二是加强台(涵)背结合部水泥碎石的碾压。由于大型压路机在靠近台(涵)部不能进行碾压,往往把这一部分称为碾压“盲区”。
解决碾压“盲区”的办法包括两个方面,一是选择合理的小型碾压设备,习惯上往往认为振动冲击夯压实深度和能量很大,实际上其频率只有9~11Hz,冲击力15kN左右,而平板振动夯频率可达55~90Hz,激振力可达25~86kN(大型压路机频率在26Hz左右,激振力182~330kN),后者压实深度效应可与大型压路机相媲美,且碾压成型比较好,易操作。
因此,公路全线强制性要求采用平板振动夯或更好的碾压设备。二是严格将台(涵)背后2m范围作为小型碾压设备作业区,并将松铺水泥碎石厚度比大型压路机碾压区减少一半,实践表明,小型碾压设备作业区范围越小,压实效果越差,盲目地扩大大型压路机作业范围、缩小小型碾压设备作业区域,效果往往适得其反。
4 结语
明确过渡段水泥碎石施工质量控制措施,对于提高公路路基的施工质量,保证列车运行安全具有重要意义。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通部.JTJ034—2000公路路面基层施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2000
