水泥混凝土路面滑模施工
陈大华,王 勇,许宪锦,李德恩
(山东省泰安市公路局,山东泰安 271000)
摘要:应用滑模施工技术修建了山东省第一条高速公路水泥混凝土路面,通过合理设计混凝土配合比以及合理匹配与组合机械,制定了一系列施工控制措施,完全达到了高速公路质量要求,且平整度远远小于高速公路指标。文章总结了施工中的一些具体做法,特别是在提高平整度、控制塑性收缩裂缝和断板等方面具有一定的借鉴作用。
关键词:滑模施工;水泥混凝土路面;施工操作
中图分类号:U416.216
文献标识码:B
文章编号:1000-033X(2002)04-0055-03
随着重交通道路,特别是高速公路水泥混凝土路面的发展,高质量应用滑模摊铺工艺成为提高水泥混凝土路面施工质量的一种有效途径。1993年我们引进了美国产CMI-350型滑模式混凝土摊铺机,德国产120 m3/h利勃海尔拌和机,1995年又引进了韩国产120 m3/h新生拌和机等配套设备。通过烟威一级汽车专用线、威海309线的施工实践证明,欲从根本上解决混凝土路面的施工质量,单纯靠机械本身是远远不够的,还需科学地组织和利用好这套机械,同时解决好大规模机械化施工所必须克服的一系列技术难点,才能有效地提高整个路面的平整度,全面控制塑性收缩裂缝和断板等一系列问题。为了更好地推广应用滑模摊铺技术,我们在泰化高速公路长18.55 km,宽度11.75 m×2,厚度24.0 cm的路段上进行了技术探讨,研究制定了一系列施工控制措施,实现了质量好、进度快、效益高的目标。
1 混凝土的配合比设计
水泥混凝土路面滑模摊铺不同于小型机具人工摊铺,配合比设计除应满足抗弯拉强度、工作性、耐久性、经济性四项基本要求外,保证滑模施工的最佳工作性及其稳定性和可滑性是试配的关键。因此,料源的选定(特别是碎砾石的最大粒径、减水剂、引气剂品种等),最佳工作性能参数的设定是保证滑模摊铺水泥混凝土路面不塌边、不产生麻面、平整度好的重要条件。施工前,针对425#、525#两种普通硅酸盐水泥,按照不同的水灰比、集料级配、外加剂剂量(普通缓凝型减水剂(ML)和CON引起剂)运用正交试验方法进行配合比设计,经过优化筛选,试验段的铺筑,确定出了滑模摊铺的合理配合比,具体试验情况见表1~表3。
具体操作时,为保持配合比的准确性和混凝土的稳定性,一是固定几处规格基本保持稳定一致的大型石料场,并严格控制其石粉含量、泥土含量、碎石最大粒径;二是对进场的砂、石料采取防雨措施,保持干燥;三是拌和站和摊铺现场分别进行坍落度控制,随时联系,随时调整,各自保持在比较稳定的范围内。一般情况下,拌和站处的混凝土坍落度保持在50 mm左右,摊铺机处的混凝土坍落度保持在35 mm左右。
2 机械的合理匹配与组合
混凝土的拌和、运输、摊铺是滑模摊铺水泥混凝土路面现场控制的三个关键性环节,这三个环节合理匹配,不仅使路面能够达到较高的平整度,而且能够达到最佳施工效益。
施工时,采用的美国产CMI-350型滑模式混凝土摊铺机,德国产120 m3/h利勃海尔拌和机及韩国产120 m3/h新生拌和机等配套机械,两台拌和机不仅操作方便,拌和量大,出料快,而且拌出的混凝土效果很好,能够很好地满足滑模摊铺机的需求。混凝土的运输选用了20台20 t的太脱拉自卸车,避免了拌和机时停时拌,保证了摊铺机正常连续不间断摊铺。将摊铺机侧模改装为伸缩性侧模,利用伸缩性侧模的伸缩直接通过桥涵构造物,解决了桥面及桥头端用人工铺筑带来的施工缝及连接不顺引起的跳车现象,不仅提高了整个路面的平整度,改善了总体行车舒适程度,而且大大提高了整个摊铺机的使用效率。
摊铺前我们配备了两台ZL30型装载机进行布料,既保证了料位高度和两边角的混凝土充足,又避免了离析现象。料位过高,会使摊铺机行进困难,混凝土内部气泡不能排出,影响路面平整;料位过低,会使供料不足,造成凹陷、不平整等状况,必须人工找补,这样也就失去了滑模摊铺的意义。
3 滑模摊铺控制
3.1 摊铺基准控制
用全站仪放出路中心线及滑模摊铺控制桩位置,然后进行拉线设置,利用拉线控制混凝土路面的线型、宽度和高程。滑模摊铺机沿着两侧的拉线摊铺水泥混凝土路面,拉线必须准确稳定。拉线桩应牢固地钉在基层内15~25 cm深度,拉线桩间距,直线段为10 m,平竖曲线段根据半径大小而定,一般在3~6m。拉线采用直径为5 mm的钢绞线。一根拉线的长度为400 m,拉线时用紧线器施加100 kg以上的拉力拉紧。为便于摊铺前复核、校正拉线位置,拉线桩夹线臂夹口正下方基层上固定一水泥钢钉,精确测定其顶面标高,随时用钢板尺复核。拉线的准确与否及行走路线是否平整、密实,直接影响路面的平整度,因此,摊铺前对基层的平整度,特别是摊铺机履带行走路线的压实度、平整度都必须处理好,防止摊铺机剧烈调整高程、中线及横坡等,严重影响平整度。
3.2 摊铺机操作控制
将已检查好的摊铺机驶进待摊铺位置,调整摊铺底板的高度、坡度,将摊铺机四个支柱的传感器挂到拉线上,用于调整摊铺机的水平与横向位置,传感器调整准确后,准备摊铺。当摊铺机铺出5 m路面后,必须对路面标高、横坡度、宽度、中线、平整度、路面外观质量等技术参数进行校检测量,摊铺机操作手及时调整滑模摊铺机上的传感器、挤压板、超铺角度等的设置,保证所摊铺的路面质量满足要求。摊铺过程中,如果混凝土的坍落度有变化,可通过微调行进速度与振捣频率来满足机械铺筑要求。摊铺过程中,机手首先注意摊铺机前已卸混凝土料的坍落度,以便行进过程中随时调整摊铺机的行进速度及振动棒频率;其次,要注意螺旋推进器前面的料位及振动仓内的料位,过低可能造成进料不足引起麻面及凹面,过高机械行走阻力太大,造成爬坡、气泡鼓包,引起标高、横坡变化,以至于平整度超出指标。摊铺过程中有专人操作机器上设置的传力杆打入(包括中间传力杆及边缘传力杆),滑模摊铺机铺出的混凝土路面,原则上不允许再修整,特别禁止加薄层混凝土修补路面,但可以进行局部少量修整,如消除气孔和石子带动缺陷,拉杆挂坏的侧边及边部、局部个别塌边、流边现象,应立模进行适当修整,最终满足混凝土路面的质量要求。
3.3 保证滑模摊铺施工连续性及稳定性的措施
3.3.1 胀缝、缩缝及施工缝的设置及固定
为保证滑模摊铺机连续不间断摊铺,胀缝板、传力杆安装都必须采用前置法进行施工,确保摊铺机一次摊铺而过。施工时,胀缝处设置钢筋支架,固定胀缝板及传力杆位置,为解决胀缝板的前倾和位移,把胀缝板顶高控制在混凝土表面以下4 cm,并且固定钢筋支架的钢钉采取先用手电冲击钻钻孔再打入钢钉的办法,使支架及胀缝板固定牢,手持振动棒预先振实胀缝板两侧的混凝土。胀缝附近缩缝设置横向缩缝传力杆定位支架,固定定位支架,确保传力杆位置准确。每天摊铺结束或摊铺中因故中断时人工设置横向施工缝,为保证摊铺段之间连接平顺,横向施工缝的施工必须严格控制。施工时,我们做了一个可安装固定传力杆、焊接牢固的钢制端头模板,用钢钎进行固定,并保证传力杆的受力点准确,两侧模板适当缩进2~4 cm,以便下一次摊铺紧接施工缝开始,用水平器将拉线高程引下来,使端模、侧模高程与路面设计高程相符,摊铺振实混凝土后再用6 m直尺找平。
3.3.2 中、小桥(涵)面及桥头搭板连续滑模铺装
利用摊铺机伸缩性侧模的伸缩,可缓慢、匀速、连续不断地摊铺钢筋混凝土搭板、台背接缝、伸缩缝、桥(涵)面。对于不大于45 cm厚的搭板加上枕梁或加强肋梁一次摊铺而成,超过45 cm厚时,先人工浇筑枕梁和加强肋梁后,再机械摊铺钢筋混凝土搭板。台背接缝和伸缩缝的位置,必须摊铺前测量准确,首先在底部设隔离层,在垂直面安装稳固的胀缝板,摊铺后剔除未硬化混凝土或硬化后锯除混凝土并打毛,最后按规定安装伸缩缝或加强台背接缝。上、下桥面时,及时调整侧模高度,尽量减少边缘振动漏料,并用人工适当修整平整度不足的边缘。
3.3.3 混凝土拌和量及摊铺速度的相对稳定
摊铺机的摊铺速度由混凝土供给量来决定,施工时,先由混凝土的拌和量决定自卸车辆的多少,确定正常循环的摊铺速度。泰化高速公路施工时,两台120m3/h的拌和站同时开始,配备了20台20 t的太脱拉自卸车,摊铺机正常摊铺速度保持在1 m/min左右,基本保证了匀速、连续不间断地摊铺。摊铺中,机手随时观察混凝土料稠度的变化,随时适当调整振捣频率;同时随时调整松方高度控制板进料位置,正常状态下保持振动仓内料位高于振动棒10 cm,料位高低上下波动控制在±4 cm之内,一般情况下,不宜改变摊铺速度或停机。摊铺过程中,摊铺机的各项工作参数是相对稳定的,只是在某些特殊情况下进行微调,机手随时观察摊铺的路面效果,出现误差或异常现象时,对有关设定参数进行缓慢微调,严格禁止剧烈调整。
4 抗滑构造制作
微观抗滑构造由摊铺机后拖着麻袋片来完成,麻袋片接触路面的拖行长度为60 cm,接触路面的宽度基本是均匀一致的。
宏观抗滑构造,我们根据纹理深度、宽度要求,通过实验证明用塑料焊条做耙子来压槽,压槽深浅均匀,能达到纹理要求,压制的槽深在3 mm,槽宽4 mm,槽间距为20 mm,满足抗滑构造深度要求。
5 养生
混凝土表面抗滑构造制作完毕,应及时养护。滑模摊铺混凝土路面速度快、规模大,一般情况下每天摊铺4 000 m2~8 000 m2,靠覆盖草袋、麻袋等湿养护方式不但费用高,受水资源的限制,质量也很难保证。我们选用北京宏伟建工建材厂生产的JCC-2混凝土养护剂,总体效果比较好,不但保证了混凝土的强度,而且对防止塑性收缩裂缝能起到一定的作用。施工时,为防止塑性收缩裂缝,交通部公路科研所与我们一起共同研究了泰安地区滑模摊铺混凝土路面塑性收缩裂纹的临界标准和防治技术措施。根据各项现场测试指标(温度、风速、湿度、水面水分蒸发率、混凝土表面水分蒸发率)和实际摊铺路段对照分析比较,发现出现干缩裂纹的关键因素是混凝土表面水分蒸发速度及风速大小,当水面水分蒸发率超过0.55 kg/h•m2,混凝土表面蒸发率大于0.67 kg/h•m2时,或风速大于5 m/s时,开始出现塑性收缩裂缝。根据实测蒸发率数值及风速大小,决定养护剂的喷洒量,或覆盖一层很薄且很柔软的塑料薄膜将混凝土表面封死,蒸发率太高时,可改在夜间施工。
6 切缝
为了防止混凝土路面早期断板,采用软割缝机先隔20 m锯一道缝,然后再用一般割缝机割缝。原则是裂缝开始出现以前,必须完成所有的诱导缝,在不啃边的情况下能切即切,越早越好。
7 灌缝
灌缝前,将缝内杂物清除干净,用高压喷水设备冲洗后再用气压泵冲干,然后灌注填缝材料,灌缝高低按设计和规范要求进行。
8 施工效果
滑模摊铺的水泥混凝土路面经过全面检查验收,完全达到了《公路工程质量检验评定标准》规定的高速公路质量要求,且各项指标数据稳定,平整度好,外表美观,基本消除了塑性收缩裂缝和断板,达到优良等级,省厅质监站及有关公路专家给予了充分肯定。
实测平整度标准偏差结果远小于平整度标准偏差σ≤1.5 mm的高速公路指标要求。
用铺砂法检测构造深度TD在0.95~1.20 mm范围内,满足构造深度TD≥0.8 mm的要求。
经过六年来特大交通量的行车运营,各方面质量稳定,性能保持优良,司乘人员反映良好。
参考文献:
[1] 傅 智.水泥混凝土路面滑模施工技术[M].北京:人民交通出版社,2000.
[2] (JTJ/T037.1-2000)公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程[S].
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