水泥混凝土路面施工

8　路面施工

本章导读：

●基本要求　通过本章的学习,要求在熟悉内容的基础上,能够针对施工现场的具体要求和性质,选择合适的施工机械、施工方法,并能进行质量控制和检查验收。

●重点　水泥混凝土路面的技术要求、施工方法、质量控制与检查验收；沥青路面的特性和基本要求,施工前的准备工作、施工方法以及质量控制与检查验收。

●难点　水泥混凝土路面的技术要求、施工方法、质量控制与检查验收；沥青路面的特性和基本要求,施工前的准备工作、施工方法以及质量控制与检查验收。

8.1　沥青混凝土路面施工

8.1.1　施工前的准备工作

施工前的准备工作主要有确定料源及进场材料的质量检验、施工机具设备选型与配套、修筑试验路段等项工作。

1)确定料源及进场材料的质量检验

对进场的沥青材料,应检验生产厂家所附的试验报告,检查装运数量、装运日期、订货数量、试验结果等,并对每批沥青进行抽样检测,试验中如有一项达不到规定要求时,应加倍抽样试验,如仍不合格,则退货并索赔。

2)施工机械检查

施工前应对各种施工机具进行全面的检查,包括：拌和与运输设备的检查；洒油车的油泵系统、洒油管道、量油表、保温设备等的检查；矿料撒铺车的传动和液压调整系统的检查,并事先进行试撒,以便确定撒铺每一种规格矿料时应控制的间隙和行驶速度；摊铺机的规格和机械性能的检查；压路机的规格、主要性能和滚筒表面的磨损情况的检查。

3)铺筑试验路段

在沥青路面修筑前,应用计划使用的机械设备和混合料配合比铺筑试验路段,主要研究合适的拌和时间与温度；摊铺温度与速度；压实机械的合理组合、压实温度和压实方法；松铺系数；合适的作业段长度等,并在沥青混合料压实12h后,按标准方法进行密实度、厚度的抽样检查。

8.1.2　沥青表面处治路面施工

沥青表面处治路面是用沥青和细粒矿料按拌和法或层铺法施工成厚度不超过30mm的薄层路面面层,主要适用于三级及三级以下的公路、城市道路的支路、县镇道路、各级公路的施工便道及在旧沥青面层上加铺的罩面层或磨耗层,主要是用来抵抗行车的磨损和大气作用,并增强防水性,提高平整度,改善路面的行车条件。

单层式沥青表面处治路面是浇洒一次沥青,撒布一次集料铺筑而成的厚度为1.0～1.6cm(乳化沥青表面处治为0.5cm)；双层式是浇洒二次沥青,撒布二次集料铺筑而成的厚度为1.5～2.5cm(乳化沥青表面处治为1cm)；三层式是浇洒三次沥青,撒布三次集料铺筑而成的厚度为2.5～3.0cm(乳化沥青表面处治为3cm)。

1)材料规格和用量

沥青表面处治所用的矿料的最大粒径应与所处治的层次厚度相当；当采用乳化沥青时,应减少乳液流失,可在主层集料中掺加20%以上较小粒径的集料。沥青表面处治后,应在路侧另备碎石或石屑、粗砂或小砾石作为初期养护用料,其用量为每1000m2准备2～3m3；城市道路的初期养护料,在施工时应与最后一遍料一起撒布。

2)施工准备

沥青表面处治施工应在路缘石安装完成以后进行,基层必须清扫干净。施工前应检查沥青撒布车的油泵系统、输油管道、油量表、保温设备等。集料撒布机使用前应检查其传动和液压调整系统,并应进行试洒,确定撒布各种规格集料时应控制下料间隙及行驶速度。

3)施工方法

层铺法三层式沥青表面处治的施工一般可按下列工序进行：

①浇洒第一层沥青。在透层沥青充分渗透,或在已做透层或封层并已开放交通的基层清扫后,就可按要求的速度浇洒第一层沥青。沥青浇洒时的温度一般情况是：石油沥青的撒布温度为130～170℃,煤沥青的撒布温度为80～120℃；乳化沥青可在常温下撒布,当气温偏低,破乳及成型过慢时,可将乳液加温后撒布,但乳液温度不得超过60℃。浇洒应均匀,当发现浇洒沥青后有空白、缺边时,应及时进行人工补洒,当有沥青积聚时应刮除。沥青浇洒长度应与集料撒布机的能力相配合,应避免沥青浇洒后等待较长时间才撒布集料。

②撒布第一层集料。第一层集料在浇洒主层沥青后立即进行撒布。当使用乳化沥青时,集料撒布应在乳液破乳之前完成。撒布集料后应及时扫匀,应覆盖施工路面,厚度应一致,集料不应重叠,也不应露出沥青；当局部有缺料时,应及时进行人工找补,局部过多时,应将多余集料扫出。前幅路面浇洒沥青后,应在两幅搭接处暂留10～15cm宽度不撒石料,待后幅浇洒沥青后一起撒布集料。

③碾压。撒布一段集料后,应立即用6～8t钢筒双轮压路机碾压,碾压时每次轮迹应重叠约30cm,并应从路边逐渐移至路中心,然后再从另一边开始移向路中心,以此作为一遍,宜碾压3～4遍。碾压速度开始不宜超过2km/h,以后适当增加。

④第二、三层的施工方法和要求应与第一层相同,但可采用8～10t压路机。当使用乳化沥青时,第二层撒布碎石作为嵌缝料后还应增加一层封层料。

单层式和双层式沥青表面处治的施工顺序与三层式基本相同,只是相应地减少或增加一次撒布沥青、铺撒一次矿料和碾压工作。沥青表面处治应进行初期养护,当发现有泛油时,应在泛油处补撒嵌缝料,嵌缝料应与最后一层石料规格相同,并应扫匀；当有过多的浮动集料时,应扫出路面,并不得搓动已经黏着在位的集料；如有其他破坏现象,也应及时进行修补。

8.1.3　沥青贯入式路面施工

沥青贯入式路面是在初步压实的碎石(或破碎砾石)上分层浇洒沥青、撒布嵌缝料,或再在上部铺筑热拌沥青混合料封层,经压实而成的沥青面层,其厚度宜为4～8cm,但乳化沥青贯入式路面的厚度不宜超过5cm；当贯入层上部加铺拌和的沥青混合料面层时,路面总厚度宜为6～10cm,其中拌和层厚度宜为2～4cm。沥青贯入式路面适用于二级及二级以下的公路、城市道路的次干路及支路；沥青贯入层也可作为沥青混凝土路面的联结层。由于沥青贯入式路面的强度构成主要是靠矿料的嵌挤作用和沥青材料的粘结力,因而具有较高的强度和稳定性,而且沥青贯入式路面是一种多孔隙结构,为了防止路表水的浸入和增强路面的水稳定性,在最上层应撒布封层料或加铺拌和层；当乳化沥青贯入式路面铺筑在半刚性基层上时,应铺筑下封层；当沥青贯入层作为联结层时,可不撒表面封层料。

1)材料规格和用量

沥青贯入式路面的集料应选择有棱角、嵌挤性好的坚硬石料。沥青贯入层主层集料中大于粒径范围中值的数量不得少于50%。表面不加铺拌合层的贯入式路面在施工结束后每1000m2应另备2～3m3石屑或粗砂等供初期养护使用,石屑或粗砂的规格应与最后一层嵌缝料规格相同。沥青贯入层主层集料最大粒径宜与贯入层相同,当采用乳化沥青时,主层集料最大粒径可采用厚度的0.80～0.85倍,数量宜按压实系数1.25～1.30计算。沥青贯入式路面可选用粘稠石油沥青、煤沥青或乳化沥青作为结合料。

2)施工方法

沥青贯入式路面施工前,基层应清扫干净,当需要安装路缘石时,应在路缘石安装完成后进行施工。乳化沥青贯入式路面,必须浇洒透层或粘层沥青；当沥青贯入式路面厚度小于或等于5cm时,也应浇洒透层或粘层沥青。一般按下列程序进行施工：

①撒布主层集料。撒布主层集料时应控制松铺厚度,避免颗粒大小不匀,尽可能采用碎石摊铺机摊铺主层集料,在无条件下也可采用人工撒布。撒布后严禁车辆在撒布好的集料层上通行。

②碾压主层集料。主层集料撒布后用6～8t的钢筒压路机进行初压,碾压速度宜为2km/h,碾压时应自边缘逐渐移向路中心,每次轮迹应重叠约30cm,接着应从另一侧以同样的方法压至路中心,以此为碾压一遍。然后检查路拱和纵向坡度；当不符合要求时,应调整、找平后再压,直至集料无显著推移为止。再用10～12t压路机进行碾压,每次轮迹重叠1/2左右,碾压4～6 遍,直至主层集料嵌挤稳定,无显著轮迹为止。

③浇洒第一层沥青。主层集料碾压完毕后,应立即浇洒第一层沥青,浇洒方法与沥青表面处治层施工相同。沥青的浇洒温度应根据沥青标号及气温情况选择,当采用乳化沥青贯入时,应防止乳液下漏过多,可在主层集料碾压稳定后,先撒布一部分上一层嵌缝料,再浇洒主层沥青。乳化沥青在常温下撒布,当气温偏低需要加快破乳速度时,可将乳液加温后撒布,但乳液温度不得超过60℃。

④撒布第一层嵌缝料。主层沥青浇洒完成后,应立即撒布第一层嵌缝料,嵌缝料的撒布应均匀并应扫匀,不足处应找补。当使用乳化沥青时,石料撒布应在破乳前完成。

⑤碾压。嵌缝料扫匀后应立即用8～12t钢筒式压路机进行碾压,轮迹应重叠轮宽的1/2左右,宜碾压4～6遍,直至稳定为止。碾压时随压随扫,并应使嵌缝料均匀嵌入。当气温较高使碾压过程发生较大推移现象时,应立即停止碾压,待气温稍低时再继续碾压。

⑥浇洒第二层沥青,撒布第二层嵌缝料,碾压,再浇洒第三层沥青。

⑦撒布封层料。

⑧终压。用6～8t压路机碾压2～4遍,然后开放交通,并进行交通管制,使路面全宽受到行车的均匀碾压。当沥青贯入式路面表面不撒布封层料,加铺沥青混合料拌合层时,应紧跟贯入层施工,上下应成为一个整体。贯入部分采用乳化沥青时,应待其破乳、水分蒸发且成型稳定后方可铺筑拌和层。当拌和层与贯入部分不能连续施工,且要在短期内通行施工车辆时,贯入部分的第二遍嵌缝料用量应增加2～3m3/1000m2。在摊铺拌和层沥青混合料前,应清除贯入层表面的杂物、尘土以及浮动石料,再补充碾压一遍,并应浇洒粘层沥青。

8.1.4　热拌沥青混合料路面施工

1)热拌沥青混合料的选用

选择热拌沥青混合料类型应在综合考虑公路所在地区的自然条件、公路等级、沥青层位、路面性能要求、施工条件及工程投资等因素的基础上来确定沥青混合料的类型。对于双层式或三层是沥青混凝土路面,其中至少有一层是Ⅰ型密级配沥青混凝土；多雨潮湿地区的高速公路和一级公路,上面层宜选用抗滑表层混合料；干燥地区的高速公路和一级公路,宜采用Ⅰ型密级配沥青混合料做上面层；高速公路的硬路肩也宜采用Ⅰ型密级配沥青混合料做表层。

2)热拌沥青混合料的施工

热拌沥青混合料路面采用厂拌法施工时,集料与沥青均在拌和机内进行加热与拌和,并在热的状态下摊铺碾压成型。

(1)施工准备

施工前的准备工作主要包括原材料的检查、施工机械的选型与配套、拌和厂选址与备料、下承层的准备、试验路段铺筑等。

由于拌和机工作时会产生大量的粉尘、噪声,再加上拌和厂内的各种油料和沥青等是可燃物,因此拌和厂的设置应符合国家有关环境保护、消防安全等规定,一般应设置在空旷、干燥、运输良好的地方。

高速公路和一级公路沥青路面在大面积施工前,应铺筑试验路；其他等级公路在缺乏施工经验或初次使用重要设备时,也应铺筑试验路段。试验路段的长度应根据试验目的来确定,通常在100～200m以上。

(2)热拌沥青混合料的拌制

沥青混合料必须在沥青拌和厂(场、站)采用拌和机械进行拌制。热拌沥青混合料可采用间歇式拌和机或连续式拌和机拌制,各类拌和机均应有防止矿粉飞扬散失的密封性能及除尘设备,并有检测拌和温度的装置。间歇式拌和机是拌和设备,在拌和过程中骨料烘干与加热是连续进行的,而加入矿粉和沥青后的拌和是间歇(周期)式进行的。间歇式拌和机宜配置自动记录设备,在拌和过程中应逐盘打印沥青及各种矿料的用量。高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的沥青混凝土宜采用间歇式拌和机拌和。

连续式拌和机是矿料烘干、加热与沥青混合料拌和均为连续进行的,且拌和速度较高,连续式拌和机应具备根据材料含水量变化调整矿料上料比例、上料速度、沥青用量的装置,且当工程材料来源或质量不稳定时,不得采用连续式拌和机拌制。

拌制时,应根据生产配合比进行配料,严格控制各种材料的用量和拌和温度,确保沥青混合料的拌和质量。沥青材料应采用导热油加热,拌和的沥青混合料出厂温度应符合表8.1所列的要求；当混合料出厂温度过高,并影响沥青与集料的粘结力时,混合料不得使用,已铺筑的沥青路面应予以铲除。沥青混合料的拌和时间以混合料拌和均匀,所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为准,一般应通过试拌确定。

间歇式拌和机每锅拌和时间宜为30～50s,其中干拌时间不得少于5s；连续式拌和机的拌和时间应根据上料速度及拌和温度确定。拌和厂拌和的沥青混合料应均匀一致、无花白料、无结团成块或严重的粗细料分离现象,不符合要求时不得使用,并应及时调整。拌好的热拌沥青混合料不能立即铺筑时,可放入成品储料仓储存,储料仓无保温设备时,允许的储料时间应以符合摊铺温度要求为准；有保温设备的储料仓储料时间不宜超过72h。

表8.1　热拌沥青混合料的施工温度　　单位：℃

续表

注：①施工温度与沥青品种及标号有关,较稠沥青的施工温度宜靠近高限,较稀沥青的施工温度可靠近低限；
②本表不适用于改性沥青混合料施工；
③对高速公路、一级公路和城市快速路、主干路,沥青混合料出厂温度超过正常温度高限30℃时,混合料应予废弃。

(3)热拌沥青混合料的运输

热拌沥青混合料应采用较大吨位的自卸汽车运输,运输时,应防止沥青与车厢板粘结,车厢应清扫干净,车箱底板及周壁应涂一薄层油水(柴油∶水=1∶3)混合液,但不得有余液积聚在车厢底部。运料车应用篷布覆盖以保温、防雨、防污染,夏季运输时间短于0.5h时可不覆盖；混合料运料车的运输能力应比拌和机拌和或摊铺能力略有富余,施工过程中摊铺机前方应有运料车在等候卸料；对高速公路、一级公路、城市快速路、主干路,开始摊铺时在施工现场等候卸料的运料车不宜少于5辆。连续摊铺过程中,运料车应停在摊铺机前10～30cm处,并不得撞击摊铺机,卸料过程中运料车应挂空挡,靠摊铺机推动前进。运至摊铺地点的沥青混合料温度应符合规定的摊铺温度,对已结成团块、遭雨淋湿的混合料不得使用。

(4)热拌沥青混合料摊铺

热拌沥青混合料的摊铺工作应包括摊铺前的准备工作、摊铺机各种参数的选择与调整、摊铺作业等。

①摊铺前的准备工作。摊铺前的准备工作应包括下承层的准备、施工测量、摊铺机的检查等。

②摊铺前应先调整摊铺机的机构参数和运行参数。其中,机构参数包括熨平板的宽度、摊铺厚度、熨平板的拱度、初始工作迎角、布料螺旋与熨平板前缘的距离、振捣梁行程等。摊铺机的运行参数是摊铺机的作业速度,摊铺沥青混合料时应缓慢、均匀、连续不间断；在摊铺过程中,不得随意变更速度或中途停顿；摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度来确定,并应为2～6m/min。

③摊铺机作业。摊铺机的各种参数确定以后,即可进行沥青混合料路面的摊铺作业。首先应对熨平板加热,以免热沥青混合料将会冷粘于熨平板底上,并随板向前移动时拉裂铺层表面,使之形成沟槽和裂纹,因此,每天开始施工前或停工后再工作进,应对熨平板进行加热,即使夏季也必须如此。但加热温度应适当,否则过高的加热温度将会导致熨平板变形和加速磨耗,还会使混合料表面泛出沥青胶浆或形成拉沟。

热拌沥青混合料应采用机械摊铺,对高速公路、一级公路和城市快速路、主干路宜采用2台以上的摊铺机成梯队作业,进行联合摊铺；相邻两幅之间应有重叠,重叠宽度宜为5～10cm；相邻2台摊铺机宜间距10～30m,且不得造成前面摊铺机的混合料冷却；当混合料不能满足不间断摊铺时,可采用全宽度摊铺机一幅摊铺。摊铺机在开始受料前应在料斗内涂刷防止粘结的柴油；摊铺机应具有自动式或半自动式调节摊铺厚度及找平装置；具有足够容量的受料斗,在运料车换车时能连续摊铺,并有足够的功率推动运料车；具有可加热的振动熨平板或振动夯等初步压实装置,且摊铺机宽度可以调整。

摊铺机自动找平时,中、下面层宜采用一侧钢丝绳引导的方式控制高程,上面层宜采用摊铺前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式。经摊铺机初步压实的摊铺层平整度、横坡等应符合设计要求。沥青混合料的松浦系数应根据实际的混合料类型、施工机械和施工工艺等由试验确定。摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度及路拱、横坡,不符合要求时应根据铺筑情况及时进行调整。在铺筑过程中,摊铺机螺旋送料器应不停顿地转动,两侧应保持有不少于2/3的混合料,并保证在摊铺机全宽度断面上不发生离析；当熨平板按所需厚度固定后,不得随意调整。

(5)热拌沥青混合料的压实及成型

碾压是热拌沥青混合料路面施工的最后一道工序,要获得好的路面质量最终是靠碾压来实现。碾压的目的是提高沥青混合料的强度、稳定性和耐疲劳性。碾压工作包括碾压机械的选型与组合、压实温度、碾压速度、碾压遍数、压实方法的确定以及压实质量检查等。

①碾压机械的选型与组合

热拌沥青混合料路面压路机械有静作用光轮压路机、轮胎压路机和振动压路机。静作用光轮压路机适用于沥青混合料的初压、消除碾压轮迹。轮胎式压路机主要用来进行接缝处的预压、坡道预压、消除裂纹、薄摊铺层的压实等作业。自行式振动压路机前面为钢质振动轮,后面有两个橡胶驱动轮,工作质量随振动频率和振幅的增大而增大。

压路机的选型应考虑摊铺机的生产率、混合料的特性、摊铺厚度、施工现场的具体情况等因素。

②碾压作业

沥青混合料路面的压实程序分为初压、复压、终压(包括成型)3个阶段,压路机应以慢而匀速的速度碾压,压路机的碾压速度应符合表8.2的规定。初压是整平和稳定混合料,同时又为复压创造条件,一般采用轻型钢筒式压路机或关闭振动装置的振动压路机碾压2遍,其线压力不宜小于350N/cm。初压应在混合料摊铺后较高温度下进行,并不得产生推移、发裂。其压实温度应根据沥青稠度、压路机类型、气温、铺筑层厚度、混合料类型经试压确定。初压时,压路机应从外侧向中心碾压,相邻碾压带应重叠1/3～1/2轮宽,最后碾压路中心部分,压完全幅为一遍。当边缘有挡板、路缘石、路肩等支挡时,应紧靠支挡碾压；当边缘无支挡时,可用耙子将边缘混合料稍稍耙高,然后将压路机的外侧轮伸出边缘10cm以上碾压,也可在边缘先空出宽30～40cm,待压完第一遍后,将压路机大部分重量位于已压实过的混合料面上再压边缘,减少边缘向外推移。

表8.2　压路机的碾压速度　　单位：km/h

初压后紧接着进行复压,复压是使混合料密实、稳定、成型。复压宜采用重型压路机,碾压遍数应经试压确定,并不宜少于4～6遍。当采用轮胎压路机时,总质量不宜小于15t,碾压层厚度沥青混合料总质量不宜小于22t。轮胎充气压力不小于0.5MPa,相邻碾压带应重叠1/3～1/2的碾压轮宽度。当采用三轮钢筒式压路机时,总质量不宜小于12t,相邻碾压带应重叠后轮的1/2宽度。当采用振动压路机时,振动频率宜为35～50Hz,振幅宜为0.3～0.8mm,并应根据混合料类型、温度和层厚选用；层厚较大时应选用较大的频率和振幅。相邻碾压带重叠宽度宜为10～20cm。振动压路机倒车时,应先停止振动,并在另一方向运动后再开振动,以免混合料形成鼓包。

终压应紧接着复压后进行,其目的是消除碾压轮产生的轮迹,最后形成平整的路面。终压可选择双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压,碾压不宜少于2遍,路面应无轮迹。

(6)接缝

在施工过程中应尽可能避免出现接缝,不可避免时,应做成垂直接缝,并通过碾压尽量消除接缝痕迹,提高接缝处沥青路面的传荷能力。

①纵向接缝

两条摊铺带相接处,必须有一部分搭接,才能保证该处与其他部分具有相同的厚度。搭接的宽度应前后一致,搭接施工有冷接缝和热接缝两种。冷接缝施工是指新铺层与经过压实后的已铺层进行搭接,搭接宽度为3～5cm,在摊铺新铺层时,对已铺层带接茬处边缘进行铲修垂直,新摊铺带与已摊铺带的松铺厚度相同。热接缝施工一般是在使用两台以上摊铺机梯队作业时采用,此时两条毗邻摊铺带的混合料都还处于压实前的热状态,所以纵向接缝容易处理,而且连接强度较好。

②横向接缝

相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m以上,横向接缝有斜接缝和平接缝两种。高速和一级公路中下层的横向接缝可采用斜接缝,而上面层则应采用垂直的平接缝,其他等级公路的各层均应采用斜接缝。处理好横向接缝的基本原则是将第一条摊铺带的尽头边缘锯成垂直面,并与纵向边缘成直角。

8.1.5　乳化沥青碎石混合料路面施工

乳化沥青碎石混合料是指由乳化沥青与矿料在常温状态下拌和而成,压实后剩余空隙率在10%以上的常温沥青混合料。乳化沥青碎石混合料适用于三级及三级以下的公路、城市道路支线的沥青面层、二级公路的罩面层施工,以及各级道路的沥青路面的连接层或找平层。而乳化沥青碎石混合料路面的沥青面层宜采用双层式,下层应采用粗粒式沥青碎石混合料,上层应采用中粒式或细粒式沥青碎石混合料；单层式只宜在少雨干燥地区或半刚性基层上使用；而在多雨潮湿地区必须做上封层或下封层。

1)混合料拌和

乳化沥青碎石混合料宜采用拌和厂机械拌和,在条件限制时,也可在现场用人工拌制。混合料拌和时间应保证乳液与集料拌和均匀,其拌和时间应根据施工现场使用的集料级配情况、乳液裂解速度、拌和机械性能、施工时的气候等具体条件通过试拌确定。机械拌和时间不宜超过30s(自矿料加进乳液的时间算起),人工拌和时间不宜超过60s。

2)混合料摊铺

已拌制好的混合料应立即运至施工现场进行摊铺,拌制的混合料宜用沥青摊铺机摊铺,当采用人工摊铺时,应采取防止混合料离析的措施。混合料应具有充分的施工和易性,混合料的拌和、运输和摊铺应在乳液破乳前结束,在拌和与摊铺过程中已破乳的混合料,应予以废弃。

3)碾压

混合料摊铺完毕,厚度、平整度、路拱横坡等符合设计要求和规范要求后,即可进行碾压,其碾压可按热拌沥青混合料的规定进行,但在混合料摊铺后,采用6t左右的轻型压路机初压,碾压1～2遍,使混合料初步稳定,再用轮胎压路机或轻型钢筒式压路机碾压1～2遍,初压时应匀速进退,不得在碾压路段上紧急制动或快速启动。

当乳化沥青开始破乳,混合料由褐色转变成黑色时,应用12～15t轮胎压路机或10～12t钢筒式压路机复压,复压2～3遍后,立即停止,待晾晒一段时间、水分蒸发后,再补充复压至密实为止。乳化沥青碎石混合料路面的上封层应在压实成型、路面水分蒸发后加铺。压实成型后的路面应进行早期养护,并封闭交通2～6h；开放交通的初期,应设专人指挥,车速不得超过20km/h,并不得刹车或调头。

8.2　水泥混凝土路面施工

水泥混凝土路面是由混凝土面板与基层所组成,具有刚度大、强度高、稳定性好、使用寿命长等特点,适用于各级公路特别是高速公路和一级公路。水泥混凝土面板必须具有足够的抗折强度,良好的抗磨耗、抗滑、抗冻性能,以及尽可能低的线膨胀系数和弹性模量；混凝土拌和物应具有良好的施工和易性,使混凝土路面能承受荷载应力和温度应力的综合疲劳作用,为行驶的汽车提供快速、舒适、安全的服务。

8.2.1　轨模式摊铺机施工

轨模式摊铺机施工是由支撑在平底型轨道上的摊铺机将混凝土拌和物摊铺在基层上,摊铺机的轨道与模板连在一起,安装时同步进行。

1)施工准备

施工前的准备工作包括选择拌和场地,材料准备及质量检验,混合料配合比检验与调整,基层的检验与整修、施工放样等项工作。

(1)材料准备及质量检验

根据施工组织设计,在施工前分别备好所需水泥、粗集料、细集料、外加剂等材料,并在实际使用时核对调整。已备水泥除应查验其出厂质量报告单外,还应逐批抽验其细度、凝结时间、安定性及3d、7d和28d的抗压强度是否符合要求。为了节省时间,可采用2h压蒸快速测定方法。

(2)混合料配合比检验与调整

主要包括工作性的检验与调整、强度的检验,以及选择不同用水量、不同水灰比、不同砂率或不同级配等配制混合料,通过比较,从中选出经济合理的方案。

(3)基层检验与整修

主要包括基层质量检验和测量放样。基层的质量检查项目为基层强度(以基层顶面的当量回弹模量值或以标准汽车测定的计算回弹弯沉值作为检查指标)、压实度、平整度(以3m直尺量)、宽度、纵坡高程和横坡(用水准仪测量)。

测量放样首先应根据设计图纸放出路中心线以及路边线,设置胀缝、缩缝、曲线起讫点和纵坡转折点等中心桩,同时根据放好的中心线和边线,在现场核对施工图线的混凝土分块线,要求分块线距窨井盖及其他公用事业检查井盖的边线至少1m的距离,否则应移动分块线的距离。

2)拌和与运输

拌和质量是保证水泥混凝土路面的平整度和密实度的关键,而混凝土各组成材料的技术指标和配合比计算的准确性是保证混凝土拌和质量的关键。混凝土拌和设备应附有可自动计量供料系统,如无此条件时,可采用集料箱加地磅的方法进行计量。

在运输过程中,为了保证混凝土的工作性,应考虑蒸发水和水化失水,以及因运输颠簸和振动使混凝土发生离析等。一般情况下,坍落度大于5.0cm时,用搅拌运输车运输,且运输时间不超过1.5h；坍落度小于2.5cm时,用自卸汽车运输,且运输时间不超过1h。若运输时间超过极限值时,可加入缓凝剂。

拌和物运到摊铺现场后,倾卸于摊铺机的卸料机内,卸料机械有侧向和纵向卸料机两种,如图8.1所示。侧向卸料机在路面铺筑范围外操作,自卸汽车不进入路面铺筑范围,因此要有可供卸料机和汽车行驶的通道；纵向卸料机在路面铺筑范围内操作,由自卸汽车后退卸料,因此在基层上不能预先安放传力杆及其支架。

3)铺筑与振捣

(1)轨模安装

轨道式摊铺机施工的整套机械是在轨道上移动前进,并以轨道为基准控制路面表面高程。由于轨道和模板同步安装,统一调整定位,因此将轨道固定在模板上,既可作为水泥混凝土路面的侧模,也是每节轨道的固定基座。轨道的高程控制、铺轨的平直、接头的平顺,将直接影响路面的质量和行驶性能。

(2)摊铺

摊铺是将倾卸在基层上或摊铺机箱内的混凝土按摊铺厚度均匀地充满模板范围内。摊铺机械有刮板式、箱式和螺旋式3种。刮板式摊铺机本身能在模板上自由地前后移动,在前面的导管上左右移动。由于刮板自身也要旋转,可以将卸在基层上的混凝土堆向任意方向摊铺。

图8.1　卸料机械

箱式摊铺机是混凝土通过卸料机卸在钢制箱子内。箱子在机械前进行驶时横向移动,同时箱子的下端按松散厚度刮平混凝土。螺旋式摊铺机是用正反方向旋转的旋转杆(直径约50cm)将混凝土摊开,螺旋后面有刮板,可以准确地调整高度,如图8.2所示。

在摊铺过程中应严格控制混凝土拌和物的松铺厚度,确保混凝土路面的厚度和标高符合设计要求,松铺厚度一般应通过试铺来确定(见表8.3)。

图8.2　螺旋式摊铺机施工

表8.3　松铺系数与坍落度关系

(3)振捣

水泥混凝土摊铺后,就应进行振捣。振捣可采用振捣机或插入式振捣器进行。混凝土振捣机是跟在摊铺机后面,对混凝土拌和物进行再次整平和捣实的机械。插入式振捣器主要是对路面板的边部进行振捣,以达到应有的密实性和均匀性。

4)表面修整

捣实后的混凝土要进行平整、精光、纹理制作等工序,使竣工后的混凝土路面具有良好的路用性能。

精光工序是对混凝土表面进行最后的精细修整,使混凝土表面更加致密、平整、美观,这是混凝土路面外观质量的关键工序。

纹理制作是提高高等级公路水泥混凝土路面行车安全的抗滑措施之一。水泥混凝土路面的纹理制作可分为两类：一类是在施工时,水泥混凝土处于塑性状态(即初凝前),或强度很低时采取的处理措施,如拉毛(槽)、压纹(槽)、嵌石等施工工艺；另一类是水泥混凝土完全凝结硬化后,或使用过程中所采取的措施,如在混凝土面层上用切槽机切出深5～6mm、宽3mm、间距为20mm的横向防滑槽等施工工艺。

5)接缝施工

混凝土面层是由一定厚度的混凝土板组成,具有热胀冷缩的性质,混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩,这些变形会受到板与基础之间的摩阻力和粘结力,以及板的自重和车轮荷载的约束,致使板内产生过大的应力,造成板的断裂或拱胀等破坏。为了避免这些缺陷,混凝土路面必须在纵横两个方向建造许多接缝,把整个路面分割成许多板块。在任何形式的接缝处,板体都不可能是连续的,其传递荷载的能力总不如非接缝处,而且任何形式的接缝都不免要漏水,因此,对各种形式的接缝,都必须为其提供相应的传荷与防水的设施。

(1)横向接缝

横向接缝是垂直于行车方向的接缝,横向接缝有3种,即胀缝、缩缝和施工缝。

①胀缝

胀缝是保证板体在温度升高时能部分伸张,从而避免产生路面板在热天的拱胀和折断破坏的接缝。胀缝与混凝土路面中心线垂直,缝壁垂直于板面,宽度均匀一致,相邻板的胀缝应设在同一横断面上,如图8.3所示。

图8.3　胀缝的构造形式(单位：cm)
1—传力杆固定端；2—传力杆活动端；3—金属套筒；4—弹性材料；5—软木板；6—沥青填缝料；7—沥青砂；8—10号水泥混凝土预制枕垫；9—炉渣石灰土

胀缝的施工分浇筑混凝土完成时设置和施工过程中设置两种。浇筑完成时设置胀缝适用于混凝土板不能连续浇筑的情况,施工时,传力杆长度的一半穿过端部挡板,固定于外侧定位模板中,混凝土浇筑前先检查传力杆位置,浇筑时应先摊铺下层混凝土,用插入式振捣器振实,并校正传力杆位置后,再浇筑上层混凝土；浇筑邻板时,应拆除顶头木模,并设置下部胀缝板、木制嵌条和传力杆套筒。

施工过程中设置胀缝适用于混凝土板连续浇筑的情况,施工时应预先设置好胀缝板和传力杆支架,并预留好滑动空间,为保证胀缝施工的平整度和施工的连续性,胀缝板以上的混凝土硬化后用切缝机按胀缝板的宽度切2条线,待填缝时,将胀缝板上的混凝土凿去。

②缩缝

缩缝是保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂,从而避免产生不规则裂缝的横向接缝。缩缝一般采用假缝形式,即只在板的上部设缝隙,当板收缩时将沿此薄弱断面有规则的自行断裂,如图8.4所示。由于缩缝缝隙下面板断裂面凸凹不平,能起到一定的传荷作用,一般不需设传力杆,但对交通繁重或地基水文条件不良的路段,也应在板厚中央设置传力杆。

图8.4　缩缝的构造形式(单位：cm)
1—传力杆；2—自行断裂缝

横向缩缝的施工方法有压缝法和切缝法两种。压缝法在混凝土捣实整平后,利用振动梁将“T”形振动压缝刀准确地按接缝位置振出一条槽,然后将铁制或木制嵌缝条放入,并用原浆修平槽边,待混凝土初凝前泌水后取出嵌条,形成缝槽。切缝法是在凝结硬化后的混凝土(混凝土达到设计强度等级的25%～30%)中,用锯缝机(带有金刚石或金刚砂轮锯片)锯割出要求深度的槽口,这种方法可保证缝槽质量和不扰动混凝土结构。

③施工缝

施工缝是由于混凝土不能连续浇筑而中断时设置的横向接缝。施工缝应尽量设在胀缝处,如不可能,也应设在缩缝处。多车道施工缝应避免设在同一横断面上,如图8.5所示。

图8.5　施工缝的构造形式(单位：cm)
1—传力杆；2—涂沥青

(2)纵向接缝

纵缝是指平行于混凝土行车方向的接缝。纵缝一般按3～4.5m设置,如图8.6所示。纵向假缝施工应预先将拉杆采用门型式固定在基层上,或用拉杆旋转机在施工时置入,假缝顶面缝槽用锯缝机切成,深为6～7cm,使混凝土在收缩时能从此缝向下规则开裂,防止因锯缝深度不足而引起不规则裂缝。纵向平头缝施工时应根据设计要求的间距,预先在横板上制作拉杆置放孔,并在缝壁一侧涂刷隔离剂,顶面用锯缝机切成深度为3～4cm的缝槽,用填料填满。纵向企口缝施工时应在模板内侧做成凸榫状,拆模后,混凝土板侧面即形成凹槽,需设置拉杆时,模板在相应位置处钻圆孔,以便拉杆穿入。

图8.6　纵缝的构造形式(单位：cm)

(3)接缝填封

混凝土板养生期满后应及时填封接缝。填缝前,首先将缝隙内泥砂清除干净并保持干燥,然后浇灌填缝料。填缝料的灌注高度,夏天应与板面齐平,冬天宜稍低于板面。

8.2.2　滑模式摊铺机施工

水泥混凝土滑模施工是一种采用滑模摊铺机摊铺水泥混凝土路面的施工工艺方式,其特征是不架设边缘固定模板,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、抹面等机构安装在一台可自行的机械上,通过基准线控制,能够一遍摊铺出密实度高、动态平整度优良、外观几何形状准确的水泥混凝土路面。滑模式摊铺机是不需要轨道,整个摊铺机的机架是支承在4个液压缸上,可以通过控制机械上下移动,以调整摊铺机铺层厚度,并在摊铺机的两侧设置有随机移动的固定滑模板。滑模式摊铺机一次通过就可以完成摊铺、振捣、整平等多道工序。

1)基准线设置

滑模摊铺水泥混凝土路面的施工基准设置有基准线、滑靴、多轮移动支架和搬动方铝管等多种方式。根据我国的基层平整度现状,滑模摊铺水泥混凝土路面的施工基准线设置,宜采用基准线方式。基准线设置形式视施工需要可采用单向坡双线式、单向坡单线式和双向坡双线式。单向坡双线式基准线的两根基准线间的横坡应与路面一致；单向坡单线式基准线必须在另一侧具备适宜的基准,路面横向连接摊铺,其横坡应与已铺路面一致；双向坡双线式基准线的两根基准线直线段应平行,且间距相等,并对应路面高程,路拱靠滑模摊铺机调整自动铺成。

滑模摊铺水泥混凝土路面基准线设置精度应符合表8.4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。基准线应在摊铺前一天完成设置,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。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。基准线的接头不得大于1cm,每100m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。

表8.4　滑模摊铺水泥混凝土路面基准线设置精度要求

2)混凝土搅拌、运输

混凝土的最短搅拌时间,应根据拌和物的粘聚性(熟化度)、均质性及强度稳定性由试拌确定,一般情况下,单立轴式搅拌机总拌和时间为80～120s；双卧轴式搅拌机总搅拌时间为60～90s。上述两种搅拌机原材料到齐后的纯拌和最短时间分别不短于30s、35s,连续式搅拌楼的最短搅拌时间不得短于40s,最长搅拌时间不宜超过高限值的2倍。

混凝土的运输应根据施工进度、运量、运距及路况来配备车型和车辆总数,其总运力应比总拌和能力略有富余。运输允许最长时间应短于摊铺允许最长时间0.5h,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8.5的规定。

表8.5　混凝土拌和物运输、摊铺完毕允许最长时间

3)滑模摊铺

(1)施工前检查

滑模摊铺前,应对施工现场准备工作进行检查：

①检查板厚；

②检查辅助施工设备机具；

③检查基层；

④横向连接摊铺检查。

(2)滑模摊铺机的施工要领

①机手操作滑模摊铺机应缓慢、均速,连续不间断地摊铺。滑模摊铺机的速度,根据拌和物稠度和设备性能可控制在0.5～2.0m/min,一般宜为1m/min左右。当料的稠度发生变化时,先调整振捣频率,后改变摊铺速度。

②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,料位高低上下波动控制在±4cm之内。

③滑模摊铺机以正常摊铺速度施工时,振捣频率可在6000～11000r/min调整,宜采用9000r/min左右。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,调整摊铺速度和振捣频率。当混凝土偏稀时,应适当降低振捣频率,加快摊铺速度,但最快不得超过3m/min,最小振捣频率不得小于6000r/min；当新拌混凝土偏干时,应提高振捣频率,但最大不得大于11000r/min,并减慢摊铺速度,最小摊铺速度应控制在0.5～1m/min；滑模摊铺机起步时,应先开启振捣棒振捣2～3min,再推进,滑模摊铺机脱离混凝土后,应立即关闭振捣棒。

④滑模摊铺纵坡较大的路面,上坡时,挤压底板前仰角应适当调小,同时适当调小抹平板压力；下坡时,前仰角应适当调大,抹平板压力也应调大。抹平板合适的压力应为板底3/4长度接触路面抹面。

⑤滑模摊铺弯道和渐变段路面时,单向横坡,使滑模摊铺机跟线摊铺,应随时观察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,计算机控制条件下,输入弯道和渐变段边缘及路拱中几何参数,计算机自动控制生成路拱；手控条件下,机手应根据路拱消失和生成几何位置,在给定路段范围内分级逐渐消除或调成设计路拱。

⑥摊铺单车道路面,应视路面的设计要求配置一侧或双侧打纵缝拉杆的机械装置。侧向拉杆装置的正确插入位置应在挤压底板的中下或偏后部。拉杆打入分手推、液压、气压等几种方式,压力应满足一次打(推)到位的要求,不允许多次打入。同时摊铺2个以上车道时,除侧向打拉杆装置外,还应在假纵缝位置中间配置1个以上中间拉杆自动插入装置,该装置有机前插和机后插两种配置。前插时,应保证拉杆的设置位置；后插时,要保证其插入部位混凝土的密实度。带振动搓平梁和振动修复板的滑模摊铺机应选择机后插入式；其他滑模摊铺机可使用机前插入式。打入的拉杆必须处在路面板厚的中间位置。中间和侧向拉杆打入的高低误差不宜大于±3cm；倾斜及前后误差不宜大于±4cm。

⑦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、振动搓平梁和抹平板位置、速度和频率。软拉抗滑构造表面砂浆层厚度应控制在4mm,硬刻槽路面的砂浆表层厚度应控制在2mm左右。

⑧连接摊铺时,滑模摊铺机一侧履带上前次水泥混凝土路面的时间应控制在养护7d以后,最短不得少于5d。同时,钢履带底部应铺橡胶垫或使用有挂胶履带的滑模摊铺机。

思考题

1.路面的功能对路面的要求是什么?路面的作用是什么?

2.路面如何分级与分类?

3.沥青路面有哪几种类型?各类路面的基本特征及应用范围是什么?

4.水泥混凝土路面的构造由哪几部分组成?各种构造的基本要求是什么?

5.水泥混凝土路面的平面构造和要求是什么?