【摘要】 随着交通运输向大型重载高速发展,高效滑模摊铺技术在高等级公路水泥混凝土路面施工中得到广泛应用,大量的工程实践表明,其施工工艺技术直接影响水泥混凝土路面的技术性能和使用寿命。为此,水泥混凝土路面滑模摊铺施工必须结合工程实际从施工准备、施工技术、质量控制及交工验收等方面加强和创新技术能力和管理水平,切实保障高等级公路水泥混凝土路面的建设质量。

    1 前言

    我国在1986年首次引用滑模摊铺机及施工技术，其机械设计、施工技术和质量控制日益成熟，从根本上提高了刚性路面的施工技术能力和管理水平。

    当前我国水泥混凝土路面发展迅速，且交通运输向大型重载高速发展，客观上要求加快施工速度，提高施工质量，降低工程造价。因此，在大规模的水泥混凝土路面施工中，采用机械化程度高的滑模摊铺施工技术势在必行。大量实践表明，高等级公路水泥混凝土路面大型滑模机械施工工艺技术直接影响其施工质量和使用性能。本文结合广西河池(水任)至南宁公路建设项目(世界银行贷款项目)阐述高等级公路水泥混凝土路面滑模摊铺施工技术和质量控制。

    2 刚性路面滑模施工准备

    2.1施工组织设计

    水泥混凝土路面的施工方案与方法可通过施工组织设计来反映。作为高等级公路，其施工组织需在调查研究的基础上，从完成计划目标、保证工程质量、降低资源成本等方面，以连续性、协调性、均衡性、经济性为原则，综合人员、材料、机械、方法、环境等因素，拟定最可行、最适用、最经济的施工方案和施工方法。

    2.2材料选择与质量控制

    2.2.1原材料

    水泥混凝土路面的原材料包括：水泥、碎石、砂、水、外加剂等，要通过试验合理选择，对已选备好的材料按规定抽样检测。

    1.水泥

    高弯拉强度混凝土路面，采用广西红水河52.5级水泥，强度高、干缩性小、抗磨性与耐久性好。试验测得其物理力学性能指标见表1。各项指标均符合国家标准和行业标准的要求。

    2.粗骨料^[5] 

    粗集料按照就地取材的原则，采用沿线石灰岩机加工碎石，粒级为5～31.5mm，质地坚硬、洁净，其密度、含泥量、针片状含量及级配等均满足规范要求，试验测得的物理力学性能指标见表2、表3。

          3.细骨料^[5] 

    所用细骨料的级配、密度、含泥量、有害物质含量等应满足规范要求。试验测得的物理力学性能指标见表4、表5。 

 4.外加剂

 为改善混凝土的技术性质，选择江西NF2000复合型高效减水剂，在其制备过程中加入达到减水、调凝、含气和早强作用。试验测得的物理力学性能指标见表6，其质量符合国家标准和行业标准。  

     5.水

混凝土拌和采用饮用水或洁净的天然水，其水质合格。

    2.2.2复合材料

 高等级公路的刚性路面采用f_r≥5.0MPa的高弯拉强度混凝土，通过配合比设计，准确各组成材料的单位用量，并通过掺外加剂，增强了面板的抗裂能力。施工现场严格控制混凝土原材料的计量精度：水、水泥和外加剂不超过±0.5%，粗细骨料不超过±1%；确保混凝土施工配合比与试验配合比一致。

 根据原材料性能、配合比试验结果、以及施工要求，考虑自然因素和人为因素，经综合分析、优选推荐使用的施工配合比见表7。 

表7        推 荐 施 工 混 凝 土 配 合 比

  2.3搅拌站布设

  施工现场路面混凝土搅拌优先选择了间歇式搅拌楼，配备有自动供料装置、计量设备、砂石料含水率反馈控制装置、外加剂加入装置、计算机控制自动配料操作系统和数据打印设备，还有4个砂石料仓、2个外加剂池、4个水泥罐仓。搅拌站设于远离村落的常年主导风向下风处，并对场地进行了硬化处理。

 2.4滑模摊铺机调试

 在混凝土摊铺前，对滑模摊铺机进行全面性能检查和施工部件位置参数设定。参数的正确设定是滑模摊铺操作技术中最关键的技术之一，也是摊铺机调试中最重要的内容。调试时振捣棒下缘位置应在挤压板最低点以上，间距不宜大于1125px，并均匀排列，最边缘振捣棒与摊铺边缘不大于625px；调整挤压板前倾角为3°左右，提浆夯板的位置为挤压板前缘以下5～10mm之间，设超铺角的滑模摊铺机两边缘超铺高程应根据料的稠度在3～8mm间调整，带振动搓平梁的滑模摊铺机应将搓平梁前缘调整到与挤压板后缘同一高程，搓平梁的后缘比挤压板后缘低1～2mm，并与路面高程相同。

    2.5基准线设置

    2.5.1基准线的精度要求

 设置基准线是为滑模摊铺建立一个标高、纵横坡、板厚、板宽、摊铺中线、弯道及连续平整度等基本几何位置的基准参考系。基准线的精度满足表8中的各项要求。  

    2.5.2基准线放线时的注意事项

 (1)设置平面基准线时，必须边测设、边用眼睛贴近拉线观测，以保证拉线的准确性。

 (2)地形复杂的山区公路，拉线最小弯道半径不小于50～75m。

 (3)摊铺时，严禁碰撞和振动基准线，一旦变位，应立即重新测量纠正。

 (4)基准线设置宜在施工前一天完成。摊铺前应对基准线进行复测或抽查。

    3 刚性路面滑模施工技术

    3.1混凝土搅拌

    3.1.1搅拌站生产能力

 滑模摊铺机配套的混凝土搅拌站的生产能力可按以下公式估算。

式中：M ——搅拌楼的总拌和能力，m³/h；

      μ——搅拌楼可靠性系数，一般取1.2～1.5；

      b ——摊铺宽度，m；

      h ——水泥混凝土面板厚度，m；

        ——摊铺速度，m/min(≥1m/min)。

 按照搅拌楼的总拌和能力确定搅拌站的搅拌楼数量和型号。由于滑模施工需连续供应的混凝土量较大，考虑搅拌楼工作可靠性，搅拌站的生产能力应满足滑模摊铺机最低施工速度1m/min的要求。因此，搅拌楼数量一般为2～4台，即可达到最低拌和能力和运输能力要求：一次摊铺一个车道，确保稳定供应混凝土150m³/h以上，摊铺两个车道时，可靠地供应250m³/h混凝土。

    3.1.2投料要求

 根据搅拌楼的生产能力和混凝土配合比计算每次搅拌所需各组成材料用量，并按照石、砂、水泥、水、外加剂的顺序投料。其中液体外加剂须测定其浓度是否合格，使用前充分摇均；粉剂外加剂，须经24小时溶解形成均匀的溶液后，方可使用。高效减水剂宜采用后掺法，且加入混合料中后应继续搅拌至少30秒。

    3.1.3搅拌时间

 水泥混凝土的搅拌时间应根据混凝土搅拌均匀时最小搅拌的圈数来控制。一般情况下，单立轴式搅拌机从进料到搅拌好的时间为80～120s；双卧轴式的搅拌机总拌和时间为60～90s。上述两种搅拌机料加齐后的搅拌时间分别不得少于35s和30s。最长搅拌时间不得超过高限值2倍。

    3.1.4搅拌质量

 在混凝土搅拌过程中应加强对混凝土混合料的质量控制，按规定频率抽检砂石料含水量及混凝土的温度、密度、坍落度、含气量等，按规定制备抗压和抗折强度试件。在炎热或寒冷气候条件下施工时，应加测混凝土的坍落度损失率和凝结时间。以保证新拌混凝土拌和匀匀，以强化颗粒界面，提高混凝土强度。

    3.2混凝土运输

    3.2.1运输车辆数量

 配备运输车辆数量应根据搅拌楼生产能力，施工速度，运量运距，按以下公式估算。

N=2n[1+Sr_cm/(u_qg_q)]            

式中：N——车辆数量，辆；

   S——单程运输距离，km；

   N——相同产量搅拌楼台数；

   M——1台搅拌楼每小时生产能力，m³/h；

   r_c——混凝土容重，kN／m³；

 u_q——车辆平均速度，km/h；

 g_q——汽车重载能力，kN/辆。

    3.2.2运输时间

 混凝土从搅拌机出料到摊铺完毕所经历的时间应符合表9规定。

    3.3混凝土摊铺

    3.3.1摊铺操作要点

    水泥混凝土路面滑模摊铺操作要点包括机载布料器控制，松方高度控制板控制，摊铺行进速度控制，振捣棒的位置和频率控制，摊铺密实度控制，挤压底板前仰角的调整，超铺角控制，钢筋设置，弯道施工，纵坡施工，抹面及表面砂浆控制，养护等。每个环节都应严格按照《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》进行现场施工和质量控制。

    3.3.2高平整度摊铺技术

 施工过程中严格控制刚性路面滑模摊铺厚度和振捣工艺，不断提高表面平整度，实测滑模摊铺水泥混凝土路面的3m直尺静态平整度不大于3mm可达到95%以上，动态平整度δ值多在1.0以下。这些数据表明，滑模摊铺水泥混凝土路面的平整度可接近沥青类路面。

    3.3.3纵缝拉杆设置技术

 摊铺单车道时，根据路面设计配置单侧或双侧打拉杆机械装置，打拉杆装置的正确插入位置应在挤压底板下的中部或偏后部，无论采用何种方式打入拉杆，其压力应满足一次打入到位。同时摊铺2个以上车道时，除侧向打拉杆装置，还应在假纵缝位置中间配置一个以上中间拉杆自动插入位置。打入拉杆位置必须在板厚1/2处，中间和侧向拉杆的高低和左右误差不得大于±2mm。

    3.3.4横缝传力杆设置技术

 采用规范规定的横向缩缝插传力杆的预制钢筋支架法及自动插入装置DBI技术，为刚性路面的平整度提供了技术保证。因此，横缝传力杆只有严格按照规定进行设置，才能彻底消除错台造成的行车“咯噔”现象，从根本上改善了水泥混凝土路面舒适性，使其具有更大的服务能力及更好的服务品质。

    3.4路缘石与硬路肩一体化滑模施工技术

 滑模摊铺机具有将路缘石与硬路肩一体化连续施工的功能，路面、硬路肩、路缘石的施工可同步完成，彻底打破了以往采用人工预制拼装施工的少、慢、差的落后施工方式，一体化滑模施工速度快，且路面、硬路肩、路缘石的整体性、稳定性和顺直度良好。

    3.5平交口变宽段和匝道路面滑模施工

 平交口变宽段和匝道路面滑模施工时，只要摊铺宽度小于滑模摊铺机固定宽度，可采用滑模摊铺机跨一侧或两侧模板的施工方式。模板应粘贴像胶垫，模板顶面高程应低于路面高程3mm，振捣仓在模板上部应加隔离板，并关闭隔板外侧振捣棒。

    3.6滑模摊铺施工的问题及防治

 滑模摊铺的混凝土表面应平滑，几何形状规则，无麻面、拉裂、塌边、溜肩等病害现象，一旦出现问题应立即分析原因，采取措施。

 (1)摊铺中应经常检查振捣棒工作情况。发现路面在横断面某处多次出现麻面或拉裂现象，表示该处振捣棒出现问题，必须停机检查或更换该处振捣棒。摊铺后发现路面上留有发亮的振捣棒拖出的砂浆条带，表明振捣棒位置过深，必须调振捣棒的位置，使其底缘在挤压底板的后缘高度以上。

 (2)摊铺宽度在7.5m以上的双(多)车道路面时，若左右卸了两车稠度不一致的混凝土时，摊铺速度应按偏干一侧设置，并应将偏稀一侧振捣棒频率迅速调小，保证施工路面密实，不塌边溜肩，保持基本相同的表面砂浆厚度。

 (3)滑模摊铺出现横向拉裂现象，应做以下检查与调整：

 ①拌和物局部或整体过于干硬、骨料粒径过大，不适宜滑模摊铺；而对于摊铺速度过快，振捣频率不够，混凝土未振动液化产生的拉裂，应降低摊铺速度，提高振捣频率。

 ②拌和物较干硬或停机时间较长，摊铺起步速度过快，也可能拉裂路面。等料停机时间间隔超过15min时，摊铺起步应先振捣2～3min，再缓慢推进。

 ③挤压底板的位置和前仰角的设置是否变化。前仰角过大，可能引起拉裂，应在进行中调整两个水平传感器，使挤压底板为适宜的前仰角，以消除拉裂现象。

 (4)当混凝土搅拌楼出现机械故障等情况时，停机等待时间不得超过当时气温下混凝土初凝时间的2/3，超过此时间，应将滑模摊铺机移出摊铺工作面，并做施工缝。当滑模摊铺时出现机械故障时，应紧急通知后方搅拌楼停止生产，在故障停机时间内，滑模摊铺机内混凝土尚未初凝，能够排除故障，允许继续摊铺，否则，应尽快将滑模摊铺机拖出摊铺工作面。故障排除后，重新起步摊铺。