重载交通水泥混凝土路面施工工法(部级工法)

'重载交通水泥混凝土路面施工工法中交三公局第一工程有限公司卢明智张爱民叶雄涛王书涛张明云一、前言我国公路水泥混凝土路面建设规模巨大，发展速度很快，水泥混凝土滑模摊铺施工技术，是适合我国国情、有广泛应用前景的新型施工技术。内蒙古准兴重载高速公路设计采用水泥混凝土路面，中交三公局第一工程有限公司承担了准兴重载高速公路6个标段的水泥混凝土路面施工，全部采用了滑模摊铺施工工艺，通过对该工艺的总结提炼，形成本工法。二、工法特点2.1施工效率高不需要安设两侧固定模板，将布料、松方控制、高频振捣棒组、挤压成型滑动模板、拉杆插入、抹面等机构集中在一台可自行的机械上，通过基线控制，一遍成型。最高速度可达3m/min，最大摊铺宽度可达12m。2.2施工质量好采用滑模摊铺工艺，成型路面密实度高，动态平整度优良，外观几何形状准确。2.3改进施工工艺，提高路面平整度从施工工艺角度（布料、混凝土振捣、传力杆插入、路面抹平等方面）分析了滑模摊铺影响水泥混凝土路面平整度的因素，提出了控制措施。对滑模摊铺基准线、搓平梁、模板进行改进，有效提高了路面平整度。三、适用范围本工法适用于各种等级公路、市政道路水泥混凝土路面施工、也可推广应用到机场货场、码头等水泥混凝土路面工程。四、工艺原理滑模摊铺机施工水泥混凝土路面工艺原理的核心是要解决混凝土振捣密实要求较小的振动粘度系数与不塌边较小的坍落度的矛盾。解决此矛盾的关键是加强振捣力，14 延长振动仓前后间距强化夯实作用和加大挤压吨位。首先保证混凝土路面密实不麻面，具有优良的平整度;其次是设置两级布料装置，自动松方高度控制板，超铺角，加长侧模板，采用机械装置打拉杆，保证边部不塌边，并具有良好的横向平整度。五、施工工艺流程及操作要点5.1.施工工艺流程5.2操作要点5.2.1施工机械的配备14 由于国内不生产宽幅的滑模摊铺机，国内施工的宽幅滑模摊铺机全部是2000年以前进口的，较为陈旧，易损、易耗件更换较困难，特别是搓平梁，均有不同程度的磨损、变形，越是宽幅的越是如此。所以，建议在滑模摊铺机选择上优先选用维特根8.5m宽摊铺机。滑模摊铺机在安装、调试时要注意以下几点：（1）支腿油缸及控制液压阀有无泄漏。（2）成型模板及整平梁有无严重磨损与变形。（3）整平梁轴承及侧模板有无严重磨损与变形。（4）超级抹平板有无严重磨损与变形。（5）履带张紧应正常，链板无严重损坏。（6）传感器轴承转动自如，传感管拉力正常。（7）高频振捣棒的数量及安装位置。混凝土拌和楼型号一定要满足滑模摊铺机的摊铺速度要求，即砼拌和楼的产量要满足摊铺机最佳铺装速度的要求。由于滑模摊铺的混凝土出机坍落度只有60mm左右，单缸拌和时间较长，混凝土拌和楼的实际产量只有理论产量的45%左右。根据经验，滑模摊铺机最佳摊铺速度为0.8m左右，因此可以根据待铺路面宽度和单次摊铺宽计来计算每小时所需的混凝土量，保证系数按1.1计。以路面厚度30cm为例，8.5m宽的摊铺宽度最佳配备2台120m3/h型拌和楼；12m宽的摊铺宽度最佳配备2台180m3/h型拌和楼。运输汽车可选择后八轮自卸洗车，要求运输车辆平箱容积在18m3以上，保证运输14m3砼不会溢出。自卸汽车的车厢必须有良好的密封，否则可采用快速泡沫胶进行封堵，保证混凝土在运输过程中浆体不会流出。同时要对后厢盖进行加固。布料设备可选一台轮式挖掘机或装载机辅助布料。5.2.2基准线设置基准线设置可以下图为参考：14 基准线桩固定位置到摊铺面板边缘的横向支距应根据滑模摊铺机侧模到传感器的位置而定，一般2~4履带跨中摊铺，两侧路面边缘宜不小于1m宽度，最小不得小于0.65m。基准线上的标高应为其所在位置的路面边缘高程计入支距横坡高度后，加上设定的架设高度。基准线的横向间距为摊铺宽度加一侧（单线）或两侧（双线）横向支距。双线式基准线的垂直横向线间距应相等，单线式基准线到摊铺边缘间距应相等。基准线桩纵向间距应平面直线段应小于等于10m，圆曲线段视弯道半径大小，一般可为5~7m。在小半径弯道或山区极小半径回头弯道上，内侧宜加密到2.5~5m，外侧宜为3.5~7m；平面缓和曲线段和纵断面竖曲线段宜为5~10m。线桩是控制混凝土路面厚度与线型的，所以线桩要有足够的支撑力，线桩采用圆钢制作，直径为14～16mm，高度一般为60～80cm，基准线桩夹线臂夹口到桩的水平距离宜为30cm。若线桩在水稳上基层上插入，应提前用冲击锤钻孔。线桩上架设导线，一根基准线的最大长度不得大于450m，要有1000N以上的张力和护桩。超过此长度并需要继续摊铺时，应续接基准线，续接方式应通过同一个过渡桩的夹线臂口平顺连接。施工前和施工过程中应经常对导线检测，持续有效的控制摊铺过程中的方向、标高和厚度。滑模摊铺水泥混凝土路面基准线设置精度应符合下表的要求。施工时宜达到规定值，验收时应满足最大允许偏差值的规定。基准线宜在摊铺前一天完成设置。基准线设置好以后，应进行校核复测，并注意防止弯道和渐变段出现差错。滑模摊铺水泥混凝土路面基准线设置精度要求项目规定值最大允许偏差中线平面偏位（mm）1020路面宽度偏差（mm）+15+20面板厚度（mm）代表值﹣3﹣5极值﹣8﹣10纵断高程偏差（mm）±5+10横坡偏差（%）±0.10±0.15左右幅连接纵缝高差（mm）±1.5+914 基准线设置好以后，禁止扰动。摊铺时严禁碰撞和振动。一旦碰撞变位，应立即重新测量设定。基准线接头不得大于1cm。每l00m基准线不得多于2个接头。多风季节施工时，应缩小基准线桩间距。风力达到5~6级时，应停止施工。5.2.3混凝土拌和施工开始及搅拌过程中都应按规定的频率检验坍落度、坍落度损失、含气量、泌水率、混凝土凝结时间、砂石料含水量及混凝土容重等。在炎热的气候下施工，混凝土拌合物从搅拌机出料时的温度应不超过35℃；在寒冷的气候下施工，混凝土拌合物从搅拌机出料时的温度不低10℃，并应加测原材料温度拌合物的坍落度损失率和凝结时间等。混凝土拌合物应均匀一致，不得有未加水的干料、未拌匀的生料和离析等现象，干料和生料禁止用于路面摊铺。搅拌楼每盘之间和两台搅拌楼之间，混凝土拌合物的坍落度允许误差为±1cm。混凝土拌和楼要进行动态标定，就是连续统计、称量拌合站多盘骨料、砂、水泥、水和外加剂的设定值与检查值的偏差进行搅拌站动态称量稳定性评价，同时也是对拌和楼自动修正补偿系统的检测。在混凝土试拌过程中通过坍落度及含气量的试验数据来确定最佳拌和时间，即测量、检测以不同搅拌时间生产的混凝土的工作性、塌落度值、含气量等指标均满足规范要求的最短时间。5.2.4混凝土运输运输车辆车厢内要保持清洁。为了清洗方便，可以在拌和机边部设置一个洗车点，车辆返回排队时可以清洗车厢。在运输过程中车厢顶面混凝土避免出现塌落度损失过大或出现“发白”现象，应在车厢顶部用彩条布遮盖。运输汽车在装料时，车辆要移动三次，要先装车厢前部，再装车厢后部，最后装车厢中部。5.2.5混凝土布料混凝土布料一般采用挖掘机，挖掘机的型号可根据摊铺的宽度选择：摊铺宽度在8.5m左右可选择220型挖掘机即可；摊铺宽度在12.0m左右可选择300型挖掘机即可。并在挖掘机的斗齿上加焊钢板，钢板厚10mm14 左右，以免在布料时破坏下承面。若混凝土路面下设计有防水联结层或洒有粘结层，要采用轮胎式挖掘机布料。混凝土运输车卸料时，必须有专人指挥车辆均匀卸料。滑模摊铺时，机前的最高料位不得高于滑模摊铺机前松方控制板顶面，料位的正常高度应在螺旋布料器叶片最高点以下，亦不得缺料。机前缺料或料位过高时，采用挖掘机适当布料和送料，布料应与摊铺速度相协调。5.2.6滑模摊铺滑模摊铺前首先对现场准备工作进行检查：检查板厚、检查辅助施工设备和机具、检查基层，各项工作准备充分后才能开始正式摊铺。对滑模摊铺机所有机构工作部件进行正确施工位置的初步设定，并将这些正确的施工参数通过试铺固定下来，正式摊铺时根据情况变化进行微调。振捣棒下缘位置应在挤压板最低点以上，横向间距不大于45cm，均匀排列。首次摊铺前，在直线路段采用钉桩或基准线法校准滑模摊铺机挤压底板4角点高程和侧模前进方向。在开始的5m内，必须对所摊铺出的路面标高、边缘厚度、中线、横坡度等技术参数进行复核测量。根据测量结果校准挤压底板摊铺路面的高程和横坡，使误差复核规范要求。机手操作滑模摊铺机应缓慢、匀速，连续不间断摊铺。滑模摊铺速度，根据拌合物稠度和设备性能可控制在0.8～1.0m/min之间。当料的稠度发生变化时，先调振捣频率，后改变摊铺速度，不得料多时追赶，然后随意停机等待，间歇摊铺。摊铺中，机手应随时调整松方高度控制板进料位置，开始应略设高些，以保证进料。正常状态下应保持振捣仓内砂浆料位高于振捣棒10cm左右，料位高低上下波动宜控制在±4cm之内。滑模摊铺机以正常摊铺速度施工时，振捣频率可在6000～11000r/min之间调整。应防止混凝土过振、漏振、欠振。机手应随时根据混凝土的稠度大小，调整摊铺的速度和振捣频率。滑模摊铺机起步时，应先开启振捣棒2～3min，再推进。滑模摊铺机脱离混凝土后，应立即关闭振捣棒。机手应随时密切观察所摊铺的路面效果，注意调整和控制摊铺速度，振捣频率，夯实杆、抹平板位置、速度和频率。14 要摊铺时要注意挤压底板前倾角的设置，以便摊铺机长大陡坡段摊铺时处于良好的工作状态。挤压底板前倾角大小和提浆夯板深度与滑模摊铺机的推进阻力与挤压力大小关系很大，也是横向拉裂与否的关键要素，必须设定在最佳位置，方可正常摊铺。通常，滑模摊铺机在上坡施工，尤其是坡度较大时，为了防止摊铺机过载，宜将挤压底板前仰角适当调小，挤压底板前倾角宜设置为3°左右（但若选用德国威特根的滑模摊铺机，无需设置前仰角）。提浆夯板位置宜在挤压底板前缘以下5～10mm之间。此外，还应适当调轻抹平板压力，以避免抹平板过大的压力将铺好的路面损坏。一般的调节原则是，坡度越大，弯道越小，抹平板的压力应越小；相反，坡度较缓，弯道较大，压力可以适当调高。下坡摊铺施工时，摊铺机的参数调节正好与上坡时的相反，前仰角宜适当调大，并适当调大抹平板压力，以板底不小于3/4长度接触路表面时抹平板压力为宜。在现场摊铺施工中，两侧履带下承面必须平整、有足够的承压力，以避免摊铺机履带偏转。摊铺机的偏转会触动转向传感器，摊铺机处于不断纠正的过程中。而由于时滞性的原因，纠正未能及时响应，所以造成摊铺机左右晃动，严重影响路面的平整度。因此，在滑模摊铺前对下承面进行检查，达不到要求必须提前处理。5.2.7传力杆、拉杆的布设传力杆一般有两种施工方式：前置支架式和传力杆自动插入式。前置支架式是提前根据混凝土路面块板的宽度加工好传力杆支架并固定好传力杆，在混凝土卸料前将支架固定在下承面上。此种施工工艺优点是传力杆定位准确，对路面平整度影响很小，缺点是影响混凝土布料速度，即而影响混凝土摊铺进度。自动插入式就是利用摊铺机上的DBI自动插入系统将传力杆振捣插入路面混凝土中。此种施工工艺优点就是不影响混凝土布料，施工进度快，缺点是影响平整度。尝试在DBI装置后部增设两块3m长、0.5m宽的钢板，钢板厚8mm，与混凝土的接触面积为3m×0.4m，每块钢板上设置两个偏心电机，传力杆（中央拉杆）插入后，启动电机，通过偏心电机带动振动平板对局部混凝土进行补振，以消除因传力杆（中央拉杆）插入后对平整度的影响。平板的有效振动深度选择为板厚的一半，以确保附加振动不影响传力杆的姿态，对提升路面平整度效果明显。14 当采用DBI自动插入系统插入传力杆时，要提前根据路面板块的长度来调整DBI自动插入的间距，并在摊铺前验证传力杆的插入间距。采用全幅宽的摊铺机进行施工时，拉杆采用机械插入；非全幅宽的摊铺机进行施工时，外侧的拉杆可采用人工插入。人工插入拉杆时，要在人工局部修整混凝土路面前进行。拉杆在靠近传力杆时，应取消拉杆，以避免拉杆和传力杆冲突。并保证拉杆距离横缝至少45cm，距传力杆至少15cm的距离。5.2.8混凝土养生混凝土路面养生采用专用混凝土养护剂。混凝土养护剂是一种覆盖、喷洒或涂刷于混凝土表面，具备足够的养生保水功能，但不影响混凝土性能的饱水膜材和悬浮物乳液，它们能在混凝土表面形成一层连续的基本不透水的密闭养生薄膜。在混凝土抹面拉毛之后，应立即喷洒液体养生剂进行养生。喷洒养生剂的厚度应足以形成完全封闭的薄膜；喷洒应均匀，成膜厚度应一致；喷洒后的表面不得有颜色差异；喷洒时间宜在表面混凝土泌水完毕后进行；喷洒高度宜控制在0.5～1m。待混凝土表面的砂浆开始初凝时，马上覆盖0.04～0.06mm厚塑料薄膜，塑料薄膜重叠20～30cm，上用专用的网绳网住，以免被风吹起，引起混凝土表面收缩产生裂缝。在混凝土路面切完假缝后，将路面清扫干净后采用复合双层保湿养护膜进行履盖养生，养生期为14天。5.2.9切缝及刻槽决定切缝时间经验的方法是记录混凝土表面的温度（或者远红外、或用手感觉），当路表温度开始下降时，是一个比较合理的切缝时机。由于混凝土内部拉应力急剧增加，为了尽早释放混凝土内部应力，可以每隔一道横缝先进行一次切缝，待所有横缝切好后，再补充切剩余部分。14 在全断面摊铺时，由于横向断面较宽，所以应注意纵缝的切割，否则会出现不规则纵向断裂。可以先横向切缝，后纵向切缝，但两者时间间隔应尽量短。在扩缝完成后，必须对缝用高压水流清洗，并用钢丝刷进行二次清洗，最后再用高压空气吹。在确保混凝土干燥后，才能灌缝。刻槽时应注意，在横向接缝、真假纵缝两侧按设计留出一定的距离。刻槽应早于灌缝，尽早刻纹以避免混凝土后期强度较大，对刀头的磨耗加大。同时为了减少污染，必须采用吸尘器将刻槽的水泥浆吸出路面外，并用清水清洗路表。当板块不规则时或弯道处，此时应采用人工刻纹机进行人工小机械刻槽的优点是可以根据缩缝两头的距离，中间多余的尺寸可以平均划分（如下图所示）。填缝前，应采用压缩水和压缩空气彻底清除接缝中砂石及其它污染物，确保缝壁及内部清洁、干燥。填缝料的灌注高度，夏天宜与板面齐平，冬天宜低于板面1~2mm。填缝必须饱满、均匀、连续贯通。填缝料应与缝壁粘结好，不开裂，不渗水。常温施工式填缝料的养生期，冬季宜为24h，夏季宜为12h在填缝料养生期内（特别是反应型常温填缝料在固化前），应封闭交通。六、材料和设备6.1材料6.1.1水泥路面混凝土设计中水泥优先选用道路专用水泥。6.1.2碎石碎石采用4.75~26.5mm的连续级配，而不宜采用4.75~31.5mm14 连续级配。由于粒径越大，比表面积越小，其与砂浆的粘结面积相应要小，其粘结力要低，混凝土的弯拉强度也低，且混凝土的均质性差，大粒径的碎石容易滚出来，造成混凝土拌和物离析。其它技术要求如下表所示：碎石技术要求序号项目技术要求1石料强度≥3级2压碎值≤16％3针片状颗粒含量≤15％4泥土杂质含量（冲洗法）≤1％5硫化物及硫酸根含量≤1％6有机物含量（比色法）不深于标准溶液的颜色6.1.3砂砂在整个配比中的地位往往被人忽视，但砂的质量好坏直接影响用水量的多少，从而决定水泥的用量，一般砂的级配宜满足II区级配要求，其中2.5mm筛孔的累计筛余量不得大于15%，0.315mm筛孔的累计筛余量宜在85%～92%。6.1.4水搅拌及养护用水中的有害杂质含量应符合下述规定：①硫酸盐含量（按S04-2计）小于2.7mg/cm3；②含盐量不得超过5mg／cm3；③pH值不得小于4；④不得含有油污。⑤海水不得作为混凝土拌和用水。6.1.5粉煤灰滑模施工技术由于取消了固定模板对混凝土的工作性提出了更高的要求，要求新拌混凝土经过摊铺振捣后具有良好的可塑性、可滑性和可模性，而达到此要求最经济有效的方法是在混凝土中掺加粉煤灰。6.2机械设备组合机械设备的选配应满足“性能先进适用、生产能力匹配、施工稳定高效”的要求。机械设备组合详见下表：混凝土路面滑模摊铺施工主要机械组合统计表14 序号机械设备名称型号技术参数数量备注1滑模摊铺机SP850（SP1600）最大摊铺宽度8.5m（16.0m）1台2混凝土拌和楼120（180）理论每小时产量240m3/h（360m3/h）2台3自缷汽车18m310台（14台）4装载机ZL503台（4台）5挖掘机220型（320型）1台6水车10000L3台7切缝机7.5KW6台8刻纹机10KW6台9灌缝设备2套10钢筋加工设备1套11发电机300KW1台12发电机50KW2台13全站仪3S1台14水准仪2台附注：上表型号和技术参数两列中括号中的数据为施工现场采用12m宽的摊铺机施工时所需要的施工机械的型号和数量七、质量控制质量控制及验收标准详见下表：14 水泥混凝土面层实测项目项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率权值1弯拉强度（MPa）在合格标准之内按附录C检查32板厚度代表值-5按附录H检查，每200m每车道2处3合格值-103平整度σ（mm）1.2平整度仪：全线每车道道连续检测，每100m计算σ、IRI2IRI（m/Km）2.04抗滑构造深度（mm）一般路段不小于0.7，特殊路段不小于0.8且不大于1.2铺砂法：每200m测1处25相邻板高差（mm）2抽量：每条胀缝2点；每200m抽纵、横各2条，每条2点26纵、横缝顺直度（mm）10纵缝20m拉线，每200m4处；横缝沿板宽拉线，每200m4条17中线平面偏位（mm）20经纬仪：每200m测4点18路面宽度（mm）±20抽量：每200m测4处19纵断高程（mm）±10水准仪：每200m测4个断面110横坡（%）±0.15水准仪：每200m测4个断面1在混凝土路面摊铺后，要及时检测、记录已完工程的数据，并要进行数理统计，根据统计的数据对施工的一些参数进行修正。八、安全措施8.1根据滑模机械化施工特点，做好安全生产和保卫工作。施工前，施工单位应对员工进行安全生产教育，树立安全第一的思想。8.2滑模施工安全生产规定8.2.1在搅拌站的拌和锅内清理粘结混凝土时，必须有两人以上，方可进行，一人清理，一人值守操作台。14 8.2.2运输车辆后退时应鸣警报，并有专人指挥和查看车后。8.2.3施工中，在滑模摊铺机的支腿臂、抹平板上严禁站人。夜间施工，在滑模摊铺机上应有明亮的照明和明显的示警标志。8.2.4施工中所有机械设备禁止机手擅离操作台，严禁用手触摸或用工具处理正在运转的机（构）件。8.2.5严禁在水泥路面滑模摊铺机及相关机械设备上吸烟和使用任何明火。8.3交通安全交通繁忙的路口应设立标志，并有专人指挥。夜间施工，路口及基准线桩附近设置警示灯或反光标志，专人管理灯光照明。8.4用电安全施工机电设备应有专人负责保养、维修和看管，确保安全生产。施工现场的电线、电缆应尽量放置在无车辆、人、畜通行部位。8.5安全防护现场操作人员必须按规定配戴防护用具。有毒、易燃的燃料、填缝材料操作时，其防毒、防火等应按有关规定严格执行。九、环保措施现场文明施工的程度直接关系到企业的形象，为保证工程施工文明有序，拟采取如下措施：9.1料场内砌筑排水沟，形成排水系统，保证料场内不积水。9.2现场文明施工由一名副经理分管。对施工便道定时洒水，保持便道湿润，使产生的灰尘减至最低程度。运输车辆要加棉被覆盖，以达到保温防尘的目的。9.3工地适当位置处设标牌，示出工程施工现场总平面图，标明工程名称、施工单位、工期、工程主要负责人姓名和监督电话，自觉接受社会监督。9.4现场施工应注意使工作面尽量平整，各种料具堆放整齐，工程完成后应对现场进行清理，做到“工完料尽场地清”。十、效益分析10.114 该工法与传统的简易摊铺机械施工方法相比，可以不用侧模板，同时可以节约水泥5%左右，节约劳动力50%左右。按着施工现场当地的单价综合测定，其综合造价可以节约25元/m3左右。10.2工程进度快。随着摊铺机操作技能的熟练而逐渐加快了工程进度，其摊铺速度由试摊铺的0.6m/min提高到正式摊铺的0.8m/min，比传统施工工艺的进度提高20%左右。10.3工程质量得到提高。较传统施工工艺的施工质量，平整度提高30%左右，断板率减少40%左右。十一、应用实例内蒙古准格尔至兴和煤炭运输公路是内蒙古西部地区煤炭外运的一条重要通道，全长266.5Km。全线采用双向五车道（重载方向三车道，轻载方向两车道）高速公路标准建设，设计速度为100km/h，路基宽度为27.75m，路面为混凝土路面。其中准兴A13、A23、A24、A25、A29、A30标段为中交三公局第一工程有限公司承建。路面施工全部采用滑模摊铺施工，平均有效工作日进度386m（半幅全宽），路面各项检测指标满足规范要求。14'