水稳两层连铺技术在不停航施工条件下的技术研究

摘要：为解决水泥稳定碎石层在不停航施工条件下的快速摊铺问题，结合郑州新郑国际机场三期扩建工程，选取了试验场地进行水稳两层联铺试验。对使用双层联铺的水泥稳定碎石层进行钻芯取样、平整度检测、高程测量等试验，并与传统分层不连续摊铺的水泥稳定碎石层测试结果进行对比分析。研究表明，水稳两层连铺技术可提高基层整体承载能力，有效缩短道面基层施工时间，有助于加快不停航施工条件下机场飞行区施工速度。

关键词：机场；不停航；连铺；水稳层；施工技术

引言

我国民用机场水稳基层施工主要有两种施工方法。一种为分层不连续摊铺工艺进行摊铺的传统施工方法，此种施工方法是先完成下基层水稳摊铺，待7天养护期结束后再进行上基层水稳摊铺。另一种则为不分层连续摊铺，该方法是从下层水泥稳定碎石自拌合起，至水泥初凝前完成上层水稳的成型。刘永胜[1]依托某工程项目，通过现场试验对不同环境下混合料摊铺展开研究，发现水稳双层连铺具有减少层间养生环节，大大加快施工进度，节约层间养生成本，减少机械的停滞费用等优点。乔志[2]根据内蒙古某水稳摊铺工程试验段测试结果指出双层连续摊铺施工工艺可以有效提高基层施工进度，减少养生时间。边旭炜[3]等结合室内实验结论发现自下层水泥稳定粒料自拌合起至混合料初凝时间内完成上层施工，对下层水泥稳定结构层有进一步压密作用，下层结构层强度亦有不同程度的增长，水稳双层连铺对基层整体承载力提高具有明显效果。

考虑到不停航施工是在不影响机场现有运行条件下进行[4]，这就要求水稳摊铺作业必须在规定有限的时间段内完成施工。由于水稳双层连铺施工效果良好，因此这种施工工艺在机场不停航施工中具有较大的应用推广价值。现如今，国内对于水稳双层连铺施工工艺的研究主要针对公路工程，关于此种施工工艺在机场不停航施工方面的应用研究成果较少，故本文结合郑州新郑国际机场北货区三期扩建工程针对水稳两层连铺技术在不停航施工条件下应用展开研究，为类似工程提供相关借鉴经验。

1工程概况

郑州机场三期扩建工程北货运区及飞行区配套工程项目位于郑州新郑国际机场现状第二跑道北侧，新建货运区的北面、西面紧靠郑州综合保税区，东至梁州大道，地理位置优越，有空中丝绸之路的美称。2021年机场启动三期扩建工程，本工程项目主要建设内容包括：在第二跑道北侧新建1条长3600米、宽44米的平行滑行道及相应的滑行道系统；建设长1292米、宽274米的国际货运区机坪和长422.5米、宽241.5米的货代区机坪，分别设置12个（6F6E）和4个（4F）货机位；建设机坪滑行通道连接国际货运区机坪和货代区机坪。

机场新建平行滑行道、垂直联络道、机坪联络道和货运机坪的道面结构从上至下依次为42cm现浇水泥混凝土面层+隔离土工布层+18cm水泥稳定上基层+18cm水泥稳定下基层+土基层。其中水泥稳定碎石上基层设计7d浸水抗压强度不低于4.0 MPa，水泥稳定碎石下基层设计7d浸水抗压强度不低于2.5 MPa。重型击实法压实度均不小于0.98。

此次机场飞行区扩建工区主要分为全天侯施工区和停航施工区，两个工区以安装的临时围界为分界线。全天侯施工区的施工作业可不考虑机场航班起降对施工造成的影响，该区域内道面下部的水稳层采用传统分层不连续摊铺工艺摊铺。停航施工区主要以不停航施工为主，道面下部水稳层经研究决定计划采用两层连铺法进行施工。

2试验思路

2.1试验场地

根据本工程现场施工情况，计划在区搅拌站位置开展道面水稳下基层及上基层两层连铺试验段施工，试验段面积1500㎡。

2.2原料配比

水泥稳定碎石的原材料主要是水泥和碎石，经过检验主材料的技术指标如下。

（1）水：采用饮用水

（2）水泥：采用P.S.A32.5矿渣硅酸盐水泥。经检测，水泥初凝时间320分钟，终凝时间430分钟，均满足设计要求。

（3）混合料：用于基层混合料中集料的最大粒径不应超过31.5mm。底基层混合料中集料的最大粒径不应超过37.5mm，水稳的压碎值不大于30%。

（4）配合比设计：结合规范[5-7]要求进行了水泥稳定碎石组成配合比设计，经第三方检测单位平行试验并批准的配合比如表1和表2所示：

试验表明，对混合料配置时，水泥稳定碎石下基层中水泥掺量达到4.0%时能满足设计强度2.5MPa，上基层中水泥掺量达到5.5%时能满足设计强度4.0MPa。对上、下基层水稳混合料进行重型击实试验和含水率检测，得到上基层料最大干密度为2.396g/cm3，最佳含水量为5.1%；下基层料最大干密度为2.385g/cm3，最佳含水量为5.3%。

3试验段摊铺

3.1施工准备

为进一步节约施工时间，加快不停航施工进度，决定本次水稳双层连铺试验段各层材料均采用上基层混合料，计划拟投入摊铺机1台、26T振动压路机1台、20T以上自卸车4台、ZL50装载机2台，10m3洒水车2台。

施工前，邀请监理工程师对下承层进行压实度、平整度、高程、坡度等进行验收，确保施工前下承层各项目合格。清扫下承层，洒水湿润，确保摊铺工作面清洁并具有一定湿度，防止下承层吸收水稳混合料中水分影响其强度。

摊铺前一天对拟试验段进行标高与中边桩测量和分幅放样。摊铺作业每幅宽度为7.5米，松铺系数为1.25。放样侯用石灰放出施工边线，严格控制施工宽度超过设计宽度50cm。摊铺前在摊铺机左侧设置指示桩，以间距10米的距离安装导向控制线支架并挂置导向控制线，控制线钢丝拉力保证800N以上。

3.2混合料拌合与运输

搅拌采用全电脑控制的800型水稳拌和站，分4个料仓和1个水泥仓进行混合料的配料，拌和楼的控制室由一名控制员对整个拌和场的上料、拌和、卸料进行控制操作，在拌和楼开盘后的第一斗料装车时，对其外观质量进行检查，若发现拌和不均匀，不合格混合料予以废弃，继续再检查第二斗混合料，直到拌和均匀，质量稳定可靠为止。

装料方式为拌和机向自卸汽车直接装料，装车时车辆前后移动，分三次装料，避免混合料的离析。控制摊铺机行走速度在1.5m-2m/min，考虑包括运输车辆的倒车及必须要的间断时间等的效率系数75％，从水稳站至现场大约需10分钟，每车料子摊铺时间约10～20分钟，为保证正常摊铺，试验需配置4辆20T以上的自卸车。

3.3混合料摊铺

采用1台ABG8820G型摊铺机进行摊铺。摊铺机装有自动调平装置和预压实装置，通过分幅两侧导向控制线控制高程。摊铺中严格控制摊铺速度，确保摊铺设备能连续、匀速前进。摊铺机前始终保持2～3辆运料车现场等候。摊铺时，第一辆车在摊铺机前20～30cm停住，由摊铺机接住，推动前进，摊铺机的螺旋布料器时刻保持2/3深度埋在混合料中。在摊铺机后设专人消除粗、细集料离析现象，铲除局部粗集料“窝”，并用新拌混合料填补。为保证摊铺质量，上、下层水稳摊铺应控制水泥初凝前完成，各层上表面应时刻保持湿润。

3.4混合料碾压

上、下层水稳分别在摊铺50m即进行碾压，碾压时应按照“摊铺一段，碾压一段”原则，并注意摊铺延滞时间（即从开始拌和到压实成型，控制在3h以内）。

碾压时，先用压路机由低侧向高侧往返静压1遍，时速1.5km/h，然后用振动压路机轻振碾压2遍，时速2.0km/h，最后用压路机收光2遍，时速2.0km/h，使表面平整定型，压路机采用静压方式碾压1遍，消除轮迹。两相邻碾压道保持重叠1/2轮宽，碾压接头处为阶梯形，每次碾压接头错开0.5～1m。整个施工过程中，压路机倒车换档保持平顺进行，不得在已完成的或正在碾压的施工段上掉头或急刹车。试验段结构层边缘处每边各超宽50cm，并用压路机碾压，保证摊铺强度。摊铺过程中对压实度指标进行现场检查，各层指标均达到98%，压实质量合格。

3.5试验段养生

试验段摊铺完成侯，表面采用覆盖土工布、洒水养生的方法进行养生工作。在养生期内，保持基层表面始终处于潮湿状态，养护期为7天。养生期间，封闭该段交通，除洒水车外其他车辆禁止通行。

4数据对比

参照规范要求，对达到养护时间的水稳试验段进行钻芯取样、平整度检测、高程测量等试验检测，并将测试结果与全天侯施工区域内使用传统分层不连续摊铺工艺摊铺同试验段面积相同水稳层的各项质量控制指标实测结果进行对比。

图3为两种摊铺施工工艺下测得的上、下基层表面平整度值。采用双层连铺法的水稳层下基层最大平整度值为5mm，上基层最大平整度值为4mm。采用分层不连续摊铺法的水稳层下基层最大平整度值为5mm，上基层最大平整度值为5mm。测试表明，两种施工工艺摊铺的水稳层上、下基层表面平整度值均符合规范要求。

图4数据可知，由双层连铺法摊铺水稳下基层钻芯测得厚度值最大为18.5cm，最小为18cm，上基层厚度值最大为18.3cm，最小为18cm。分层不连续摊铺法摊铺水稳钻芯测得下基层厚度值最大为18.5cm，最小为18cm，上基层厚度值最大为18.4cm，最小为18.2cm。两种不同施工工艺摊铺的水稳层上、下基层钻取芯样厚度值均符合规范要求，且无检测值小于设计标准。

对两种摊铺方法施工的水稳层取样进行7d无侧限抗压强度试验。分层不连续摊铺水稳上基层强度平均值约为4.5MPa，下基层强度平均值约为4.0MPa。双层连铺水稳上、下层强军平均值均为4.5MPa。强度试验测试结果表明，两种摊铺施工工艺摊铺的水稳层强度都达到规范要求，因为双层连铺的混合料上、下层采用上基层料，所以下基层强度远高于分层不连续摊铺法施工所对应的强度值。由此可见，双层连铺施工法具有良好的整体力学性能，水稳层的承载力优于传统分层不连续摊铺法，与文献[2]试验所得结果类似。

运用水准仪对试验段高程展开测量。双层连铺水稳试验段下基层高程偏差为+1mm，上基层高程偏差为-2mm。传统方法摊铺水稳下基层高程偏差为-2mm，上基层高程偏差为+2mm。测量结果显示两种施工工艺摊铺水稳高程均在规定偏差范围，测量结果合格。

由双层连铺法摊铺整体试验段完成共需8天，其中水稳上、下基层摊铺需1天，养护需7天。而使用传统分层摊铺法摊铺相同面积的水稳层则需要17天，其中水稳下基层摊铺需1天，下基层养护需7天，下基层验收需1天，上基层摊铺需1天，上基层养护需7天。双层连铺法可大大节约摊铺时间，缩短施工工期，更适用于郑州机场三期扩建不停航施工。

5总结

为解决水泥稳定碎石层在不停航施工条件下的快速摊铺问题，依托郑州机场三期扩建工程，选取试验场区开展了道面水稳下基层及上基层两层连铺试验段试验研究，比较传统分层摊铺方法摊铺水稳各项指标检测结果，研究结论如下：

（1）两种摊铺方法各项质量指标检测结果表明，双层连铺施工法摊铺的水稳上、下基层表面平整度、厚度、高程的偏差值均小于规范规定要求，各层7d无侧限抗压强度值均在4.5MPa，整体承载力性能优于由传统分层不连续摊铺法。

（2）对比两种方法摊铺相同面积水稳的工期时间，传统分层不连续摊铺法所需时间远大于双层连铺所需施工工期。使用同试验段相同施工工艺的双层连铺法进行水稳摊铺，可有效提高施工进度，达到郑州机场不停航施工要求。

参考文献

[1]刘永胜，边旭炜，王玉果.水稳双层（3层）连铺施工技术应用分析与探讨[J].施工技术，2017，46（S2）：1000-1003.

[2]乔志，王选仓，徐子涛，等.半刚性基层双层连续摊铺施工组织工艺研究[J].中国公路学报，2016，29（03）：41-47.

[3]边旭炜，刘永胜，王玉果.水稳双层连铺施工最大延迟时间确定方法[J].施工技术，2017，46（S2）：1004-1006.

[4]张绍栋，周建红，黄沅平.上海机场扩建道口对接不停航施工中的方案优化和创新[J].中国港湾建设，2014（09）：48-51.

[5]MH/T5004-2010.民用机场水泥混凝土道面设计规范[S].北京：中国民用航空局，2010.

[6]MH5006-2015.民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范[S].北京：中国民用航空局，2015.

[7]MH5014-2022.民用机场飞行区土（石）方与道面基础施工技术规范[S].北京：中国民用航空局，2022.