邊部注漿機在水泥穩定碎石基層中應用研究

摘 要：為解決水泥穩定碎石基層邊部坍塌及強度不足問題，應用徐州新遠建設的邊部注漿機對水泥穩定碎石基層邊部進行了注漿加固，采用無側限抗壓強度試驗測試了不同注漿量的水穩基層芯樣強度，依托廣東懷陽高速、雲茂高速公路和甘肅景中高速公路進行了工程應用，結果表明：水灰比宜控製為2:1，注漿宜按照2.0L/m~3.0L/m進行控製，按照水灰比為2:1，注漿量為2.0L/m~3.0L/m進行邊部注漿能提高水泥穩定碎石基層邊部芯樣強度119~152%，邊部注漿有效改善水泥穩定碎石基層邊部坍塌問題，使得水穩材料基層邊部線型順直美觀。

關鍵詞：邊部注漿機，水泥穩定碎石，基層，強度

Application of edge grouting machine in cement stabilized material base

（1.., Guangzhou, 510420)

Abstract:In order to solve the problem of edge collapse and insufficient strength of cement stabilized macadam base, the edge grouting machine of Xuzhou Xinyuan construction was used to reinforce the edge of cement stabilized macadam base. The engineering application was carried out relying on Guangdong Huaiyang expressway, Yunmao Expressway and Gansu Jingzhong expressway, The results show that: the water cement ratio should be controlled as 2:1, the grouting should be controlled as 2.0l/m ~ 3.0l/m, the edge grouting according to the water cement ratio as 2:1, the grouting amount as 2.0l/m ~ 3.0l/m can improve the edge core strength of cement stabilized macadam base by 119 ~ 152%, and the edge grouting can effectively improve the edge collapse of cement stabilized macadam base, making the edge of cement stabilized macadam base straight and beautiful.

Key words: Edge grouting machine, Cement stabilized material, Base, Strength

中圖分類號：U414  文獻標誌碼：A

0 引言

據相關統計資料表明水泥穩定碎石基層是我國高速公路路麵基層的主要型式。隨著我國高速公路的大量建設，基層質量尤其是基層邊部的施工質量受到了越來越多的重視，如何保證水泥穩定碎石基層邊部的施工質量及提高基層邊部線型的美觀形象是道路建設者們麵臨的問題，也是提高高速公路基層施工質量和形象必然途徑之一^[1-4]。

針對基層施工質量問題，國內外研究人員進行了大量研究，沈毅等研究了水泥穩定碎石路麵基層邊部密實度的影響，結果表明水泥邊部密實度不足，施工過程中易引起邊部塌邊現象，對施工質量造成了較大影響^[5]。陳進等研究了公路工程水泥穩定碎石基層立模施工問題，結果表明，立模施工可減少水泥穩定碎石用量、節約原材料，且基層線型順直美觀，值得大力推廣^[6]。王心陽針對水穩基層碾壓過程中混合料外移問題，依托裝該高速公路探討了水穩基層側向木模板支擋工藝並提出了相應的工藝參數。此外，尹冉等研究了施工設備、材料及其試驗方法等方麵對施工質量的影響因素，得到了水穩基層最佳施工設備匹配，總結了水穩碎石的施工質量控製的要點。

綜上所述，目前的研究均集中在水泥穩定碎石配合比設計、施工質量控製及工藝方麵，但缺乏對基層邊部施工質量、美觀形象及其改善措施的研究，因此，本文通過采取邊部注漿機在水泥穩定碎石邊部注漿的措施並分析了不同注漿量的基礎邊部芯樣強度，旨在提出水泥穩定碎石邊部施工質量及美觀形象的改善措施，研究成果水泥穩定碎石邊部注漿機及其工藝應用提供參考經驗。

1 試驗設計

1.1 影響因素

根據已有文獻及相關經驗可知，水泥穩定碎石基層邊部存在壓實度不足問題，且極易造成邊部坍塌，引起質量問題，想要解決該問題可從兩個方麵進行：其一為提高水泥穩定碎石的壓實度但由於邊部立模及無較大側向約束問題，大噸位碾壓機械難以對邊部進行有效碾壓；其二提高水泥穩定碎石基層的邊部強度，通過對邊部注漿提高水穩基層的邊部強度。過去的研究表明：注漿強度主要受製於水灰比及注漿量的影響，因此本文主要探討了邊部注漿時這兩個因素對邊部基層強度及施工工藝的影響。

1.2試驗設計

為考察上述兩個因素對邊部基層強度及施工工藝的影響，並在此基礎上提出合適的工藝，本文設計了表1所示的試驗方案。

表1 水泥穩定碎石基層邊部注漿工藝試驗設計

上述實驗方案變量為水灰比時，則施工過程中保證注漿量為2.0L/m，變量為注漿量時，保證注漿的漿液水灰比為2:1。

2 設備概況

2.1 廠家概況

邊部注漿機為徐州新遠建設公司生產的產品，該廠家是集路麵施工、機械設備租賃服務、設備維修與配件銷售為一體的現代化、專業化企業，施工過程中致力於精益求精、狠抓細節，在施工中總結經驗、大膽創新，開發了如圖1所示的邊部注漿機等一係附加功能輔助設備。

圖1 邊部注漿機施工過程圖

2.2 技術參數

該產品采用電動機驅動，內部帶有攪拌葉片，攪拌機以0~20r/min速率進行攪拌，注漿機容積為226L，一次裝料可施工長度為100~150m，有效減少了添加材料頻率，從而降低了人工消耗。底部帶有出漿調節閥門，控製注漿的漿液量，注漿量可控製在0~5L/min。底蓋可進行拆卸，方便進行處理，有效避免了水泥漿沉積及堵塞管道。

3 結果分析

3.1 施工情況

注漿機管道堵塞是較為常見的問題，也是確定注漿工藝施工時應重點考慮的因素，而注漿的水灰比及注漿量會對注漿管道的堵塞情況造成影響，當水灰比過高或者注漿流速較慢時，水泥顆粒會在管道沉積，經多次使用後，易引起管道堵塞，使得出漿口的出漿量達不到設計要求。因此，本文試驗了多種水灰比及注漿量下的管道堵塞情況，其結果如下表2所示。

表2 邊部注漿機在水穩基層邊部施工時施工情況

分析上表可知，當注漿量過低和水灰比較小時，易引起管道堵塞，因此建議水灰比為2:1及其以上，注漿量應＞1L/m。

3.2 外觀情況

為保證水泥碎石基層邊部不發生坍塌現行，對水泥穩定碎石邊部進行注漿，從而提高基層邊部強度是非常有效的。而水泥漿的水灰比過大或者注漿量較大時，由於注漿的衝刷作用，使得基層邊部反而強度降低，發生坍塌問題，因此根據上述試驗設計進行了試驗段施工，其結果如表3所示，施工良好段落的基層邊部形象如圖2所示。

表3邊部注漿機在水穩基層邊部施工時施工情況

圖2 邊部注漿水穩基層邊部線型情況

根據上述表3可知，當水灰比為6:1時，邊部易引起局部坍塌，而注漿量為5.0L/m時，局部路段易發生坍塌，因此邊部注漿機的水灰比應＜6:1，水泥注漿量應＜5.0L/m。

3.3 芯樣強度

根據上述試驗設計，在水泥穩定碎石基層邊部進行取芯，測試芯樣的強度，其結果如表4所示。

表4 水泥穩定碎石基層邊部芯樣強度試驗

根據上述結果可知，隨著水灰比的增加，芯樣強度逐漸減小，隨著注漿量的增加，芯樣強度呈現出先增加後減小的趨勢，當注漿量在3.0L/m時芯樣強度取得最大值，這主要是因為注漿量過大時，注漿的漿液會將破壞原水穩碎石的結構，使得集料表麵的水泥漿被衝刷沉積在底部，從而引起了芯樣強度的降低。對比分析有無注漿的芯樣強度可知，邊部注漿量在2L/m~3L/m時，芯樣強度提高了119%~152%。

綜上所述，邊部注漿機的漿液水灰比應為2:1，注漿量應控製在2L/m~3L/m之間。

4 工程應用

4.1 項目情況

該設備及其工藝在廣東雲茂高速公路、懷陽高速公路及甘肅景中高速公路得到了大力推廣及其應用，各高速的情況簡介如下：

雲茂高速公路項目路線總長129.7公裏，其中經羅定市裏程約40.417公裏，信宜市裏程約74.06公裏，高州市裏程約15.226公裏，雙向四車道，設計車速100km/h，工程於2017年全麵開工建設，2020年12月20日雲茂高速公路主體工程全線貫通。

景泰至中川機場高速起自景泰縣城東側，終點位於蘭州新區南側，全長約124公裏，采用雙向四車道標準建設，設計速度80公裏/小時，項目的實施將形成蘭州及蘭州新區新的高速公路出口，以連接中川機場綜合交通樞紐、加快完善蘭州及蘭州新區交通樞紐建設。

懷陽路線全長約159.94km，其中與廣梧高速共線裏程約53.97km，起點至蓮都段采用120km/h的四車道高速公路標準，蓮都至終點段采用100km/h的四車道高速公路標準，路基寬度26m。

4.2 應用效果

根據該設備及其工藝在廣東雲茂高速公路、懷陽高速公路及甘肅景中高速公路的應用情況，進行了總結，並對水泥穩定碎石基層進行層邊部取芯，計算了采用該設備和工藝的節約人力情況，統計了因基層邊部質量問題造成的返工情況並對三個項目的基層邊部線型進行了主觀評價，其結果如表5所示。

表5 邊部注漿機工程應用效果

5 結論根據上表5可知，該設備和工藝節約了人力，同時由於施工過程中無返工問題，從而提高了施工效率並降低了成本。

本文通過試驗段確定了邊部注漿機的施工工藝參數，並在懷陽高速、雲茂高速和景中高速進行了工程應用，得到了以下結論：

（1）水灰比為2:1時按照2.0L/m~3.0L/m進行邊部注漿能提高水泥穩定碎石基層邊部芯樣強度119~152%。

（2）邊部注漿機可有效改善水泥穩定碎石基層邊部美觀度，使得基層邊部線型順直美觀。

（3）經過懷陽高速、雲茂高速和景中高速工程驗證，邊部注漿機可降低施工成本、減少人員配置，提高施工效率，具有廣闊的應用前景，值得進行大力推廣。

參考文獻

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