摘要:从路面基层、机械配套、原材料及配合比、施工工艺、外界环境等几个方面分析影响路面平整度的因素,并提出相应的技术措施,以提高滑模摊铺水泥混凝土路面的平整度。
关键词:滑模;摊铺;水泥砼;路面;平整度;措施
1 滑模施工影响平整度因素及对策
1.1 基层对路面平整度的影响
1.1.1 基层的宽度、强度、平整度对路面平整度的影响
对策:基层混合料采用集中厂拌方式,提高基层混合料的质量和均匀性,基层摊铺采用两台摊铺机进行平行作业,可减少混合料离析现象的发生,提高基层的平整度和整体质量,碾压工艺采用45°斜向碾压且边部支挡方木模板提高边部的压实度,为保证基层强度增长,养护采用透水土工布覆盖洒水方式。
1.1.2 基层干湿对路面平整度的影响
对策1:在基层顶面设置乳化沥青滑动封闭层,可以避免车辆行驶造成基层的坑槽、松散,其次可以减少基层水分散失,提高基层的养生质量,再次可以作为基层和面层的滑动层,减少施工及运营过程中断板的发生。
对策2:为了避免车辆在养生时间不足的基层上行驶,要求各施工单位均自制交通标志牌,安排交通协管员,并且所有施工车辆均挂牌行驶,非施工车辆严禁上路。
1.2 机械设备配套不合理或不配套引起路面平整度变差
a.摊铺机因供料不足或人工安放缩缝传力杆支架引起频繁停机,致使挤压模板和振动搓平梁在松软的路面上留下压痕,影响了路面总体平整度。
对策1:消除压痕方法很简单,只要在每次停机时,在操作手关闭发动机之前,在两侧水平传感器上加一套筒,使摊铺机的模板和搓平梁稍稍抬起即可。
对策2:要求各施工单位配备300 m3/h以上的拌和设备,以确保稳定连续供应28 cm厚、8 m宽、1 km以上的混凝土混合料。
对策3:对于全部缩缝设置传力杆路面的施工,建议配置DBI系统;
b.卸料或辅助布料引起机前混凝土局部非夯实性密度不均匀,对路面平整度产生影响。
对策:解决上述问题的根本办法是配置搅拌罐车和布料机,在目前的情况下只有采取措施尽力降低混合料的不均匀性。要求施工车辆卸料时慢起慢卸,并适时挪动车位;要求配备小型轮胎挖掘机进行辅助布料以减少对混合料的碾压;同时加强卸料车辆的指挥工作,合理计算料堆的间距,挖掘机可以只作为特殊情况下布料。
1.3 水泥混凝土用材料及配合比的影响
1.3.1 原材料
混凝土原材料虽然不是直接影响路面平整度的因素,但其间接地影响路面平整度。特别是碎石的最大粒径、级配、砂石材料的含泥量、泥块含量等。无论在沥青路面还是水泥路面中,规范对碎石的最大粒径、级配都要求严格,然而实际的操作情况却千差万别,无论业主还是施工单位非常重视沥青路面的矿料级配,而水泥路面用粗集料则最大粒径大、粒型不好、级配不好,特别是混合料中5 mm—10 mm的碎石偏少,缺乏级配过渡区。在我们的钻取芯样中曾发现过直径大于7 cm的碎石,其中最为严重的是级配不好,原材料含泥量大。
当产生以上情况时,混凝土混合料粘聚性差,在运输过程中容易发生离析,再进一步卸至基层时发生“二次离析”,致使大粒径集料往往滚落较远,而小石子和砂浆落在近处,这样的结果是铺筑于路面的混凝土混合料分布不均匀,混凝土的收缩差异大,影响路面的宏观和微观平整度。
对策1:加强对进场原材料的质量控制,要求施工单位加大原材料抽检,不合格的材料坚决不得进场。为改善混凝土混合料的粘聚性,采用两档以上连续级配碎石以提高路面的平整度。
砂石材料含泥量超标是工程中的常见问题,采用含泥量超标的碎石,会增加单方混凝土的用水量,增大水灰比,这样造成混凝土的干缩也增加,混凝土内部孔隙增大,降低混凝土的内在质量。如果采用含泥量超标的砂,特别是泥块含量高,这样的砂浆的干缩率是混凝土的10倍以上,极容易造成表面开裂,不但影响路面初期平整度,而且由于路面质量下降,最终的结果是混凝土路面服务水平下降,泥块存在于混凝土中容易引起混凝土产生空洞。对策2:要求各施工单位选定优质砂石材料场,严格控制砂石材料的含泥量和泥块含量,并且对施工用砂进行过筛处理。
1.3.2 配合比设计基本要求及设计指标
1.3.2.1 基本要求
a.保证新拌混凝土不泌水、不离析;
b.新拌混凝土经摊铺后既不出现溜肩、塌边,也不出现蜂窝、麻面等现象;
c.低坍落度、高塑性的混凝土混合料经振动液化后可充分排气达到密实。
1.3.2.2 配合比设计指标
为了保证滑模摊铺的质量,防止摊铺时塌边、麻面现象的发生,保持混凝土混合料良好的可滑性、可模性和易于密实性,应将滑模摊铺混凝土拌和物的坍落度控制在30 mm—50 mm,含气量控制在
3 %—5 %。
1.3.3 配合比的设计方法
1.3.3.1 碎石级配的确定
对两种规格的碎石进行筛分,利用各级碎石的筛分试验结果,综合采用计算法、振实密度法确定碎石的掺配比例,以混合料级配满足级配范围要求为原则。
1.3.3.2 确定砂率
采用不同砂率进行混凝土试验,选定最优砂率。
1.3.3.3 粉煤灰掺量
滑模混凝土中掺加一定量的粉煤灰,可以增强新拌混凝土混合料的粘聚性,提高可滑性和可模性,同时可以利用粉煤灰混凝土后期强度高、耐久性好的特点,粉煤灰掺量根据粉煤灰品质及等级选择不同进行试验研究。
1.3.3.4 确定配合比
在综合分析混凝土混合料的坍落度及其保留值、含气量和振动状态结构粘度系数后,进行硬化混凝土试件的抗折强度和干缩、耐磨试验等,最终确定配合比。
1.3.3.5 外加剂与水泥适应性
滑模施工要求混凝土必须掺加外加剂,以改变混凝土混合料的工作性和提高混凝土的耐久性,外加剂与水泥适应性不好对路面平整度的影响是非常严重的,如果适应性差,造成混凝土混合料稠度变化大,给现场摊铺造成困难,容易引起路面的塌边、麻面现象,大大降低路面平整度。
对策:在工程应用中,采用统一水泥和外加剂,并明确了水泥温度和技术参数指标要求,同时进行适应性试验研究,彻底解决了外加剂在高温、低温等条件下与水泥的适应性的问题。
1.4 混凝土坍落度不均匀
1.4.1 供料不足引起停机影响路面平整度
滑模施工速度快,对混凝土需求量大,若供料不足,就会造成多次停机,挤压成型底板会将路面压出一条横向刻槽,影响路面的平整度。滑模施工混凝土混合料的供应原则为:
M运输能力≥M拌和能力≥M摊铺能力,设计混凝土混合料的拌和能力应为:
M≥60Cbhvt,
式中:M——搅拌楼总拌和能力,m3/h;
b——摊铺宽度,m;
h——面板厚度,m;
vt——预计摊铺速度,m/min(大于等于
1 m/min);
C——搅拌楼可靠性系数,根据具体情况而定。
对策:在分析影响因素后,按摊铺速度1.5 m/min、8 m宽、28 cm厚混凝土路面计算,每小时需要混凝土200 m3,再考虑机械使用效率及小故障等因素,要求各标段配备300 m3/h以上的生产能力。
1.4.2 计量精度不够造成混凝土混合料变异大影响路面平整度
1.5 面板浮浆层厚度不均匀
在滑模施工中经常出现混凝土坍落度大的现象,在高频振捣棒作用下,振动仓的浆槽液面会较高,造成面板薄层浮浆很多,在超级抹平器作用下,容易形成花纹状砂浆层,不但耐磨性差,而且也影响路面平整度,特别是坡段施工对平整度影响更大。对策:解决以上问题最简单的方法是调整超级
抹平器压力,但要从根本上消除该现象还是要提高混凝土混合料的质量。
1.6 施工工艺的影响
1.6.1 基准线的设置
滑模摊铺机是通过摊铺机自带的方向、水平传感器控制路面的高程、横坡、纵坡、宽度、厚度等全部几何参数,而以上传感器均是靠在架设在两侧的基准线前进的,因此,可以说基准线是滑模施工的“生命线”。
1.6.2 滑模摊铺技术
1.6.2.1 均匀布料
施工过程中,操作手应根据机前堆料情况进行合理布料,堆料高度不得高于进料挡板上沿。若堆料过高,摊铺机行走阻力过大,有可能整机抬起以致平整度降低;若机前缺料,振捣不密实,铺出的路面需人工修补,造成平整度下降。
1.6.2.2 挤压成型底板的调整
挤压成型底板的作用是通过摊铺机的自重将振捣提浆后的混凝土挤压得更加密实,同时挤压拖抹出规则平整的路面。因此在进行滑模施工时,应根据不同的路面要求选择适宜的摊铺机。我省目前引进的摊铺机自重均达到30 t—40 t,可以满足高速公路施工需要。
1.6.2.3 拉杆的设置
滑模施工时的拉杆插入必须用机械配套装置在摊铺时打入,不允许人工后打入。滑模施工是没有固定模板的快速施工方式,在没有侧模板支撑的软混凝土中人工打入侧拉杆和中间拉杆,造成塌边和麻面是显而易见的。
1.6.2.4 滑模过桥涵连续施工
高速公路上桥涵通道较多,平均每200 m—300 m一座,若这些构造物采用人工施工,连接处设置施工缝,平整度必然差,引起桥头跳车,且耐久性、强度不足,翻修率高。以夏汾高速公路为例,在滑模施工前全线的大中桥梁均进行了铺装层施工,致使摊铺机每过一座桥就必须在桥两侧预留十几米,每座桥要增加4条工作缝,再加上正常的施工缝,影响了路面平整度。
1.6.2.5 接缝对平整度的影响
对策:接缝施工属于人工操作,受人员责任心、劳动强度等影响较大,为了弥补工作缝多对平整度的影响,要求最大可能减少施工接头,主要措施有连续过桥涵滑模施工和延长每天滑模施工长度。
1.6.2.6 分幅摊铺形成积水槽
大新高速公路为双向六车道设计,半幅宽为13 m ,而参加建设的4台摊铺机均不能实现一次摊铺13 m,只好分幅施工(8 m主车道、超车道+5 m慢
车道),在施工8 m幅时,面板外侧会产生微小塌陷,在进行5 m板连接摊铺时,容易在纵向施工缝处产生一条纵向积水槽,影响路面横向平整度。
对策:积水槽的问题也就是如何处理横向平整度问题。建议配置小型滑鞘,滑鞘位置应距离8 m板边部1.5 m以上,确保5 m幅几何参数准确(边部人
工修补大约60 cm),一旦施工产生积水槽影响路面横向平整度,只能在铺筑完待混凝土养生3 d以上进行磨平处理。
2 小结
在大新高速公路滑模施工中,我们采取以上技术措施取得了良好的效果。在我省现有滑模施工设备经济配套情况下,全线51 km水泥混凝土路面总体动态平整度σ≤1.1 mm(含跨线桥下三辊轴施工路段),最好8 km路段σ值达到0.85 mm,大大提高了水泥混凝土路面平整度。
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