隨著我國高速公路建設的蓬勃發展,全國各地按照“因地制宜、黑白并舉、共同發展”的思路修建了大量瀝青路面和水泥路面。雖然水泥混凝土路面具有剛度大、強度高、耐久性好和養護工作量小等優點,但由于水泥混凝土脆性強、體積敏感,其鋪設的路面必須設置各種縮縫后,水泥混凝土路面的平整度差、噪聲大、行車舒適度降低,這在一定程度上影響了水泥混凝土路面在我國高速公路中的應用。
平整度是水泥混凝土路面質量三大關鍵控制指標之一,如何在施工中提高水泥混凝土路面這項指標,是許多公路專家和工程技術人員非常重視的技術問題。本文以大(慶)廣(州)高速公路為例,對影響水泥混凝土路面平整度的因素進行分析,并提出相應的解決措施。
一、原材料質量控制
合格的原材料是保證水泥混凝土質量的必要條件,也是保證整個路面質量的前提條件。原材料質量不穩定,將直接導致混凝土路面平整度的波動。因此,選擇優質穩定的原材料是保證混凝土路面的平整度的關鍵措施。
為保證原材料中碎石質量的合格和穩定,應高度重視碎石的提前備料工作,從石場破碎機型、篩網選擇、碎石的加工工藝等方面抓起,選用質地堅硬、針片率低、潔凈的碎石,并抽檢合格,確保其質量。同時還應加強對備料場地的管理。備料場首先應C15砼硬化場地,進場的碎石必須水洗,不同規格的集料之間要砌擋墻分隔,且料堆高度控制在3米左右。場地的排水設施要完善,細料要用雨棚遮蓋,防止雨水浸入。
水泥溫度的控制也會對路面平整度產生較大的影響,水泥溫度高,攪拌出的混合料溫度高,水泥的水化速度就會加快,凝結時間縮短,混合料從拌和樓出料運至現場,坍落度損失就大,混合料和易性差,攤鋪機布料就難,路面的平整度就會受到影響。應采用罐裝散水泥,當天出廠的水泥溫度較高,應在兩天后使用。
好的原材料,可以穩定混凝土混合料中的含水量,也可最大限度地保證水泥混凝土混合料配比的質量,進而幫助提高混凝土路面的平整度。
二、優化混凝土配合比
水泥混凝土的配合比設計應滿足路面彎拉強度、工作性和耐久性等的要求。混凝土的工作性,即坍落度是混凝土攤鋪質量好壞的關鍵;坍落度應根據工地實際情況,及時調整水灰比來達到設計值;坍落度過小,則攤鋪效益低,路面易出現蜂窩、麻面,且不能保證平整度。
在具體施工中,應根據施工溫度、混合料運輸和攤鋪施工的實際情況,適當增加混合料中的含水量,以確保在高溫季節和運距較遠的情況下,水泥混凝土的坍落度損失在設計要求范圍內。
三、混凝土混合料的攪拌運輸攤鋪
混凝土混合料的攪拌、運輸、攤鋪是滑模施工的主要工藝和重要環節,直接影響混凝土面層的平整度。在水泥混凝土攪拌、運輸、攤鋪過程中,按規定攪拌和運輸是保證路面平整度的前提。在保證該前提的情況下,合適的攤鋪程序和工藝是保證水泥混凝土路面平整度的關鍵因素。
攤鋪開始前,應對攤鋪機進行全面性能檢查和正確的施工部件位置參數設定,攤鋪機各工作機構施工位置的正確設定,是滑模攤鋪技術中取關鍵的技術環節之一,也是攤鋪機調試當中的最重要的內容。實踐證明,如果攤鋪機初始工作參數設置不準確,高質量的路面是不可能攤鋪出來的,因此,在施工中,操作手和施工人員必須透徹了解攤鋪機的設計原理和工藝要求,并進行細心調整,使攤鋪機每工作參數都設定在正確攤鋪位置上。同時,攤鋪前應進行滑模攤鋪機空載對位和檢查,準確測量攤鋪底板高程、橫坡度,將傳感器掛到基準線上,以檢查傳感器的靈敏度和反應方向。開動攤鋪機進入設好的樁位,令攤鋪機按掛線自動行走,再返回校核1~2遍,正確無誤后才可以攤鋪。
運輸車按照指定位置卸料后,用挖掘機進行布料。布料要均勻,防止離析,而且,不可超出攤鋪寬度,最后用攤鋪機的螺旋絞攏將混凝土再次細分。
每車成品料運到施工現場后,應派專人對混凝土的坍落度、溫度等進行檢測。坍落度控制在40mm~50mm之間,DBI機械正常工作較為適合宜。挖掘機布好混凝土混合料后,可立即開始攤鋪。攤鋪時要安排專人監守傳感器,嚴禁碰線。由于攤鋪機靈敏度大,微小的晃動都會引起攤鋪機反應而產生跳躍,影響路面平整度。
攤鋪機起步前,應先開啟振搗棒。攤鋪過程中,應適當調節攤鋪機的攤鋪速度,控制在1m/min~1.2m/min之間,讓攤鋪機緩慢行駛,均勻、連續作業。振搗頻率控制9000r/min左右,攤鋪過程中要特別注意供料一定要及時充分,保證攤鋪過程順暢,盡量減少攤鋪機停頓、啟動的次數。攤鋪機停頓、啟動次數過多,不僅會加大攤鋪機構件的機械磨損,而且會影響路面的質量。攤鋪機前混凝土拌和物停頓時間過長,混合料就會變得干澀、工作性差,影響路面連續性和平整度。
在施工過程中,應嚴格控制虛方板的高度。一般情況下,虛方板的壓力應處于平衡狀態,搓平梁的調整要保證平衡,防止因坍落度控制不均造成搓平梁上頂,形成波浪而影響夾帶度。上坡時由于超級抹平器阻力增加,發揮不了最佳抹平效果,因此,超級抹平器上坡要減壓,下坡時要采取不加壓措施。
大(慶)廣(州)高速公路使用的滑模攤鋪機是美國GOMACO GP-4000型滑模攤鋪機,并帶傳力桿、拉桿自動打入裝置(DBI)。滑模攤鋪厚度是等厚的,在接縫位置打入傳力桿后使用混凝土體積增大,造成混凝土擠壓向上凸起,這個缺損很難通過搓平梁恢復,影響路面平整度。建議DBI裝置打入傳力桿后,裝置一塊擠壓板,把上浮凸起的混凝土向前、后方擠壓,再通過搓平板梁恢復,這樣路面平整度會有明顯提高。
滑模攤鋪過后,施工員應用6m鋁合金直尺加密檢測平整度,不合格的個別點應及時修補、抹平。在混凝土仍具有塑性時,還要及時進行拉紋施工。路面拉紋的好壞是影響平整度的直接因素,拉紋施工的工藝如下:在滑模攤鋪機后工作橋上拖掛1~3層疊合白布片,白布片要灑水充分濕潤,白布片還要有足夠的拖平搭接長度,一般兩拖尺之間搭接長度在0.5m~0.7m之間。在拉紋施工時,還要掌握好時機,避免過早拖毛導致砂礫上浮。同時,白布片還要備用3~5條,以便及時換上干凈的白布片。此外,還要加強對拖毛布片的清理,布片清潔不及時容易拖出縱向溝槽,每天施工完畢后,還要及時清除抹平器上的混凝土漿,否則會影響下次攤鋪面層的平整度。
四、施工縫處理
由于無法連續施工和攤鋪機本身性能的制約,水泥混凝土路面一般會留下一個施工縫,這個施工縫只能由人工來填充、找平。人工施工的這部分路面平整度相對較差,與原有路面的銜接一般都不夠平順,容易引起跳車。為了提高這部分路面的平整度,在用滑模攤鋪機施工時,工藝上應盡量保證人工施工的部分接縫與前后段連續順暢,盡量減少施工縫的產生。具體做法是,用水準儀找平,并用6.0m長的鋁合金直尺邊測邊修整,確保起步與接頭部分的平整度,防止接頭跳車。
綜上所述,滑模攤鋪機施工部件位置參數的設定、混凝土坍落度的確定、施工接縫的處理、原材料的質量控制等四要素,是保證滑模攤鋪機攤鋪的水泥混凝土路面平整度的重要環節。大廣高速公路通過上述技術措施的控制和實施,平整度指標與其他水泥混凝土路面相比,有了很大的提高。