水泥混凝土滑模摊铺施工技术
王聿清,李 超,王洪国,单学民
(山东省路桥集团有限公司,山东济南250021)
摘要:水泥混凝土路面施工中陆续研制开发了轨道摊铺机和滑模摊铺机等现代化大型施工机械,在路面类型上发展了钢筋混凝土路面、连续配筋混凝土路面、低噪音混凝土路面,进一步推动了水泥混凝土路面的发展。结合日南路尉许段路面四标段,介绍了水泥混凝土路面的滑模摊铺施工技术。
关键词:水泥混凝土路面;滑模摊铺;自动植入;祼化处理
中图分类号:U416. 24文献标识码:B
1 工程概况
尉氏至许昌段高速公路是日(照)南(阳)国家重点公路的一部分,该段路的路面结构体系设计进行了革新,采用AC/CC复合路面结构,在水泥混凝土基层上铺设沥青面层。半幅12m宽28cm的水泥混凝土基层采用滑模摊铺机一次摊铺成型,配置拉杆和传力杆并采用自动植入技术,表面进行祼化处理。
2 施工工艺
2. 1 测量放样
滑模摊铺机依靠基准线来准确定位平面位置和高程,基准线是滑模摊铺施工的“生命线”。本路段水泥混凝土基层为单向横坡半幅一次施工,选用单向坡双线式设置法。
基准线采用5mm的钢绞线,单根长度不宜大于450m。基准线桩采用Φ16mm的圆钢,一端打尖,高度在110cm左右。基准线桩必须牢固固定,不能因水平拉力而倾斜。每侧基准线要施加不小于1000N的张拉力,先紧线后挂线,张紧后基准线上的垂度不能大于1.0mm。
基准线纵向间距直线段不大于10m,曲线段不大于5m,多风季节施工适当缩小间距。基准线应提前设置好,宜在前一天完成。基准线设置好后严禁扰动,摊铺前要对其复核,一旦碰撞要立即重新设定。
2. 2 混合料的拌和与运输
拌和前须对所有材料进行试验检测,把好材料质量关,所用碎石要清洗。严格控制各料仓进料速度与计量精度,确保按配合比拌制水泥混凝土。
根据拌合物的粘聚性、均质性及强度稳定性试拌来确定最佳拌和时间。混合料从搅拌机出机口温度应控制在10—35℃之间,否则需对砂石、水泥等原材料进行降温处理。混凝土机口坍落度一般为4cm左右,现场摊铺一般为2.5—3cm。
混凝土运输要选用车况好、载重量大、不漏浆洒料的自卸车来完成。自卸车卸料落差不得超过2m,运至现场的混凝土必须满足滑模摊铺的需要,并且满足运输允许最长时间的规定,其摊铺完毕时间宜短于初凝时间1h。
2. 3 铺前检查
摊铺前对下承层进行全面细致检查,清除挤碎、隆起、空鼓的部分并换铺;对钻芯取样的试坑和局部破损处,可用与下承层相同材料或贫混凝土予以修补整平。下承层表面撒水湿润但不得积水,保持表面干净。
对下承层表面裂纹进行有效处理:对非扩展性温缩、干缩裂缝采用灌沥青密封防水法处理,并粘贴油毡土工布或土工织物,其覆盖宽度不小于100cm;距裂缝最窄处不小300cm。对纵向扩展裂缝,要分析原因采取有效根治措施,并且要在纵向裂缝所在的整个面板内,距板底1/3高度增设补强钢筋网,其到裂缝端部不短于5m。
摊铺前要对下承层进行细致检查并核对板厚,检查各种缝的钢筋及补强钢筋网的形式和布置、桩号及部位设置正确与否。
2. 4 滑模摊铺
2.4.1 滑模摊铺机选择
本工程一次摊铺宽度为12m,目前国内达到这一摊铺宽度的摊铺机仅少数几台,尉许路路面四标采用美国CMISF—6004滑模摊铺机,其最大摊铺宽度为16m。
2.4.2 布料
设立专人指挥车辆均匀卸料,注意卸料的位置和高度。摊铺机前正常料位高度应在螺旋布料器最高点以下,缺料的地方采用布料机重新布料,力求布料均匀。当坍落度在10—15mm时布料松铺系数一般控制在1. 08—1. 15之间。布料机械与滑模摊铺机施工距离控制在5—10m较为适宜。
2.4.3 摊铺机工作参数初步设定与调整
对摊铺机进行全面性能检查,对所有部件进行正确施工位置的初步参数设定,这是滑模摊铺技术中最关键的技术环节之一。采用基准线法校准摊铺机挤压板4角点高程和侧模前进方向,调整机架的水平度,并使其挂线自动行走,正确无误后才能进行摊铺。
振捣棒位置是保证面板不产生纵向收缩裂缝的关键,其下缘位置应在挤压板最低点以上,横向间距不宜大于450mm,均匀排列;两侧边缘振捣棒与摊铺边缘距离不宜大于250mm。挤压底板前倾角大小和提浆夯板深度与摊铺机的推进阻力与挤压力有很大关系,也是判断横向拉裂与否的关键要素,必须设定在最佳位置方可摊铺。挤压底板前倾角宜设置为3°左右;提浆夯板位置宜在挤压底板前缘以下5—10mm之间;振动搓平梁前沿宜调整到与挤压板后沿高程相同,搓平梁后沿比挤压底板后沿低1—2mm,并与路面高程相同。
在开始摊铺的5m内,利用工作桥对摊铺出的路面标高、边缘厚度、宽度、横坡度等数据快速准确测定,根据测量结果及时微调摊铺机的传感器、挤压板、拉杆打入深度、挤压力、抹平板压力及侧模边缘位置,注意不能作大幅度调整。摊铺机的起步—调整—正常摊铺要在10m内完成,一旦正常摊铺,必须将参数固定,严禁非操作人员更改和扰动。摊铺过程中要随时用拉线法检测板厚、中线偏位、宽度和标高,及时将结果反馈以适当调整摊铺机,严禁停机调整。
2.4.4 铺筑作业技术要领
滑模摊铺机缓慢匀速连续不间断作业,严禁料多追赶料少停机的间歇摊铺方式。摊铺速度要根据拌和物稠度、供料多少和设备性能控制在0. 5—3. 0m/min之间,通常在1m/min左右。拌和物稠度发生变化时,先调整振捣频率后改变摊铺速度。
要随时调整松方高度板控制进料位置,开始时设略高些以保证进料。正常摊铺时要保持振捣仓内料位高于振捣棒100mm左右,料位高低上下波动要控制在±30mm之内。挤压底板的料与振动仓的混凝土之间,始终要维持相互压力的均衡才不致于挤压力大小不定而影响平整度。
正常摊铺时振捣频率控制在9000r/min左右,根据混凝土的稠度大小随时调整振捣频率或速度,防止过振、欠振或漏振。当混凝土偏稀时应适当降低振捣频率,加快摊铺速度,但不能小于6000r/min;当混凝土偏干时应适当加大振捣频率,减慢摊铺速度。摊铺机起步时应先开启振捣棒振捣2—3min再缓慢平稳推进。摊铺机待机或脱离混凝土后要立即关闭振捣棒组。摊铺时要经常检查振捣棒的工作状态,保证其工作正常。
滑模摊铺机满负荷时可铺筑的路面最大纵坡为上坡5%、下坡6%。上坡时挤压底板前仰角适当调小,并且适当调轻抹平板压力;下坡时前仰角适当调大,并且适当调大抹平板压力。板底不小于3/4长度接触路表面时抹平板压力适宜。
2. 5 拉杆与传力杆植入
2.5.1 拉杆钢筋植入
本工程中滑模摊铺机一次摊铺半幅路宽,横跨4块板3条纵缝。纵向拉杆采用摊铺机本身配置的拉杆植入系统自动植入。拉杆由布筋小车安放到相应位置,液压振动压叉将拉杆压入水泥混凝土中,植入后由振动搓平梁和抹平板修复表面。
2.5.2 传力杆钢筋植入
尉许路路面四标的DBI由山东省路桥集团有限公司借鉴国外技术自行研制开发。该DBI设置在挤压板之后振动搓平梁之前,工作原理与拉杆植入相同。尉许路水泥混凝土基层传力杆采用Φ32钢筋,压入阻力较拉杆大。由专人摆放传力杆钢筋,当摊铺机行至横向缩缝位置时一并压入混凝土面板中。传力杆植入后由振动搓平梁和抹平板加以修整表面。
2. 6 面板修整
滑模摊铺机配置搓平梁和抹平板进行自动抹平,能有效消除表面气孔或麻面等缺陷,原则上面板应不用再修整。但个别情况下还需通过人工进行局部修整。
当出现倒边、塌边、溜肩现象时,支立侧模进行边缘补料修整,用直尺反复检查横坡,小拖布恢复微观构造。对前后施工段摊铺相接处适量修整。对起步摊铺段、与桥面板的结合部以及接头处,采用水准仪抄平,人工利用3cm直尺在边缘修整。摊铺过后的施工缝,可用支模形式,人工补料反复修整使接头处平顺。若混凝土路面已硬化,发现施工接头或局部平整度不满足要求,可在路面摊铺3—10d内,用最粗级磨头的水磨石机研磨到规定平整度。
施工时密切关注路面摊铺效果,及时调控速度、振捣频率、搓平梁及抹平板,以确保面层砂浆表层厚度控制在2mm。
另外注意:当横断面出现多次麻面、拉裂现象,路面有发亮的砂浆条带时,必须检查振捣棒的前仰角,注意它们的深度、位置和大小。多车道摊铺时,若左右卸下了稠度不一致的混合料时,则应分别调整振捣棒的频率,按偏干一侧料设备摊铺速度。出现横向拉裂现象,应从混合料和易性、摊铺速度、振捣频率、挤压板位置与仰角、停顿时间等几方面进行排查。
2. 7 表面裸化
本工程采用AC/CC复合路面结构,水泥混凝土基层之上为6cm沥青混凝土,故要求混凝土表面作裸化处理。
裸化设备配置在摊铺机后,由钢桁架梁悬挂带钢刷的圆盘组成,能自动行走,其上装有控制喷水量和水压的喷水装置。钢桁架梁距砼表面约1. 3m,圆盘可平面旋转,并能自由升降和调整水平。裸化主要靠旋转圆盘上的钢刷刷去混凝土表面的砂浆层,再通过压力水冲刷砂浆层残渣,使裸露出的碎石表面干净无附着物。
祼化设备应行走在坚实轨道上以保证其平稳性。圆盘钢刷与混凝土表面充分接触,以使表面碎石充分祼露。祼化时严格控制喷水量和水压,以免损坏混凝土表面,另外还要考虑混凝土的初凝时间,必要时可进行缓凝设计。
2. 8 养生
水泥混凝土裸化和泌水完毕后立即养生。养生采用一层养生剂+保湿膜+一层养护塑料膜的方法。
养护剂喷洒前先按要求掺配,喷洒应保持均匀,厚度一致,颜色一致,喷洒时注意喷杆的高度和方向。
喷洒的高度和压力应视当时风速而定,一般应高于混凝土表面50cm,并向上成雾状喷洒,注意面板两侧也应喷洒。根据文献[2]内容,我国国内养护剂保水率均在90%以下,达不到一级品标准,故规范要求国内养护剂喷量不少于0.35kg/m²,以形成膜并保证厚度,达到封闭水份之目的。风速较大时加喷一次养护剂。待混凝土形成一定强度并锯缝完成后,在其表面洒一层水,盖上保湿膜和养护薄膜。薄膜覆盖时要加大加宽至少60cm以上,搭接宽度要大于30cm,并在周边和搭接处用砂土以方格的形式将薄膜压住,以防被风吹起。养护期内注意经常检查薄膜覆盖情况,保证覆盖良好。
养生期间原则上严禁一切通行,强度达到40%以上时(约6—8h)方允许人通行,强度达到设计要求并清扫完毕后方可开放交通。
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