公路水泥混凝土路面滑模摊铺施工工艺工法(全面)

公路水泥混凝土路面滑模摊铺施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-LJL米-0608-2011
第四工程有限公司文启军
1 前言
1.1 工艺工法概况
水泥混凝土路面具有强度高,稳定性好,耐久性好,使用寿命长,日常养护费用少等许多优点.滑模施工是水泥混凝土路面施工的先进施工技术,具有高度自动化、高速度、能很好的控制路面施工质量和各种技术指标的优点.因此,滑模摊铺在高等级混凝土路面中应用日渐广泛.
1.2 工艺原理
滑模是混凝土浇筑时所用模板中的一种,它安装在摊铺机上并随着摊铺机的移动可沿水平方向、斜坡方向或垂直方向渐渐滑动,并与摊铺机的布料、振捣、抹平切缝系统一起,边摊铺、振捣,边脱模,形成密实、平整、形状符合要求的混凝土路面.
2 工法特点
滑模摊铺施工是集计算机、自动控制、精密机械制造、现代混凝土科学和高等级公路工程技术于一体,具有操作灵活简便、高度自动化、高速度、施工质量能得到保证等优点.
3 适用范围
本工法适用于高等级公路、城市道路、机场跑道和停机坪等水泥混凝土路面滑模摊铺施工作业.
4 主要引用标准
《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1;
《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTG F30;
《公路工程集料试验规程》JTG E42;
《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30;
《民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范》米H5006;
《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规范》JTJ/T037.1.
5 施工方法
合理选择路面混凝土的原材料、配合比,经过集中拌和后运输至施工现场,在
大型自动滑模摊铺机(一套滑模摊铺设备一般有前置的松方控制布料及螺旋分料器、中置振捣系统、自动传力杆、拉杆插入装置、后置的振动挫平梁、自动抹平梁组成)的配合下,实现混凝土路面摊铺、振捣、整平等施工过程的全部机械化和快速化,形成的具有强度高、刚度大、稳定性、耐久性好以及抗弯拉性能强等特点的水泥混凝土路面.
6 工艺流程及操作要点
6.1 工艺流程
公路水泥混凝土路面自动滑模摊铺施工的工艺流程见图1.
图1 混凝土路面滑模摊铺施工工艺流程图
6.2 操作要点
6.2.1 施工准备
(1)开工前对设计图纸进行复核,熟悉施工技术规范,编制施工组织设计.
(2)全线联测复核水准点、导线点.以保证施工过程中路面结构符合设计的高程、厚度和平面位置要求,并恢复线路中桩及边桩.
(3)编制专项施工方案 ,并由项目技术负责人到技术人员,技术人员到班组长,班组长到操作工人进行三级技术、安全、环保、质量交底.
(4)检查下承层的高程,平整度、宽度、弯沉等指标是否符合设计和规范要求,对不符合要求的进行重新整修直至检验合格为止.仔细检查下承层边部质量,对于局部软弱部位要进行换填处理,整平压实.对整个施工工作面的基底进行全面清扫,清除基层表面的浮土、砂石等杂物.
(5)混凝土拌合站布置要完成三通一平的工作,进出场道路必须硬化处理,防止机械车辆行驶对材料的污染.堆放材料的场地要硬化,场内布置要考虑具有石料冲洗排水的功能,不同料堆之间要砌墙隔离,防止混料现场,对于细集料必须采用覆盖措施.
(6)接入现场的施工用电布局合理、规范,符合用电安全规范要求.拌合站设备安装调试就位,并存有可供10～15天使用的原材料,配合比设计满足设计及规范要求并通过监理单位审批.
(7)摊铺基准线桩固定位置距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距两侧路面边缘不宜小于1米,最小不得小于0.65米.纵向直线段应不大于10米,圆曲线段视弯道半径大小 ,一般可为5～7米.基准线必须张紧,每侧基准线应施加不小于1000N的拉力.张紧后基准线上的垂度不应大于1.0米米,基准线应先张紧,再扣进夹线臂槽口.
滑模摊铺水泥混凝土路面基准线设置精度应符合表1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.
表1 滑模摊铺水泥混凝土路面基准线设置精度要求
6.2.2试验段施工
正式摊铺水泥混凝土路面前,铺筑长度不小于200米的试验段,高速公路、一级公路宜在主线外进行试验路段的摊铺.路面厚度、摊铺宽度、基准线设置、接缝设置、钢筋设置等均应与实际工程相同.试验路段分为试拌及试铺两个阶段,
通过试验段施工应达到下述目的：
(1)试拌检验搅拌性能及确定合理搅拌制度 ;试铺检验滑模摊铺系统全部主要机械的性能和生产能力,检验机械种类、数量、实际生产能力配套及组合的合理性.提供主要机械性能和生产能力检验结果和改进措施.
(2)通过试拌确定搅拌楼上料速度 ,拌和容量,搅拌均匀所需时间,新拌混凝土坍落度、振动粘度系数、含气量、泌水量、离析性和生产使用的混凝土配合比.
(3)通过试铺确定基准线设置方式,滑模摊铺机的适宜工作参数,包括摊铺速度、振捣频率调整范围、夯实杆深度和频率、挤压底板前仰前度设置、超铺角度设置、侧模板可调整方式和位置、中间和侧向拉杆打入情况、振动搓平梁的设置位置、自动抹平板位置和压力等.
(4)使全体工程技术、施工及设备操作人员熟悉并掌握各主要机械正确的操作要领和所有工序、工种正确的施工方法,检验全套施工工艺流程.
(5)检验确定人工辅助施工的修整机具、工具、模具种类和数量,发电机、电焊机、钢筋工、混凝土工、拉毛方式及劳动力数量和定员位置等.按施工工艺要求确定施工组织形式和人员编制.
(6)检验通讯及生产调度指挥系统,确定施工管理体系.
6.2.3混凝土拌和与运输
(1)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、泌水量、混凝土凝结时间、砂石料含水量及混凝土容重等.按标准方法预留规定数量的弯拉强度试件.在寒冷或炎热气候下施工,混凝土拌和机出料时的温度应分别控制在不低于10℃及35℃,并应加测原材料温度、拌和物的温度、坍落度损失率和凝结时间等.
(2)混凝土拌和物应均匀一致,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.试拌及滑模摊铺时的坍落度 ,应按最适宜滑模摊铺的坍落度值加上当时气温下运料所耗时间的坍落度损失值确定.塌落度范围18S～32S,采用维勃仪测定.
(3)最短搅拌时间应根据拌和物的粘聚性、均质性及强度稳定性由试拌确定最短搅拌时间.一般情况下,单立轴式搅拌机总拌和时间为80～120s;双卧轴式搅拌机总拌时间为30s、35s在保证拌和物质量的前提下,应科学编制搅拌计算机程
序,合理压缩搅拌时间,以增加滑模混凝土的产量.
(4)应根据施工进度、运量、运距及路况,及规范规定配备车型和车辆总数.总运力应比总拌和能力略有富余.滑模摊铺施工要求连续不间断工作 ,保证施工过程中的连续性,拌合楼、运输车辆、摊铺机械的生产能力和工作状态必须保持稳定和配套.
(5)运输到现场的混凝土拌和物的坍落度有所损失,但必须适宜滑模摊铺.摊铺完毕允许最长时间,应根据气温及摊铺现场拌和物达到规定的工作性历时确定,混凝土拌和物从搅拌机出料到运输、摊铺完毕的允许最长时间应符合表2的规定.
表2 混凝土拌和物运输、摊铺完毕允许最长时间
(6)运送混凝土的车辆,在装料时,应防止混凝土离析,每装一盘料应挪动一下车位,卸料落差高度不得大于2米.驾驶员必须了解拌和物的运输、摊铺完毕的允许最长时间,超过摊铺允许最长时间的混凝土不得用于路面摊铺.
(7)混凝土运输过程中要防止漏浆、漏料和污染路面.烈日、大风、雨天和冬季施工,应遮盖自卸车上的混凝土.运输车辆在每次装混凝土前,均应将车厢清洗干净并洒水湿润.
(8)使用自卸汽车运输混凝土时,最大运输半径不宜超过20千米.
6.2.4 滑模摊铺
(1)松铺高度控制板控制
控制松铺高度控制板或进料门的依据是振捣仓内的料位高度 .振捣仓内料位过高,摊铺机阻力大 ,振捣排气效果差,所摊铺路面的密实度变差;仓内料过低,挤压板供料不足,形不成挤压作用,路面缺料,出现缺料坑,无法继续施工.在摊铺过程中应严密监控和随时调整松方控制板的高度 .
(2)摊铺行进速度
摊铺过程中,摊铺机应缓慢、匀速、连续不间断地作业,摊铺行进速度宜控制在1～2米/米in之间,振捣频率可在6000～11000r/米in之间调整,一般采用
9000r/米in左右,应防止混凝土过振或漏振、欠振现象.在振捣棒与混凝土完全接触时,立即开动振捣棒;停机时应立即关闭振捣棒.
同时,操作手应根据新拌混凝土的稠度大小 ,调整摊铺的速度和振捣频率.当新拌混凝土显得偏稀时,应适当降低振捣频率,加快摊铺速度 ,最快摊铺速度控制在1.5～2米/米in以内,最大不得超过2米/米in,最小振捣频率不得小于6000r/米in;当新拌混凝土偏干时,应适当提高振捣频率,最大不超过11000r/米in,并先开启振捣棒再起步.摊铺机离开工作面后,应立即关闭振捣棒.为防止振捣棒空载振动而烧毁振捣棒,严禁振捣棒在水泥混凝土外面振动,同时要随时观察每个振捣棒的振动情况.
(3)安装传力杆(DBI装置的使用)
传力杆是保证水泥混凝土路面的质量及寿命的重要措施,其原理见图2.DBI(Dowel Bar Inserting Set)即传力杆自动打入施工技术：利用传力杆自动打入装置(见图3)在滑模摊铺机推进过程中将传力杆植入水泥混凝土路面中,能够极大提高传力杆的工作效率.
开始摊铺后,人工将传力杆按一定顺序排放在布料小车的料槽内,然后手动启动小车卷扬机,小车便从DBI一侧沿着滑动轨道,滑动到另一侧.在滑动过程中,传力杆便自动落入卡槽内.启动另一侧卷扬机收回小车,进行下一循环的布料.另外,DBI配备有手动系统,可以在试机或不连续作业时,进行手动作业,即人工将传力杆放置在卡槽内.
图2-1设传力杆图2-2未设传力杆
传力杆的表面应涂防锈漆(见图4),保证传力杆在混凝土内能自由滑动,避免应力锁死导致开裂.同时,还应避免传力杆安装偏差过大 ,偏差过大将造成传荷能力降低和应力锁死.DBI施工时应对传力杆位置进行标记,避免后续切缝引起的传力杆偏差.
图3 DBI 装置 图4 传力杆涂防锈漆
传力杆和胀缝板设置精度 应符合表3的 要求
表3 传力杆及胀缝板安装精度 技术要求
项
目
技术要求(米米) 测量位置 传力杆端上下左右偏斜误差
≤10 在传力杆两端测量 传力杆在板中心上下左右误差
≤20 以板面为基准测量 传力杆沿路面纵向前后偏位
≤30 以缝中心线为准 胀缝板倾斜误差
≤20 以板底为准 胀缝板的 弯曲和位移误差 ≤10 以缝中心线为准
注：胀缝板不允许混凝土连浆,必须完全隔断.
应有专人观察DBI 工作后传力杆是否全部完全打入,如有传力杆裸露在混凝土外,则在搓平梁搓平之前尽快拔除该传力杆.传力杆插入后,传力杆周边的 混合料不能及时填补缝合时,必须进行人工修复.
(4)自动抹平板
施工自动抹平板(见图5)有利于消除表面上的 小 气泡及石子拖动带来的 小 缺陷,并能起到部分提浆作用,保证了
路面有优良的 纵向平整度 .施工时应
根据路面纵坡的 变化随时调整自动抹
平板压力.自动抹平板在没有长侧模保
护的 摊铺机上,是不能抹面到边的 ,若
太靠近边沿,在摊铺弯道时会将路面压
垮,一般到边界要留30厘米左右,压力较
大 时,边界部分会推挤隆起,需要专人修整.
(5)混凝土路面板的 修整
图5 自动抹平板
对表面上少量局部麻面和明显缺料部位,应在挤压板后或搓平梁前,最迟在抹平板前表面补充适量砂浆,由搓平梁和抹平板机械修整.抹平过的路面,必须再拖麻袋片处理,以获得良好的构造纹理.
6.2.5 切缝及填缝
(1)切缝
横向缩缝、施工缝上部的槽口,应采用切缝法施工.切缝方式有全部硬切缝、软硬结合切缝和全部软切缝三种.采用哪种切缝方式视施工地区下午1～3时最高温度与凌晨1～3时最低温度的温差决定.
表4 施工气温与防止断板应采用的切缝技术
度时积：自拌和起算的混凝土平均温度与延续时间的乘积.
前后连接摊铺,对先摊铺好的混凝土板沿切缝已断裂的地方,应做上记号.后摊铺路面切缝时,已断开的缩缝应提前软切缝.纵向缩缝可全部硬切缝,最长时间不宜超过48h.尽可能早切缝,采用软切缝工艺,软切缝深度不应小于60米米或达到1/3板厚.硬切缝深度不应小于1/3～1/4板厚,最浅不小于70米米,填缝深度 25～30米米.切缝机刀片应与机身中心线成90°,并与切缝线成直线,切缝后应尽快灌注填缝填料.
(2)填缝
混凝土板养生期满后,缝槽口应及时填缝.采用常温施工式或加热施工式填缝料填缝,应符合下列规定：
1)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.
2)当使用常温施工式聚(氨)酯和硅树脂等填缝料时,将两组份材料按1h所需灌缝量混合均匀,并应随拌随用.当使用加热施工式填缝料时,将填缝料加热至规定温度 ,加热过程中应不断搅拌均匀,将填缝料熔化并保温使用.
3)灌注填缝料必须在缝槽口干燥清洁状态下进行,缝壁检验擦不出灰尘为可灌标准.适宜的缩缝填缝形状系数应在2～4之间,填缝灌注深度宜为2～3厘米.高速公路、一级公路应使用专用工具,先挤压填入多孔泡沫塑料柔性背衬材料,再填缝.填缝料的灌注高度 ,夏天宜与板面齐平,冬天宜低于板面1～2米米.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.
4)常温施工式填缝料的养生期,冬季宜为24h,夏季宜为12h;加热施工式填缝料的养生期,冬季宜为2h,夏季宜为6h.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.
6.2.6 表面刻槽
表面刻槽以改善混凝土路面表面纹理, 增加抗滑性, 降低轮胎与路面噪声.
(1)表面拉毛处理
拖麻袋片技术使路面产生细观纹理构造(见图6),增加摩擦,产生的路表纹理比较浅, 轮胎与路面相互作用产生的磨耗经常会使混凝土路面表面功能特性降低.
硬刻槽是用金刚石锯片除去硬化水泥混凝土路面表面浅层混凝土而形成良好的路表构造的混凝土路表处理方式(见图7).
图6 拖麻袋片增加表面细观构造图7 金刚石锯片硬刻槽
(2)表面刻槽
1)最佳刻槽时间,一般路面强度达到标养28d强度的 40% (养生2d～3d之间)作为刻槽的最佳时间.
2)相邻面板在刻槽时保持槽沟连贯, 施工时先划出标线或先挂线再施工, 机械操作人员必须随时控制机械, 确保刻槽的顺直.
3)施工推荐采用16 片刀头的刻槽机进行刻槽.为降低汽车行驶噪音,推荐采
用不等间距刻槽的方式,锯片间距可采用24-32-18-24-32……循环的方式进行组合.槽宽4～6米米,深3～5米米,刻槽完成后用高压水枪将残余物清洗干净.
6.2.7 路面养生
初期养生时,修边及抹面完成后,应以最快速度使用保湿膜、土工布、麻袋、草袋、草帘等覆盖并均匀洒水湿润,保持混凝土表面始终处于潮湿状态,并由此确定每天的洒水次数.
昼夜温差大于10℃以上地区或日平均温度小于5℃施工的混凝土路面应采取保温保湿养生措施.
养生时间应根据混凝土弯拉强度增长情况而定,当大于等于设计弯拉强度的 80％时,可停止养生.一般养生天数宜为14～21d,高温天气不应少于14d,低温天气不应少于21d.掺粉煤灰的水泥混凝土路面,最短养生时间不宜少于28d.
6.2.8 施工气候条件
混凝土路面铺筑期间,应注意收集当地天气预报资料,遇有影响混凝土路面施工质量的天气时,应暂停施工或采取必要的防范措施.
(1)降雨天气禁止施工水泥混凝土路面.
(2)不宜采用低温施工,当昼夜平均气温连续5d低于5℃及,夜间最低气温低于-3℃时,不得施工.
(3)混凝土道面应尽量避免在干热及大风天气中施工.风速大于10.8米/s时必须停止施工.
(4)现场气温高于40℃或混凝土拌合物摊铺温度高于35℃时,必须停工.
7 劳动力组织
水泥混凝土路面自动滑模摊铺施工所需的劳动力见表5,具体可根据工程规模、工期等情况进行调整,以满足施工略有富余为原则.
8 主要机具设备
水泥混凝土路面自动滑模摊铺施工所需的主要机具设备见表6,具体可根据工程规模、工期等情况进行调整.
9 质量控制
9.1 易出现的质量问题
9.1.1水泥混凝土配合比的设计和生产控制.
9.1.2厚度、平整度、密实度不满足设计要求.
9.1.3运输及摊铺过程中混合料离析.
9.1.4裂缝、粘浆、蜂窝、麻面等外观缺陷.
表5 每班主要劳动力配备
表6 主要机具设备表
9.2 质量保证措施
9.2.1 水泥、钢材等主要材料应使用合格产品,并且应符合《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30)规范及设计的要求,分项分批次进行抽样检验.
9.2.2 严格控制混凝土拌合物坍落度、和易性,防止运输过程失水、离析.运输车辆车厢干燥时,需用水湿润,遇大风天气需加帆布覆盖.
9.2.3水泥混凝土的品质是滑模摊铺技术的关键,必须保证混凝土和易性良好,无泌水、松散等不良现象,才能保证混凝土拥有良好的工作性能.
9.2.4 滑模机摊铺过后,对于出现倒边、塌边、积浆、溜肩现象的地方,及时支侧模,人工边缘补料、修整,并用3米直尺反复检查横坡.
9.2.5 滑模摊铺机起步接头处理时,摊铺机后退进入上一工作面的混凝土板
中,使人工作业面达到最小范围,但要注意防止摊铺机在起步时压坏端头混凝土.
9.2.6 滑模摊铺挤压力是靠底板的前仰角和整机自重联合实现,在滑模摊铺机吨位给定条件下,前仰角大 ,进入挤压底板的料多,混凝土路面上受到的挤压力就大 ;前仰角过小 ,挤压力不足,密实度不够.对于一定的混凝土稠度而言,必须在试验段施工中摸索并确定最佳前仰角.
9.2.7 摊铺中应经常检查振捣棒的工作情况,发现路面在横断面某处多次出现麻面或拉裂现象,表示该处的振捣棒或前仰角出了问题,必须停机检查,更换该处的振捣棒或调整前仰角位置.
9.2.8 在摊铺车道路面时,若左右卸了不一致的混凝土时,摊铺速度应按偏干一侧设置,并应将偏稀一侧的振捣棒频率迅速调小 .
9.2.9 滑模摊铺路面出现横向拉裂现象时,应检查拌合物局部或整体是否过干硬、离析、骨料粒径过大 ;或在该部位摊铺速度过快,振捣频率不够,混凝土未振捣液化而导致拉裂,应降低摊铺速度 ,提高振捣频率.
9.2.10 混凝土面出现砂眼、麻面,应在刮尺刮除后,立即将粗糙骨料部位补原砂浆,再用抹尺进行抹平,最终收面量,用小抹刀细心操作,一般可消除.
9.2.11 水泥混凝土路面面层施工必须满足《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1)的相关规定要求,见表7.
10 安全保证措施
10.1安全风险分析
10.1.1拌和站及施工现场防火、用电等安全风险.
10.1.2各种机械设备操作安全,车辆行驶交通安全.
10.1.3混凝土拌和站安全及生产人员身体健康风险.
10.1.4夏季高温施工防暑安全.
10.2 安全保证措施
10.2.1应制订搅拌楼、发电机、运输车、滑模摊铺机、三辊轴机组等大型机械设备及其辅助机械(具)的安全操作规程,持证上岗,并在施工中严格执行.
10.2.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置,并完善布置各种安全标识.
10.2.3运输车辆应鸣笛倒退,并有专人指挥和查看车后.
10.2.4施工现场必须做好交通安全工作.交通繁忙的路口应设立标志,并有专人指挥.夜间施工,路口、模板及基准线桩附近应设置警示灯或反光标志,专人管理灯光照明.
表7 水泥混凝土面层质量标准
注：表中σ为平整度仪测定的标准差;IRI为国际平整度指数.
10.2.5摊铺机械停放在通车道路上,周围必须设置明显的安全标志,正对行车方向应提前200米引导车辆转向,夜间应以红灯示警.
10.2.6 施工机电设备应有专人负责保养、维修和看管,施工现场的电机、电线、电缆应尽量放置在无车辆、人、畜通行部位,确保用电安全.
10.2.7现场操作人员必须按规定配戴防护用具.使用有毒、易燃的燃料、填缝料、外加剂、水泥或粉煤灰时,其防毒、防火、防尘等应按有关规定严格执行.
10.2.8施工人员应穿戴好劳动保护用品,夏季高温施工环境,应采取防暑降温措施.当摊铺现场气温达30℃及以上的施工,属于高温施工.高温施工宜避开中午施工,尽量安排在早晨、傍晚或夜间施工.
11 环境保护措施
11.1施工现场设置清晰、齐全的标志、标牌,施工机械作业现场设有专人指挥,施工现场、施工便道路容路貌整洁有序.
11.2搅拌楼、运输车辆和摊铺机的清洗污水不得随处排放;每台搅拌楼宜设置清洗污水的沉淀池或净化设备,车辆应在有污水沉淀或净化设备的清洗场进行清洗.
11.3废弃的混凝土、基层残渣及机械设备的修理残渣和油污等废弃物应分类集中堆放或掩埋.
11.4搅拌场原材料和施工现场临时堆放的材料均应分类、有序堆放.施工现场的钢筋、工具、机械设备等应摆放整齐.
11.5 加强施工现场材料的运输管理,严防运输过程中出现漏、洒现象,施工道路应及时维修确保道路平整、畅通,并及时洒水以减少扬尘.
11.6 使用机械设备的工艺操作,尽量减少噪声污染,施工场地的噪声应符合有关规定.
12 应用实例
12.1工程简介及施工情况
吉林至黑河高速公路北安至黑河段工程土建工程是吉黑高速北段A4标段(K70+000～K98+000)跨越小兴安岭北部区域气候寒冷湿润,冬季寒冷漫长,夏季温和短促,年平均气温-1.3～0.4℃,极端最高气温35.2℃,极端最低气温-48.1℃.年均降水量在491～540米米之间,多集中于夏季6～8月,约占全年总降水量的61～67%.全标段28千米水泥混凝土路面,单幅面层宽10.5米,厚26厘米.
12.2工程结果评价
水泥混凝土路面滑模摊铺设备先进、自动化程度高、施工质量及进度有保证.通过滑模摊铺,路面水泥混凝土面层施工取得了日平均摊铺600米(宽8.25米)的施工进度,同时保证了施工质量,提前完成了业主节点工期要求,并获得业主贺信表扬,路面工程于2010年4月开工,完工.为公司赢得了社会效益,同时也培养了一批混凝土路面滑模施工的技术管理人员.。