摘 要:从施工规范及施工实践中介绍滑模摊铺机施工水泥混凝土路面施工工艺,重点介绍滑模摊铺设备配备、混凝土质量控制、路面板质量检测以及滑模摊铺工艺中应注意事项,对施工单位提高施工工艺流程控制,有一定的指导意义。
关键词:滑模摊铺原理;工艺流程;混凝土质量控制;施工组织
中铁二局集团承建的广西兴业—六景高速公路,全长99.81km。是南宁经梧州至广州高等级公路的重要组成部分。主线起于兴业县山心镇西2km处与兴业联线一级公路相接,往东与规划中的梧州—兴业段衔接,终点与k282+333.62处接六景互通式立交,与柳州—南宁高速公路连接。l1—l3联线全长51.635km。
1 滑模摊铺设备配备
1.1 滑模摊铺机情况简介
兴六高速公路使用的滑模摊铺机是德国维特根和美国高马科摊铺机。维特根机型主要是通过强化振捣,将每个振捣棒的激振力增加一倍,同时配置了振动搓平梁加强振捣和提浆,采用较干硬性(2~4cm坍落度)的新拌混凝土来施工,利用很长的边侧模板,不设置夯实杆和超铺角,也不设置挤压底板和前仰角,使用挤压底板前部的圆弧保证多进料,维持足够的挤压成形力,它采用了强大激振力和挤压成形力保证混凝土路面板密实,利用新拌混凝土本身的低坍落度和超长边模板来避免边沿的坍边掉角的现象。美国高马科摊铺机,主要是以保障混凝土路面板的密实度为基本出发点,采用略稀的混凝土混合料(坍落度3~5cm),用夯实杆来初步捣实大集料,挤压密实靠底板上设置3°左右的前仰角。这样大的坍落度势必造成所摊铺的路面边沿有一定程度的坍边掉角,需要利用滑模摊铺机边部设置的超铺角和边缘内群角来进行补偿,就是让边部进料多于中部待路面边沿自动坍落后,其外形是规矩的矩形和直角边。这种机型可摊铺成如镜面一样平滑的路面。
1.2 摊铺机施工主要机械和机具配置
(2)开工:包括桩的放线定位和钻机就位。桩的定位以核准桩的坐标为主;钻机就位,检查钻机转盘中心与桩位偏差及转盘水平度,以保证桩位偏差和垂直度在允许范围内。
(3)成孔:包括成孔施工和一次清孔。该阶段泥浆质量是关键。监理工程师督促施工单位按规范开孔、钻进、终孔;根据该桥位地层情况,要求采用优质泥浆并保证良好的性能,在自检的基
础上,监理工程师定时抽检;钻进深度达设计标高后,监理工程师检测孔径、孔深、沉淀厚度是否满足规范要求。满足规范要求后,才一次清孔。不允许加深钻孔来代替清孔。
(4)下钢筋笼、导管:主要检查钢筋笼质量和焊接情况及钢筋笼长度是否符合设计要求。
(5)灌注砼:这是成桩关键,包括二次清孔和灌注。二次清孔以控制沉淀厚度为主;灌注砼要检验材料、配合比及塌落度;控制初灌量并满足连续灌注的要求;控制灌注时间在首批灌注砼的
初凝时间内;控制导管埋置深度。每桩至少制作2组试件。
3.2 工程进度控制
监理工程师要督促承包单位提前做好各项工序、环节的准备工作工序完工后的自检工作,对各工序、环节,各分项工作做好合理的计划,周密的安排。监理工程师配合做好各工序、各环节的质量检验工作,在保证质量的情况下,确保工程进度。监理工程师要经常检查实际进度能否按计划进度进行,及时查找和分析原因,以采取必要的措施,或者调整进度计划来均衡生产。
根据钻孔灌注桩特点,特制定钻孔灌注桩双代号网络计划。根据施工进度,对照网络计划,找出其成桩过程中各工序、环节是否达到计划进度要求,及时发现问题、分析原因,以采取各种管理和技术措施,以保证在计划工期内完成任务。
3.3 工程信息管理
信息是监理控制的基础。监理工程师要及时、准确、完整的收集各方面信息,并进行定量分析。建立信息编码系统,明确信息流程,制定信息采集系统,利用高效的信息处理手段,以健全信
息管理。该工程信息资料包括:(1)钻孔灌注桩施工各工序原始记录表;施工过程中质量和进度控制的原始记录;(2)钻孔灌注桩各种质量检测、质量评定成果表;(3)工地会议纪要,定期召开的工地会议和其他会议记录;(4)来(发)文登记,业主、施工、监理三方各种文件、报告、监理工作指令、便函等;(5)监理日志;(6)施工单位及监理工程师月报。
4 结束语
钻孔灌注桩工程是地下隐蔽的基础工程,工程质量至关重要,故在施工前及施工中监理工程师必须严格控制各工序、各环节质量,尽最大可能减少工程中的隐患。该项工程由于监理工程
师严格监理,各项工作到位,18根桩经低应变桩身质量检测,均一次性合格,为加快工程进度创造了良好的条件。按照滑模摊铺施工应配置的设备和机具应按照钢筋加工、测量、搅拌、运输、摊铺、抗滑、切缝、磨平、灌缝、养生等工序进行配置,并保证能满足施工进度。
在设备配备工作中应着重在工期、进度上给与充分考虑,使之与摊铺机主机的行进速度相匹配。
1.3 混凝土拌合站的设备配置
滑模施工时,每台搅拌楼的最小生产能力应≥50m3/h,一般≤4台。也可根据实际情况,采用1大2小产量的搅拌楼配套,最好采用同类型的设备,便于维修保养。水泥搅拌楼容量应满足
摊铺机施工速度的要求,即1m/min的要求。最小的搅拌能力为:一次摊铺一车道时,应稳定可靠地供应100m3/h以上的拌合物,当一次铺设两个车道时,应稳定可靠地供应200m3/h以上的
拌合物。国产设备的生产能力应在厂家确定的标秤计量上给与0.75的系数来折算,确定其生产能力。
1.4 混凝土运输车辆的配置
运送混凝土的车辆应选配载重量较大的自卸车,因运距较远时,相应考虑混凝土罐车,在路面施工时,应根据拌和站的生产能力、施工车辆的速度、运量和运距,按下式估算汽车的数目n:
n=2n(1+sycm/vqgq)如果汽车装载质量不同,应先按小吨位计算,再折合成大吨位的汽车数量。
1.5 机械设备在施工中优先考虑的问题
(1)解决国产混凝土拌合设备额定产量与实际产量不符的问题,增加设备的投入量使其满足摊铺机走行速度的需要和工期进度要求。
(2)加强机械设备的维修保养。针对租赁设备或自购设备的特点,配备足够机械养护维修人员,制定和完善维修人员的激励机制,充分调动其积极性,保证设备正常运转。
(3)在制定好摊铺机各种技术指标时,作业当天应将混凝土各种数据通报给摊铺机机长,并与其达成共识,使其机手在控制摊铺机时根据我们提供的资料,掌握机械行走和振捣频率的确定。
(4)施工单位应要求滑模摊铺机操作者和机手,必须认真学习《公路混凝土路面滑模施工技术规范》7.5.5条款中滑模摊铺机的操作要领的1~8点,规范其操作程序,严禁由于操作不当而
造成的坍边和溜肩。
(5)针对连续式搅拌楼开始搅拌和结束搅拌出现的料头、料尾每次均损失3~5m3的情况,要做好拌合楼的调试,尽量减少混凝土损失。
2 混凝土施工质量控制
水泥混凝土路面混凝土的基本组成材料有:水泥、水、粗集料、细集料、化学外加剂和矿物掺合料。混凝土的质量好坏,除了配合比及其搅拌质量外,与原材料的质量和技术指标关系很大。
因此施工前和施工过程中,严格科学的选择或生产高质量的原材料以达到原材料精良,这是实现优质水泥混凝土路面设计和使用要求的关键所在。高速公路水泥混凝土路面要求混凝土就
是材料精良的高品质的混凝土,而不是一般简单粗放方式生产的混凝土,尤其是在高速公路上采用滑模摊铺机机械化施工时,就要要求配合比相当准确,混合料波动小没有颜色差异,坍落度稳定在±0.75cm范围之内。否则会引起混凝土坍边和纵缝连接不好等现象。
水泥混凝土配合比的设计应采用正交试验进行选择,从中选出比较优秀的试验数据,作为我们的理论配合比,经过现场认证后,作为施工配合比交付施工。因此要求:
(1)原材料主要采用的指标。水泥质量的鉴定、粗细骨料的检验,均应符合规范要求。
(2)提高原材料的质量和稳定性。
(3)保证细骨料的细度模数在2.3~3.2之间,同一标段内波动应≤±0.2。
(4)采取措施减少粗细骨料中的泥团含量。
(5)施工过程中应加强对原材料的抽检,尤其是细骨料及所掺粉煤灰的质量检验。
(6)施工阶段进一步优化混凝土施工配合比,提高混凝土的质量,使混凝土既满足设计规范又符合滑模摊铺工艺要求,而且具有良好的经济性。加强原材料和配合比设计之间的调配,二级
配碎石的比例要给与高度重视,调试至混凝土浆满、和易性好和坍落度稳定。同时增设和改造外加剂加入装置,保证均匀加入。
(7)为确保混凝土质量,混凝土拌合站计量系统,至少每一个月自检一次,有异常时需加大自检频率,以确保混凝土计量准确和质量要求。
(8)及时抽检摊铺现场混凝土拌合物的温度及浇筑现场的气温、湿度、风速等气象指标。及时调整施工配合比,以便指导施工,避免路面混凝土内外温差过大、失水过快,造成路面开裂。
(9)在进入正式摊铺阶段,由于工期压力原因,应注意搅拌混凝土时的水泥温度应≤50℃。
(10)配备足够的路面试验和检验设备。加强检验和试验工作,严格执行并熟悉掌握各种检验试验规程和工作程序。在施工过程中,及时增加试验人员,补充有丰富现场经验的试验工作同
志帮助工作,确保路面工程的施工质量。
(11)关于使用养护剂的有关要求,必须使用由交通部公路工程检测中心检测并出具检测报告的合格产品。施工过程中应加强养护剂的喷洒,及时覆盖薄膜,双重养护,确保混凝土的保水
率达到90%以上。杜绝面板由于养护问题发生开裂。同时应按照规程中混凝土养护期的有关规定进行养护。
3 水泥混凝土路面滑模摊铺施工
3.1 制定滑模摊铺施工的主要技术参数
技术参数主要有:走行速度、振捣频率、超铺角、前仰角。确定以上数据目的,就是使我们的滑模摊铺机满足施工组织设计要求。
3.2 滑模施工中主要技术参数的制定工艺控制
(1)摊铺速度的控制:滑模摊铺机行进速度是控制混凝土质量和平整度的关键,主要取决于在特定推进速度下混凝土路面是否振捣密实这个基本原则。摊铺过程中应尽可能是摊铺机缓慢、
均匀、连续不断作业。一般正常摊铺速度为1m/min左右,振捣频率可在6000~11000r/min之间来进行调整,通常采用9000r/min左右,应主要防止混凝土过振或漏振、欠振现象。同时操作手应根据新拌混凝土的稠度大小调整摊铺速度和振捣频率。规范要求其控制速度在0.5~2m之间,不允许料多追赶、随意停机、间歇摊铺。停机越多,造成平整度横向槽越多,影响施工质量。滑模摊铺机运速度直接影响混凝土生产量的多少,直接与拌合楼的生产能力相匹配,因此在做好试验段的同时,依据经验确定摊铺机走行速度,保证摊铺在不停止的情况下,有效的运行。
(2)振捣棒的位置及工作情况:监控振捣棒的位置及工作情况是保证混凝土振捣质量的关键,因此在摊铺过程中经常检查振捣质量,适时根据摊铺中出现麻面或振捣棒仓出的砂浆条带等现象,停机更换或调整振捣棒位置。同时在摊铺通过胀缝和钢筋网时,提高振捣棒位置,保证摊铺机顺利通过。
(3)摊铺密实度的控制:在滑模摊铺推进过程中要视混凝土混合料的稠度随时对行进速度和振捣频率进行调整,以控制摊铺密实度。当混凝土过稀时,应适当降低振捣频率,加快摊铺推
进速度。当混凝土显得过干时,应提高振捣频率,减慢推进速度。只有这样才能控制混凝土路面的密实强度。
(4)纵坡施工的控制:路面形成上下坡时,应调整抹平板压力,当坡度较大时,为防止摊铺机过载推不动,宜适当调整挤压底板前仰角。
(5)弯道施工中的有关控制:当滑模摊铺进入弯道和渐变段路面时,在单向横坡段,由滑模摊铺机跟基准线摊铺,并随时观测并调整抹平板内外侧的抹面距离,防止压垮边缘。摊铺中央路拱
时,由计算机控制,输入弯道和渐变边缘及拱中几何参数,自动控制生成路拱;手控条件下,机手应根据路拱消失和生成的几何位置,在给定路段范围内分级逐段消除或调成路拱。
(6)插入纵缝拉杆的要求:滑模摊铺机摊铺路面,插入纵缝拉
杆有手推、液压、气压等几种方式,打入时要求一次就位成功,不允许多次打入。无论用何种方式插入和打入拉杆,中间和侧向拉杆都必须位于板厚的中间位置,打(推)入的高低、左右误差均应控制≤±2cm;纵向误差≤±5cm。
(7)摊铺结束后应做好的几项工作:首先摊铺结束应立即将摊
铺机驾离工作面,将所有传感器与基准线解脱,解除自动跟踪控制,然后用水冲洗粘附的混凝土,清理、维修、保养;其次及时施作横向施工缝。其目的是为第二施工做好准备,采用的方法一是设置横向端模;二是采用硬切多余部分设置施工缝。滑模摊铺机的操作除应符合上述要求时,还应符合交通部颁发的《公路筑养机械操作规程》(公建字[1995]171号)第五章第十节的有关规定。
(8)滑模摊铺中故障处理应急措施:滑模摊铺过程中完成路面应平滑,几何形状规矩,当出现麻面、拉裂、坍边、溜肩等现象时应采取以下措施:①摊铺时应经常检查振捣棒的工作情况,根据不同情况调整前仰角角度和振捣棒的深浅度。②当摊铺宽度≥8m时和混凝土干稠度不一致时,摊铺速度应按干侧设置,并将偏稀侧振捣棒频率调小。③当滑模摊铺路面出现横向拉裂现象时,首先应考虑是否拌和物局部或整体干硬、离析、骨料粒径过大或速度过快,振捣频率不够,再采取措施,降低或加大振捣频率;其次考虑摊铺机挤压底板的位置和前仰角设置是否变化,调整前2个水平传感器至适当的前仰角位置;三是拌合物干硬或停机时,再次启动摊铺机起步速度过快而致,因此在重新启动前应间隔15min开启振捣棒振动2~3min。起步时先振捣2~3min后再缓慢推进。④当滑模摊铺在混凝土不能保证供应时或拌和站出现故障是,停机等待时间不得超过当时气温条件下混凝土初凝时间的2/3,一般为1~1.5h。等待时间内每隔15min开动振捣棒3~5min,超过此时间内,应作为施工缝处理措施办理。⑤当滑模摊铺机出现机械故障,应紧急通知后方混凝土停止生产,如在1.5h内恢复可继续摊铺,反之,就将设备拖离工作面,待滑模摊铺机故障排除后,再进行作业,主要是防止出现摊铺冷缝引发的横向段拌和混凝土在摊铺机中硬化。
(9)路面用混凝土搅拌不允许手动操作,必须使用自动称量、自动机量的计算机配料操作系统搅拌生产混凝土,减少由于计算机控制系统失灵,采用手动控制而带来的误差,从而造成误差大于配合比精度的要求。发生此类情况时,应停机待修复后方能生产混凝土。
(10)混凝土搅拌时间,应根据混凝土搅拌均匀时最小搅拌圈数来控制。一般情况下,立轴式搅拌机从进料到搅拌好的时间为90~180s;双卧轴式搅拌机总搅拌时间为60~90s。以上两种搅拌机配齐原材料搅拌时间应≥40s和25s。
4 滑模摊铺施工中其他几项工作
4.1 基准线的设置和使用要求
目的:是为滑模摊铺机建立一个标高、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照系;是水泥混凝土路面的基本几何依据;是滑模摊铺水泥混凝土路面的生命线。其精度是保证混凝土路面等级技术指标的先决条件,重要性是不言而喻的。因此路面施工中必须高度重视基准线架设的准确和保护,施工中严禁出现任何差错和扰动。基准线的张紧度的要求,主要是张拉力度必须具有1000n拉力。长度控制其张力和垂度,一般每根基准线的长度控制在300m左右。在安装基准线的时候,安装顺序不得相反,必须先紧线,后挂线,否则由于挂线基槽的摩擦力将造成极限两端很紧,中间很松,使整个基准线出现误差,以至影响摊铺质量。
(1)基准线设置精度要求:应符合规程中要求的标准和精度。
(2)横向连接滑模摊铺时基准线设置要求:当滑模摊铺机的摊铺宽度小于路面设计宽度需要两次横向连接时,可采用以下两种方式作基准线的设置:(1)外侧架设单线方式,其方法与架设
双线相同,采用基准线桩,牢固打入基层和路基,已有路面的一侧不必再设基准线,可利用摊铺好路面的边沿进行连接摊铺路面的高程引导。(2)已铺路面上内侧架设单线方式。外侧无法拉线时,可利用已铺路面上的未灌缩缝来架设基准线,用角钢焊接基准线桩,设置时每5m插入切割缝内,用木锲将其别紧,保证其不受影响。横向连接摊铺好坏的关键是第一次铺设的路面几何参数都必须准确无误,摊铺侧面不得有坍边现象,如果有弯曲和坍落情况,就必须切割后再连接。由于我国在控制混凝土干稀度上还有一定困难,连接施工在控制平整度上有一定难度,因此在有条件的情况下,均采用一次摊铺两个车道宽幅的滑模摊铺机。
4.2 基准线设置运用时应注意的事项
(1)当摊铺机通过基准线连接部分时,机手要特别注意水平传感器的过渡,防止传感器掉线。
(2)基准线设置好后禁止扰动,施工中,严禁碰撞和震动基准线。两接头应≤1cm,>1cm时应截掉重接。当风力>3~4级时,应缩短基准线间距,风力达到5~6级时,应停止施工,防止出现波状表面。当施工中被碰撞变形后,必须进行紧急校核纠正。
(3)滑模摊铺时应在施工前提前设置基准线,保证在前一天完成,摊铺时对基准线进行复核或抽查。
(4)摊铺作业时要加强对路面标高的控制,防止基准线掉线情况的发生,及时补测纠正。
5 路面施工质量控制
5.1 平整度控制
以3m直尺来进行检测,做法是:采用3m铝合金直尺进行平整度检测,高速公路对平整度要求如下:即3m直尺检测数量在90%以上≤3mm;二级及三级公路检测数量3m支持90%以上≤5mm。高速公路检测频率为:3m直尺平整度每幅车道全检测,每200m2处10尺。施工中应加强对平整度的控制,摊铺中在摊铺机超级抹平器完成抹平后,除个别需要人工补抹的地方外,不得再次由人工进行抹平,否则平整度难以控制。当施工中发现局部路段因某种施工原因而使平整度达不到或超标时,应在10天内使用最粗磨头的水磨石机边测量边磨平,使其符合要求。
5.2 弯拉强度控制
弯拉强度的评价,应以搅拌楼生产的混凝土在标准震动台上制作,标准养生的小梁弯拉强度为准。弯拉强度的检查频率应符合技术规程中的有关要求。施工使用的混凝土应符合弯拉强度要求。
5.3 板厚的施工控制
滑模摊铺水泥混凝土路面在施工中应严格控制板厚,并应在设置基准线后、滑模摊铺前进行测量控制。其方法为:每20m垂直与两侧拉线挂横线,用钢尺单车道测3点、双车道测5点垂直高度,减去拉线设定高度,即为单个板厚,3~5个值平均后为该断面的平均板厚。200m路段中取10个均值为该路段平均板厚,路段平均板厚不应小于设计板厚。
6 路面工程施工过程中应注意的问题
6.1 做好试验段铺设,保证混凝土施工质量
规范要求所有混凝土滑模摊铺施工必须做≥200m地段的试验段。做好试验段的目的在于对滑模摊铺工程项目中所有作业程序进行一次大的检验。一是检验滑模摊铺机机械设备全部系统
性能和生产能力,检验拌合楼设备使用及应急措施;二是通过实验段确定拌合楼上料速度、拌合容量及混凝土坍落度和配合比的选用;三是通过试验段对基准线设置方案认定及确定滑模摊铺设备运行参数;四是通过试验段使全体工程技术人员、施工及设备操作人员熟悉并掌握主要机械的正确操作要领和工艺流程的全过程;五是通过试验段对辅助施工的机具设备和其他辅助发电机、电焊机、钢筋工、混凝土拉毛方式、劳动力数量和定员位置等,按照施工工艺要求确定施工组织形式和人员编制;六是通过试铺,熟悉混凝土坍落度、路面弯曲强度、平整度、构造深度、板厚、接缝顺直等全套技术性能的检验手段和检验方法;七是通过试铺,确定施工产量和进度,为今后施工确定施工进度计划提供参考;八是通过试铺,进一步建立滑模式工系统的管理体系及管理体系,进一步检验混凝土运输设备和原材料水泥等组织运输设备是否满足施工需要,举一反三;九是通过试铺,总结施工组织方面的经验教训,及时与业主沟通,提出改进意见,制定改正措施,形成总结报告,取得开工资格。
6.2 充分认识路面工程的重要性
要认识到滑模摊铺混凝土不同于一般混凝土,其系统工程在设备配备和施工工艺上都有严格和特殊的要求。必须将滑摸摊铺工艺流程图中所列各项工艺操作内容具体落实到每个员工
的职责之中。保证施工操作人员和辅助人员正确掌握施工方法,是确保施工质量和施工进度的关键所在。同时加强现场施工的统一指挥,建立强有力的指挥体系,强化施工通信系统的畅通,落实整体观念和团结协作,保证施工顺利进行。
6.3 编制施工组织设计
加强路面工程实施性施工组织设计的编制和作业指导书的编写,以施工组织设计和作业指导书指导施工,以作业指导书规范各种工序的工作行为。在工期紧迫的前提下,尤其应重视旬日
作业计划的编制。
6.4 加强技术交底工作
将路面施工技术标准在项目部和施工作业队工区进行技术交底,明确路面工程的技术标准、规范要求。使每个工程技术人员必须定职定岗,清楚自己职责范围内的技术标准,使之更加有
效地贯彻执行路面施工技术规程中的各项指标,尤其是在控制平整度、板厚、弯拉强度等主要考核指标上,要做到心中有数,使其整个工艺流程得到全面落实。
6.5 严把材料进场关
杜绝不合格的原材料进入施工现场,施工中特别要注意砂石集料的第二次污染,尤其是防止粗细骨料中的泥团带入拌合物中,一旦发现,应派专人负责收检,防止进入混凝土中影响其质量。同时应在细集料进料仓口设置20×20格栅,防止进入。由于各单位普遍采用装载机上料,来回碾压,势必增加石粉含量,影响混凝土的弯拉强度,混凝土干缩性和耐磨性将会大大降低,应引起广大施工单位的高度重视。
7 施工过程中应注意的几个问题
(1)严格控制混凝土面板切缝时间,在完成摊铺后的8~10h之内完成。宜早不宜晚,避免由于切缝时间晚而造成的纵向裂纹。
(2)加强工作缝的修整。由于摊铺机开始和结束摊铺时,前后各有2~3m范围内需要人工施作工作缝。因此要求配备高素质人员完成工作缝的施工,使用足够数量的捣固棒人工振捣密实,采用3m或5m直尺监控其平整度。
(3)为保证拌合楼进料仓进料时,材料计量准确,要求在进料仓各仓间上增加高50~80cm隔板,防止材料混杂和污染。
(4)在刻槽工序中要求做好刻槽间距,首先调整机具上的槽缝间距,使其为不等距;其次,调整每块板的刻槽次数,使其刚好满足5m板要求,达到整齐美观。
(5)加强粉煤灰掺入量的控制,最大限度减少水泥用量,提高经济效益。
8 结束语
根据广西兴六项目水泥混凝土路面滑模摊铺施工试验段工作实例,总结滑模摊铺的施工经验和技术措施,对施工单位在掌握滑模摊铺施工中有一定的借鉴意见,不当之处请谅解。
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