水泥混凝土路面施工新工艺

谭永庆，周 鑫，张 洁

（长安大学公路学院，陕西西安 710064）

作者简介：谭永庆（1990－），男，长安大学公路学院硕士研究生，道路与铁道工程专业。

周 鑫（1990－），男，长安大学公路学院硕士研究生，道路与铁道工程专业。

张 洁（1991－），女，长安大学公路学院硕士研究生，企业管理专业。

摘 要：水泥混凝土路面属于刚性路面，损坏后维修、养护的难度和工程量较大。因此，我国公路水泥混凝土路面建设迫切需要一套完整的施工技术来保障和提高其施工质量，保证所铺筑的水泥路面具备平整、密实、耐久的性能，并大幅度减小水泥混凝土路面维修、养护的难度和工程量。我国公路水泥混凝土路面建设发展速度很快，建设规模巨大，过去使用小型机具的施工方法显然已经落后，远不能适应当前水泥混凝土路面施工设备、工艺和技术水平的要求。近年来，大、中型机械化施工如滑模摊铺、三辊轴机组铺筑等新型工艺技术取得了实质性的进步，而且在我国高速公路、一、二级公路的水泥路面铺筑施工中得到了广泛的应用。

关键词：水泥混凝土路面；施工技术；机械化施工

Abstract：Cement concrete pavement belongs to rigid pavement．After the damage，the repair and maintenance is difficult and the engineering quantity is large．Therefore，the cement concrete pavement construction of our country highway in urgent need of a complete set of construction technology to improve and guarantee the construction quality，ensure the cement road surface paved with smooth dense，durable performance and greatly reduce the cement concrete pavement repair，maintenance difficulty and engineering quantity．Our country highway cement concrete pavement construction development speed is very quick，the construction scale is huge，the construction way used in the past with small machines backward，far can not meet the current cement concrete pavement construction equipment，technology，technical level requirement．In recent years，large and medium－sized mechanical construction of slipform paving，such as unit three roller shaft paving and other new technolo－gy have made substantial progress，but also in the cement concrete pavement of expressway in our country，one or two high－way paving construction has been widely applied．

Key words：cement concrete pavement；construction technology；mechanized construction

1 引言

由于我国公路水泥混凝土路面建设发展迅速，并且每年建设规模巨大，过去使用小型设备的工艺和技术方法显然已经远远不能适应当前水泥混凝土路面施工的要求。近年来，大、中型机械化施工，如滑模摊铺、三辊轴机组、碾压施工等技术已经得到广泛应用。使用路面施工新技术可以不断提高水泥混凝土路面的施工技术水平和工程质量，为我国公路建设带来显著的经济效益，对我国公路建设和交通运输的发展都具有重大的现实意义。

2 水泥混凝土面层铺筑技术及施工工序

2．1 水泥混凝土路面施工技术

水泥混凝土面层铺筑的技术方法有小型机具铺筑、轨道摊铺机铺筑、滑模机械铺筑、三辊轴机组铺筑和碾压混凝土等五种方法。

（1）小型机具铺筑

小型机具施工工艺是传统的施工方式。所以一般用在县乡公路，三、四级公路等公路，旅游公路，村镇内道路和广场建设中。

（2）轨道摊铺机铺筑

轨道摊铺机铺筑方式有被滑模摊铺机取代的趋势。轨道摊铺机的优点是可以倒车反复做路面，缺点是轨模板过重，轨模板的安装劳动强度大。

（3）滑模机械铺筑

滑模摊铺技术已经成为质量最高的、施工速度最快、装备最现代化的成熟的高新技术。

（4）三辊轴机组铺筑

三辊轴机组铺筑施工比较适用于二、三、四级公路以及县乡公路水泥混凝土路面的施工。

（5）碾压混凝土

碾压混凝土路面是采用沥青路面主要的施工机械将单位用水量较少的干硬性混凝土进行摊铺、碾压成型的一种混凝土路面。碾压混凝土采用的是沥青摊铺机或灰土摊铺机，碾压密实成型工艺是将干硬性混凝土技术和沥青路面摊铺技术结合起来的一种复合技术。目前该技术尚存在一些问题：裂缝、离析与局部早期损坏成坑，动态平整度不高、板底密实度不佳等。因此，许多公路工程技术人员认为，碾压混凝土仅适用于二级以下水泥混凝土路面或复合式路面下面层。

2．2 常用的施工机具设备

常用施工机具有：强制式搅拌机、自行式砼摊铺机、泵送车、砼搅拌运输罐车、自卸汽车、压纹机、切缝机、垂直振动器、圆盘锯、平板振动器切割机、平刨机、发电机、焊机、潜水泵、洒水车等。

2．3 水泥混凝土路面施工工序

施工工序：（1）拌和场地的选择；（2）调整备料与混合料的配比；（3）测量放样；（4）基层的检验与整修；（5）支立模板、安设钢筋；（6）混凝土的拌和；（7）混凝土的运输；（8）混凝土的摊铺；（9）混凝土的振捣；（10）提浆与刮平；（11）抹平（机械或人工）；（12）表面制毛；（13）机械锯缝；（14）拆模；（15）填缝；（16）养护；（17）开放交通。

2．4 具体施工工序流程

具体施工工序如图1所示。

图1 施工工序流程

3 三辊轴机组铺筑

3．1 安装模板

模板顶面必须要与设计高程相吻合，然后用水准仪进行测量调整，直到设计高程为止。为了固定模板支架需要把钢钎打入到基层，用反向的两个木楔将相邻的模板楔成一体，使模板接缝紧密，准确稳固，在振捣时不出现下沉、变形、位移的现象，边线要求：相邻模板的上平面和竖平面的偏差不大于1．0mm。缝隙需用高标的水泥砂浆进行抹平封严，以防漏浆。施工过程中，在固定模板时应注意相邻平面的偏差及控制横坡，浇筑前用胶带粘住接缝，使拆模后混凝土不会发生漏浆。

3．2 混凝土摊铺

摊铺前将杂物清扫干净，均匀洒水，经常检查模板的间隔、支撑情况，基层的平整、润湿以及钢筋位置和传力杆设置等，发现问题及时处理，合格后方可摊铺。人工摊铺时，铁锹搬运混合料严格抛掷，以防发生离析。

在摊铺过程中，摊铺按照边缘、板角、接缝处顺序进行，做到运输、摊铺、振捣一气呵成，以免水分发生过大的变化。

3．3 混凝土振捣

在混凝土摊铺后，及时振捣，可用插入式和平板振捣器均匀振实。振捣器移动间距不宜大于40cm，距离模板的距离不大于20cm，防止碰撞模板和钢筋，不得漏振，注意板边、角隅、接缝及设钢筋。然后用平板振捣器由板边开始纵横交错全面振捣，每次重叠10～20cm，有钢筋的部位，应有专人随时检查纠正错位，施工现场振捣如图2所示。

图2 混凝土振捣

3．4 三辊轴整平

三辊轴整平机按照作业单元分段整平，作业单元长度宜为20～30m，振实与三辊轴整平间隔时间不超过15min，整平施工现场如图3所示。滚压振实高差宜比模板顶高5～20mm。在一个作业段内，三辊轴整平机应前进振动，后退静滚进行作业，重复2～3次。经过试铺来确定最佳滚压遍数。滚压完成后，前后静滚整平轴进行整平，直到表面砂浆均匀，符合平整度的要求，砂浆的厚度控制在（4±1）mm。

三辊轴整平的刮尺为3～5m，在纵向和横向精平饰面，每个方向大于两遍，也可用旋转抹面机进行密室精平。

图3 三辊轴整平

4 滑模机械铺筑

4．1 振捣及摊铺速度控制

振捣频率控制在9 000r／min左右，并避免混凝土欠振、过振、漏振。同时，根据混凝土稠度大小调整振捣频率，当混凝土偏稀时，应适当降低振捣频率，加快摊铺速度，但不能小于6 000r／min；当混凝土料偏干时，应适当加大振捣频率，减慢摊铺速度。摊铺机起步时，先起动振捣约2min，然后再行走，待机时，应关掉振捣棒，在摊铺时，应经常检查振捣棒的工作状态，以保证其工作正常。

为了保证路面的平整度，摊铺时要保持匀速不间断地摊铺，根据混凝土的坍落度进行调整，摊铺速度宜控制在1．0～1．7m／min。当混凝土稠度发生变化时，应先调整振捣频率，后改变速度，不能出现料多时追赶，然后随意停机等料现象的发生。现场滑模摊铺机摊铺如图4所示。

图4 滑模机械铺筑

4．2 滑模机械铺筑要点

1）高速公路、一级公路施工，宜选配能一次摊铺2～3个车道宽度（7．5～12．5m）的滑模摊铺机；

2）滑模摊铺路面时，可配备一台装载机辅助布料；

3）切缝时可使用普通锯缝机、软锯缝机、支架式硬锯缝机；

4）基准线设置：有单向坡双线式、单向坡单线式和双向坡双线式三种；

5）摊铺准备；

6）布料；

7）摊铺时应缓慢、匀速、连续不间断的作业，应随时调整松方高度板，控制进料位置；

8）开始时，宜略设高些，以保证进料；

9）正常摊铺时，振捣频率可在6 000～11 000 r／min之间调整，宜采用9 000r／min；

10）满负荷载时，可铺筑的路面最大纵坡为：上坡5％，下坡6％；

11）施工的最小弯道半径不应小于50m；最大超高横坡不宜大于7％；

12）摊铺结束后，必须及时清洗。

5 轨道摊铺机铺筑

高速公路混凝土路面可根据具体条件使用轨道式摊铺机进行施工。一级、二级、三级公路混凝土路面施工应使用轨道式摊铺机进行施工。现场轨道摊铺机摊铺如图5所示。

图5 轨道摊铺机摊铺

5．1 轨道摊铺机铺筑混凝土面层的准备工作

1）提前做好模板的加工，制作数量：摊铺机摊铺1．5～2．0倍的模板数。

2）测量放样：恢复定线，直线每一个中桩隔20m，弯道隔5～10m。用3寸长钢钉，在直线段每10m一钉，在弯道段每5m一钉。对钢钉位置高程进行测量，并计算与设计高程的差，复核确认后进行导线架设。

3）架设导线：距放样2cm处打钢钎，以稳固深度为宜。抄平测量，标出路面设计标高线（±2 mm）。用线绳牢固，位置正确，中间不能下垂，不扰动钢钎。

4）支立模板：根据导线方向和高度支立模板，确保位置正确。在浇筑、振捣时，模板支立要保证不发生下沉、变形。钢筋间距满足设计要求，安装牢固，保证浇筑后与表面平行。

5）铺设轨道：可选12型I字钢或槽钢铺设轨道，一般只需配4根标准I字钢，倒换使用，将I字钢固定在0．5m×0．15m×0．15m的枕木上，间隔1m。轨道应平行于中心线，顶面与模板顶面应维持固定差，距离应保持不变，平稳顺直。

6）就位和调试摊铺机：摊铺前，应调试摊铺机，使其与路面横坡度的倾斜度相同。调整刮板至路面设计标高处，检查振捣及其他装置是否运行正常。

5．2 轨道摊铺机铺筑注意事项

1）摊铺前，应对基层表面洒水，但不能有积水。

2）混凝土入模前，应先检查坍落度，控制在配合比要求的坍落度±1cm范围内。

3）在摊铺时，间断时间应不大于初凝时间。

4）摊铺后，要整理拉杆，保证拉杆水平平行，用直尺初查平整度，确保表面平整。

5）施工缝应设在缩缝或胀缝处，再按要求处治。由于其他原因需要中断浇筑时，可设置临时工作缝。

6）摊铺机在摊铺时，两侧应各设1名辅助操作员，保证摊铺机的摊铺质量和运行安全。

6 滑模技术新进展

6．1 全部缩缝插传力杆技术在高速公路的使用

随着交通量的不断增加，高速公路使用2～3年后，往往会发生错台，影响行车安全与舒适。1999年滑模施工的湘耒高速、益阳到常德高速、北京到大同高速、电湛高速、宣大高速等都使用了此技术，且很多使用缩缝预制钢筋支架的方式进行滑模摊铺施工。2000年6月，在宣大高速施工过程中，国内首次试验成功了自动传力杆机械手插入的方法，使用DBI技术自动插入的传力杆精度在所有方位上均不大于1cm，完全满足规范要求；DBI方法不影响摊铺速度，节约费用，可取得良好的使用效果，从根本上解决重交通量的水泥混凝土路面的错台问题，保持了滑模施工的优良平整度（D≤0．9mm），改善了运营中路面的行车舒适性。

6．2 钢筋混凝土桥面滑模连续铺装技术

我国在通道桥面、中小桥涵的连续铺装技术取得了重大进步。过去，路面是滑模摊铺的，而桥面是人工铺装的，结果施工效率很难提高，难以保证桥面的质量和平整度，桥面的破坏较快。1997年，在深汕东段高速进行滑模连续摊铺桥面的试验。1998年，在黄黄高速全面进行中、小桥涵200多道的连续滑模铺装。1999年，在电湛高速特大桥的滑模连续施工试验取得了成功，施工后桥面的动态平整度达到D＝0．85mm，采用滑模连续铺装过的桥面与路面平整度一致，车辆高速行驶当中，感觉不到是在通过桥涵。

6．3 贫混凝土基层的滑模摊铺

2000年6月，首次在宣大高速重车方向成功对贫混凝土基层进行了滑模摊铺，厚度为20cm，面层为26cm；使用325号矿渣水泥，单位用量212kg／m3；Ⅱ级煤灰42kg／m3；7d抗压强度大于10MPa，28d抗压强度大于20MPa；为满足抗冻耐久性需要掺加引气剂，含气量为4％左右。3m直尺的平整度小于4mm；纵端高程的偏差平均值小于±5mm，极值小于±10mm；板厚偏差值小于±5mm，极值小于±10mm。并且已编制出其质量验收暂行标准。

6．4 高弯拉强度的混凝土路面

1999年，京大高速铺建了高弯拉强度的水泥路面，双向6车道为60km，设计弯拉强度为5．5 MPa，实际达到了60d弯拉强度平均值6．5 MPa，最小值5．9MP a、最大值7．8MPa，实测岩芯抗压强度55～65MPa。京大高速是到目前为止，中国设计和实际弯拉强度最高的混凝土路面，其使用技术为“双掺技术”，即外加剂为引气缓凝高效减水剂，掺合料使用Ⅰ级粉煤灰。这种技术主要使用在超轴载车辆较多并且设计板厚不能增加的的路段，京大高速是运煤高速，其平均轴载160k N，最大双轮单轴载220k N。该高速公路按实际行车轴载情况使用了上下行方向不等厚度的设计方案，上行重车方向30cm；下行轻车方向26cm。不仅如此，该路面除了全部缩缝插入传力杆外，单向3车道在行车道间的4角全部进行角隅钢筋补强。需要注意：这种高弯拉、高抗压的路面，只适用于过大物流、特殊超轴载方向的路段，并非所有高速都要提高设计弯拉强度，由于刚度过大，荷载变形不佳，一般高速公路的设计弯拉强度应保持在5．0MPa左右。

7 结论

水泥混凝土路面的施工应根据合同及设计文件、施工现场所处的气候、水文、地形等环境条件，选择满足质量指标要求、性能稳定的原材料，确定配合比、设备种类和施工工艺，进行详细的施工组织设计，建立完备的施工质量保障体系。水泥混凝土路面采用的三辊轴机组、滑模摊铺、轨道摊铺机铺筑等新技术在工程实例上得到了很好的推广应用。提高水泥混凝土路面施工机械化水平，采用更新型、更先进、更机械化的工艺技术是一个值得研究的问题，使用路面施工新技术可以不断提高水泥混凝土路面工程质量和施工技术水平，并且对我国公路建设带来显著的经济效益，对我国公路建设和交通运输的发展都具有重大的现实意义。

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