滑模摊铺机摊铺高速公路的施工探讨
王辉,刘立方,李细伟
(华杰工程咨询有限公司,北京100029)
摘要:采用滑模摊铺机对水泥混凝土路面面层进行摊铺,可以满足高速公路大规模机械化施工作业的要求。但由于目前工程实例较少,且施工中仍存在过程控制等许多实际问题,因而并没有被许多工程大规模采用。广东梅河高速公路的水泥混凝土路面施工,拥有完善的施工管理手段和成熟的施工工艺,取得了良好的效果。利用好滑模摊铺机,不仅可以提高工作效率,而且也有益于工程质量的提高。
关键词:高速公路;滑模摊铺机;施工工艺
中图分类号:U415.52+1文献标识码:B
随着我国科技水平的不断进步,近年来高速公路行业的施工水平也有了很大发展。高速公路水泥混凝土路面面层采用滑模摊铺机摊铺的施工工艺,也在不断完善。采用滑模摊铺机施工,不仅可以提高工作效率,而且可以改善水泥路面平整度、特别是桥头跳车的质量通病。
1依托工程概况
梅河高速公路起于广东省梅州程江镇,止于河源蓝口镇,全长118.41km。全线采用计算行车速度80km/h、路基宽度24.5m、双向4车道的山岭重丘区标准,设计荷载为汽-超20级,挂-120。主线采用水泥混凝土路面结构(面层采用28cm厚水泥混凝土;设计弯拉强度为5.0MPa。),全线采用滑模摊铺机进行摊铺。
2 施工工艺介绍
采用滑模摊铺机摊铺与人工摊铺在原材料备料、配合比设计没有本质区别。下面就按照梅河高速公路的工程实际进行叙述。
2.1原材料和配合比设计
(1)原材料的备料要求
水泥:面层用水泥为梅州塔牌集团生产的塔牌P.Ⅱ42.5水泥。
粗集料:面层碎石要求的技术指标为准I级,碎石压碎值应小于10%,针片状含量应小于8%,含泥量小于0.5%,最大料径26.5mm,超径含量不大于5%,碎石中粒径小于0.075mm的石粉含量不宜大于1%(具体见表1)。
细集料:细集料采用质地坚硬、耐久的天然砂,细度模数在2.4～3.5之间,砂中含泥量不得大于1%,硫化物及硫酸含量应小于0.5%。本工程按Ⅰ级标准控制,砂的硅质含量不应低于25%(具体见表2)。
水:饮用水可直接作为工程用水。水中硫酸盐含量应小于0.0027mg/mm3,含盐量应不超过0.005mg/mm3,pH值不小于4,以及水中不含有油污、泥和其他有害杂质。
外加剂及养护剂:外加剂选择品质优良的缓凝高效减水剂。养护剂应满足表3指标。
(2)配合比设计
配合比设计应满足滑模摊铺新拌混凝土的工作性能要求,路面坍落度以3～5cm为宜。同时应满足水泥混凝土路面抗磨耐久性要求。路面混凝土水灰比不大于0.44,单位水泥用量以330～380kg/m3,不宜超过400kg/m3;单位用水量130～160kg/m3;砂率以30%～36%为宜。
现场配合比为:水泥∶砂∶大石(26.5～19mm)∶中石(19～9.5mm)∶小石(9.5～4.75)∶水∶减水剂=365∶644∶299∶778∶120∶154∶1.83,水灰比为0.422,砂率为35%,实测容重为2380kg/m3,7d的抗折强度为5.26MPa,28d的抗折强度为5.81MPa,符合设计要求。
2.2施工前准备
(1)技术人员组织和机械准备对技术人员应进行培训,并对施工机械,测量仪器和人工铺助机具及试验仪器进行全面地检查,且试运行正常。
(2)下承层准备
基层、封层应是经检测、验收合格,其标高和平整度符合要求,裂缝、破损处已修复;封层表面经过清扫无松散粒料并在摊铺前洒水湿润。
(3)补强钢筋网的布设
在高填方、桥头搭板过渡段、管、箱状构造物顶均设有补强钢筋网。有补强强筋的钢筋混凝土路面及连接胀缝,均应在施工前1d布设完毕,钢筋网要托在支架上,要保证支架在摊铺过程中保持一定的水平度和刚度,不变形、不移位。
(4)样线设置与架设
样线设置采用单向坡双线式,左右侧的两根基准线间的横坡与路面一致。滑模摊铺机带有水平传感器及方向传感器,传感器通过对沿路面摊铺方向紧张的样线的感应使摊铺机能稳定准确的自动转向和找平路面。
根据水准基点系统,放出水准仪桩,水准仪桩在直线段的间隔为10m,在曲线段为5m。样线设置在水准仪桩的正上方,样线上每一点与相应的路面表面有一个恒定差值(20cm)。样线一般用钢丝细绳,最大长度不宜超过400m。
2.3混凝土的搅拌
(1)搅拌站应保证每台搅拌楼每小时产量大于100m3。搅拌站的计量系统应在开工前经监理验收合格。
(2)开工前由试验人员对各种材料进行含水量检测,计算生产配合比,机手严格按照生产配合比进行混凝土的搅拌,禁止随意更改生产配合比。
(3)开工前将搅拌站料仓的原剩余料清除掉,以免此部分原材料与料堆原材料的含水量不同,造成成品料的水灰比发生变化。
(4)外加剂按照20%的浓度用厂家提供的溶解罐溶解,经过二次沉淀后抽到拌和楼的外加剂贮存罐,从而保证外加剂的均匀性。
(5)混凝土拌和物的干搅拌时间为9s,湿搅拌时间为35s。经检测,此种搅拌方式拌和的成品料和易性、坍落度良好,坍落度可控制在40mm左右。
(6)安排专人负责后场每车成品料坍落度的检测,并按运输车编号做好坍落度及出料时间的记录。后场坍落度控制在35～45mm。
2.4混凝土的运输
(1)车辆在装料时应防止混凝土产生离析,每卸1斗应挪动一下车位。
(2)运输车辆要比拌和能力有富余,运输过程中不得出现漏料、漏浆现象。装料前车厢需冲洗干净。运输车每运输2～3车成品料后必须再次进行冲洗。
(3)装好料的车辆立即运送到现场,新拌和的混凝土在车厢内停留时间不得超过初凝时间。
(4)运输到施工现场的成品料由专人指挥卸料。卸料应到位,严禁碰撞摊铺机和前场施工设备及仪器。
2.5混凝土的摊铺
(1)施工现场配置滑模摊铺机1台,挖掘机1台,其他小型辅助施工机具1套,包括发电机、切缝机、手持振动棒、平板式振捣器、端头钢模板、搓平板、3m抹平尺、麻带布、水桶、喷雾器、养护剂等。
(2)运输车按照指定位置卸料后,用挖掘机进行布料,布料应尽量均匀,防止离析,不可超出摊铺宽度。再用摊铺机的布料犁将混凝土再次细分。
(3)试验室有专人负责对每车成品料的到达时间进行记录,对坍落度进行检测。根据现场对坍落度的检测,坍落度在20～30mm之间,基本可控制为25mm,对滑模摊铺比较适宜。
(4)摊铺机摊铺时,机长负责安排专人看守传感器;专人负责DBI设置的控制,严格按照已经布置好的点位进行传力杆的插入操作。
(5)在开始摊铺的5m之内,必须对所摊出的路面标高、厚度、宽度、中线、横坡等技术参数进行测量,测量结果及时反馈给机手,以便对摊铺机做进一步的微调。从摊铺机起步—调整—正常摊铺,应在摊铺10m内完成。
(6)摊铺过程中应保持振捣仓内砂浆料位高于振捣棒10cm左右,以利于混凝土中的气泡彻底排放。
(7)新拌混凝土排气密实的振动粘度系数要适宜,并以摊铺速度和振捣频率成最佳匹配。摊铺后的表面砂浆厚度控制在4mm左右,过薄难以修复洞隙,过厚易产生溜角塌边现象,而且会影响路面行车耐久性,最佳情况是在搓平梁前面形成一条滚动的直径约20cm的砂浆条。
(8)摊铺时尽量使摊铺机均匀前进、连续作业,尽量不出现随意停机现象,以免影响表面平整度和传力杆的正常插入。
(9)摊铺过后对局部的欠缺,在技术人员的指导下进行修整,原则上由摊铺设备完成整套工作。之后用钢支架拖双层叠合麻布拖毛,麻布与混凝土接触面控制在0.7～1.5m,视混凝土表面硬度而定。
(10)麻布拖毛工序完成后,混凝土表面不是很粘手时,立即喷洒养护剂,待养护剂在混凝土表面形成一个封闭的薄膜时,立即覆盖塑料薄膜,整个面板包括边角外侧必须全部覆盖到位。喷洒养护剂时必须在面板两边同时进行,且必须均匀,边角外侧必须喷洒到位。
(11)施工结束位置要设在路面分块位置。摊铺机离开后,支设端头模板和传力杆,采用手持振捣棒和平板振捣器将端头混凝土振捣密实,注意不得过振,以免端头混凝土离析。
2.6 DBI装置插入传力杆工艺
(1)传力杆原材料及加工
传力杆加工时采用锯断,不得挤压切断,用砂轮打磨掉毛刺,并加工成2～3mm圆倒角。对传力杆一半长度加多30cm的长度套上聚乙烯管套,并用胶带将两个管套端头包裹两圈。传力杆搬运过程应防止聚乙烯管套磨损脱落。
(2)DBI操作工艺
DBI装置位于振捣仓和挤压底板之后,当滑模摊铺机行走到预先标识好置放传力杆的位置时,操作人员按动开关,使DBI装置上的传力杆托盘锁紧装置松开,将传力杆按设定的平面位置放落于已挤压成型的水泥混凝土面上,紧接着传力杆压入器将传力杆压入水泥混凝土内至设计深度,然后收回压入器,DBI恢复原位。如因特殊原因使得传力杆插入位置与原定位置有差别时,应立即标识出实际打入位置,以保证切缝位置正确位于传力杆中间,如果切缝偏差较大,混凝土面板极易因受力不均而裂开。
在上述操作过程中,从按动DBI装置开关后到DBI装置恢复原位,整套DBI系统是相对于滑模摊铺机移动的,也就是在打入传入杆过程中,摊铺机可以继续往前摊铺,而DBI装置则相对于路面静止,保证了传力杆置入的准确性和在压入传力杆过程中不会扰动已经成型的混凝土。在DBI装置完成操作后,紧跟着DBI装置的搓平梁和后面的抹平刮板即对因压入传力杆而产生的洞隙进行修复、抹平,从而保证了路面的平整度。
2.7拉杆的插入工艺
(1)中央拉杆按小轮行走里程计量自动插入,每5m里程归零后再次计量,保证了中央拉杆插入位置的准确性。(2)边部拉杆按摊铺机边板标识宽度插入。
2.8面板修整
(1)摊铺后的混凝土面用人工采用抹平器对混凝土表面气孔和石子移动带来的缺陷进行修整,修整过程中应选用较细的碎石混合料,严禁用砂浆抹平。(2)对于塌边、倒边现象采用顶侧模、边缘补料修整。
2.9切缝
(1)在摊铺完成后180～200℃时进行切缝,夏季气温下约6～7h。横向缩缝缝宽控制在4～6mm,缝深7cm;纵向缩缝缝宽控制在4～6mm,缝深11cm。
(2)气温突变时应及时调整切缝时间,防止产生不规则裂缝和断板。切缝时首先划分板块,为防止断板,宜每隔2～3块板先切一道横缝,然后逐条补切。纵缝采用前后两台切缝机配合,前面锯缝机切到2/3的深度,后面锯缝机切到板厚的2/5深处。
(3)切缝工作完成后必须立即冲水清缝,冲洗干净后立即覆盖薄膜,开始养生。
3 提高平整度的经验总结
本工程地处山岭重丘区,急弯陡坡较多,填挖交界频繁,给实际摊铺过程中平整度的控制带来了很大困难。通过现场实际操作,总结出以下几个方面通过采取措施可以有效提高混凝土的平整度。
原材料的指标控制:
(1)砂的粗细控制。砂应中砂,且其0.3mm以下含量应达到14%左右,以使混凝土有较好的和易性和减少混凝土泌水。
(2)水泥应尽量降温使用。先到水泥先用,尽量避免刚到的高温水泥立即投入使用。
(3)碎石中含粉量要尽量除低,以免影响混凝土和易性和强度。
(4)外加剂要加强检查,要确保其能达到要求的减水率和缓凝时间。使用时要尽量搅拌均匀,外加剂池专人负责拌匀或安装循环泵。
稳定配合比:
(1)混凝土的配合比要保持稳定,拌和楼上料时不能上错料,以及料场和料仓中不能发生混料现象。
(2)拌和楼计量系统应准确,定期检查。改变配合比或换机使用主板时要重新输入施工配合比。
控制好混凝土坍落度:
(1)混凝土坍落度的稳定对滑模摊铺作业和路面平整度有很大影响,因此混凝土的坍落度一定要保持稳定。现场混凝土坍落度以白天到前场坍落度为3.5cm控制,夜晚为3.0cm控制。
(2)试验员提供每天的施工配合比,并在拌出2车坍落度稳定的混凝土后方可离开拌和楼。
(3)混凝土坍落度要每天早中晚定时检查,检查要求在后场测完后跟车到前场检测,以确定坍落度损失情况。
(4)拌和楼专人负责看每盘料的坍落度,异常时及时与机手沟通,以调整用水量,以保证坍落度的稳定。
布5m桩、紧线、固桩:线桩间距为5m,紧线力尽量达到100kg以上,以保证挂线不下垂,线桩要紧固,不能左右晃动,以免因挂线不好而造成摊铺机行走不平稳,进而影响路面平整度。挂好的线要检查其是否平顺,施工中不能碰线,拆挂线桩后要重新张紧,且摊铺机前后至少50m的线桩不能拆,弯道不充许拆线桩。
准确放线、合理调坡、严格复检及跟踪:放线、调坡要准确,以保证线型平顺及路面摊铺厚度。现场在挂好线后要检查路面厚度。
履带行走位置平顺、平整、干净:在上下桥以及其他摊铺机行走要上下坡的地方,要求平缓坚实。开工前调好搓平梁仰角及摊铺机的平面位置,成型的路面与放样点的距离应为212～213cm,以保证路缘石能平顺安装。
定期检查摊铺机底板、搓平梁、超级抹平器等重要部件的平整和位置准确,使摊铺机处于最佳工作性能。摊铺时调整好速度与振捣棒振捣频率、混凝土坍落度之间的关系,使摊铺出的混凝土表面砂浆层厚度稳定在4mm左右,不过振、不麻面。
机械的定期检修及保养:拌和楼定期检修及保养,以保证拌出混凝土的质量的稳定。随着气温的升高,要求拌和楼先投入砂、石、水泥先干拌10s,然后才加水湿拌,湿拌时间不少于45s。
摊铺机行走尽量匀速,摊铺速度按0.8～1.0m/s控制,以减少停机次数。停机时要将整机提高,以脱离混凝土路面。
钩机布料要尽量均匀,以使摊铺机的前进阻力基本一致,摊铺速度保持稳定;控制虚方板高度,使进入摊铺机振捣仓的料保持稳定的料位高度,以达到仓内螺旋布料器下度3～5cm高度为佳。在上坡路段施工时,由于摊铺机的阻力大,要求进入振捣仓内的料位要稍低,以保证摊铺机行走平稳。
摊铺机振动频率要足够,以摊铺出的路面砂浆层厚度控制在4mm左右为佳。
前后场要合理协调,后场对前场反映的可疑现象和问题要及时检查原因,查出原因后要及时纠正。
对摊铺成型后的路面如有各种缺陷要及时人工修补(如麻面、坍边),同时及时分析原因;缺陷修补完成后由人工操作3m刮尺推平混凝土表面,然后拖麻布形成表面微观构造,麻布与混凝土表面的接触面长度按0.3～0.5m控制,现场可根据拖毛效果调整拖毛次数或麻布与混凝土面的接触长度。
面层为防雨或日晒需盖薄膜时要尽量小心,以免影响路面平整度。
4 结论
梅河高速公路面层采用以上工艺进行的摊铺,不仅进度得到了保证,而且在水泥混凝土面层的强度、厚度、平整度、外观等质量方面均取得了不错的效果,其经验值得推广。
|
