超快硬水泥混凝土養護維修施工技術

王如春

（上海市長寧區市政工程管理中心，上海市 200336）

0 引言

普通水泥混凝土用于道路養護維修有其固有缺點：養護時間長，需經過7～21 d的潮濕養護以獲得足夠的強度增長后才能開放交通。養護期內常因封鎖交通而導致車輛繞行、車道減少，造成交通擁堵，無法適用于城市內交通繁忙路段。將現階段出現的超快硬水泥混凝土新型材料應用到水泥混凝土路面的改擴建、翻挖補修工程中，可以使維修時間縮短至1個夜間工作日，極大地縮短了工期，同時降低了養護和人力費用，使道路能提前投入運行發揮效益。因此建設單位與施工單位均強烈要求能有早強性質的道路混凝土品種提供使用。

日本建設省于1988～1992年專門開發了施工時間在1 h以上的快硬早強混凝土[1]。在我國，江蘇建筑科學研究院、湖南大學新材料研究所和西安公路交通大學等使快硬早強混凝土的養護時間縮短到1 d甚至12 h即可開放交通[2]。

對于超快硬水泥混凝土，要求水泥具有早強或在外加劑作用下達到早強的同時后期強度發展也要保持穩定。本次原材料采用上海某公司產P·Ⅱ52.5R水泥，優質黃沙，5～20 mm碎石，外加1%的萘系減水劑。超快硬水泥混凝土的初、終凝時間如表1所示。

表1 超快硬水泥混凝土的初終凝時間

超快硬水泥的主要礦物組成為無水硫鋁酸鈣及硅酸，其混凝土3 h強度可達到34 MPa，幾乎是同強度等級普硅水泥混凝土的2～3倍。城市搶修要求同等條件下混凝土抗壓強度達到24 MPa，因此超快硬水泥混凝土非常適宜于路面的搶修工程。

1 施工前的準備

上海市長寧區泉口路設計為城市支路，雙向兩車道，地處市中心，交通繁忙。泉口路（淞虹路—協和路）部分路段路面損壞嚴重。道路建設階段由于原基層材料問題，導致結構強度不夠，通車后該路段板塊損壞嚴重，存在大量擁包、龜裂、坑洞等現象，造成行車不舒適。常規修復手段有兩種：（1）換填瀝青混凝土。優點是施工周期短，可以滿足時間要求，缺點是強度差，容易產生雍包、龜裂等現象，使用壽命短。（2）普通混凝土基層+瀝青面層。優點是承載力滿足城市支路要求，缺點是施工周期長，不能滿足白天開放交通要求。因此，設計了一種路面結構，先銑刨原面層，夯實三渣底基層后在其上澆筑厚25 cm的C50超快硬混凝土，再攤鋪瀝青混凝土面層。

為了減小對交通的影響，采用半幅封閉快速施工，分若干區域依次施工，導行方案獲得交通管理和道路管理部門批準后實施。一般應根據全天小時交通量分布圖來確定道路封閉時間。上海市長寧區泉口路為雙向兩車道，不能實行全封閉施工，且白天車流量較大，必須保證雙向兩車道通行，因此只能采取夜間20:00至次日6:00施工，施工占用1條機動車道和1條非機動車道，將另外半幅路分成2條機動車道供雙向行駛。

在施工道路前30 m、后20 m或交叉路口設置施工告示牌、過路車輛繞行標志、限速標志牌，并設置減速帶；施工段彩鋼板圍護前設置車流導向牌，如圖1所示。在出入口設置警示燈及警示標志，并派專人負責指揮。告示牌、交通引導、警示標志板全部采用LF2-M型鋁合金板材，標志上的文字、符號及底膜根據反光特性、應用場合及使用部位，分別采用二級反光膜（鉆石級）和三級反光膜（高強級）。各種交通標志的制作、尺寸符合《道路交通標志和標線》（GB 5768—1999）的規定，各種標志的設置符合《公路養護安全作業規程》（JTG H30—2004）的規定。此外，施工前組織有關人員進駐現場，組織機械操作人員進行培訓、機械設備調試工作；同時制定崗位職責，建立健全各項規章制度。

圖 1 泉口路施工范圍示意（單位：m）

施工現場工序繁瑣，步驟錯綜復雜，很容易將施工材料種類、質量、配合比弄錯，因此借鑒材料工廠一體化流水作業經驗，同時為了加快養護維修的進程，將砂、石、超快硬水泥進行標準化包裝，并標明種類、型號、質量等相關信息，見圖2。

圖2 材料工廠化包裝

冬季日平均氣溫高于5℃時，可進行混凝土路面施工。施工用的水泥混凝土，在保證和易性的同時摻入適量的防凍劑，坍落度一般不宜超過100 mm。砂、石、水泥和水均應保持恒溫，水溫不應低于5℃，否則原材料應分別加熱。水泥使用前先運入暖棚內存放。攪拌前應用熱水沖洗攪拌機，攪拌時間應比常溫攪拌時延長50%。

2 施工流程

養護維修工序復雜，各工序間環環相扣，一步出錯就會導致整個施工延期。因此施工前要做好施工流程組織，設計施工工程橫道圖，確保在規定時間內完成養護維修工程。

（1）根據實際情況，翻挖清理損壞路面。翻挖范圍根據施工效率決定，當日不多開挖，也不能少挖，做到資源合理利用。施工段封閉后，銑刨機開展作業，銑刨過程中安排人員輔助銑刨機操作手，隨時檢測銑刨深度并及時調整。銑刨機從板中離開縮縫1 m處開鑿，打開水泥板后每間隔30 cm左右進行鑿除；銑刨深度比基層或透層界面略低，銑刨出的路面底板應平整無坑疤現象。銑刨完畢的路面立即用清掃機進行廢渣清理，并用吹風機徹底清除剩余殘渣。如圖3（a）所示。

（2）道路底基層處理。鑿除之后采用鏟及掃把清理，松散處要清理徹底，并做壓實處理，以保證基層與新鋪裝的混凝土充分粘結。相鄰混凝土板間預留5 cm的襟邊，以防止板底掏空，見圖3（b）。

（4）澆筑厚25 cm的C50超快硬混凝土。用水準儀測量標高點，以上層鋼筋網片上焊接的H型支座作為標高點。料車到達現場之后立即組織下料澆筑，用振搗棒插入混凝土料中振搗45 s左右，直到混凝土表面無氣泡冒出，之后用手拉振動板在混凝土表面進一步壓實，最后用滾筒和3 m直尺對混凝土表面進行整平。對相鄰板的高差要嚴格把關，相鄰板的高差不得大于2 mm[3]。如圖 3（d）所示。

（5）覆蓋塑料薄膜，再蓋上土工布保溫養護，在低溫條件下可進行蒸汽養護或其他保溫措施。見圖 3（e）。

（6）攤鋪瀝青層及開放交通。混合料攤鋪溫度不得低于165℃，在超快硬混凝土層養護完成后攤鋪厚8 cm下面層AC-20瀝青混凝土和厚4 cm上面層AC-13瀝青混凝土。攤鋪機組生產能力宜為攪拌機組生產能力的1.2～1.3倍。全部施工完成后，恢復交通標線，清理后開放交通。見圖 3（f）。

圖3 施工流程

每天施工進度流程圖見圖4。

圖4 施工橫道圖

3 施工機具選擇

市政道路工程施工機械選擇關鍵依據是市政道路建設項目對應工程量及施工進程所提出的各類要求，首要因素是確保公路工程施工質量以及效率。市政道路養護維修工程量較小，應選擇中小型機械以及現有各類設備裝置。選擇施工機具時應該以適用性、通用性與經濟性為依據。

（1）適用性。不同地區的市政道路結構類型、病害種類以及養護維修標準不一樣，所需的機械設備必然不同。在采購之前，施工人員應對施工現場的環境、土質和施工覆蓋范圍等基本因素進行全面了解。

（2）通用性與經濟性。大多數施工機械能夠實現一機多用的目的，因此，應充分考慮施工機械通用性特點，采取一種施工機械代替眾多施工機械，有效減少市政道路施工中的資金投入，簡化施工步驟。另外，采取通用性施工機械，還能夠提高施工機械使用效率和維護便利性，有效提升市政道路施工的順利性。工程施工機械選擇見表2。

表2 工程施工機械選擇表

對于一些零星小塊的修補，不適合機械攤鋪，人工攤鋪比較合適，相應配備其他施工機具。以上海市長寧區泉口路為例：發電機1臺、小型空氣壓縮機1臺（鑿除舊混凝土板用）、切縫機1臺、強制式攪拌機1臺；插入式振搗器1只、平板振搗器1臺、圓盤式抹光機1臺、振動梁1只、小型鐵斗手推車等。

經過泉口路施工實踐、成套裝備支持和合理計劃安排，協調專業施工人員、裝備，超快硬水泥混凝土生產能力可以達到12～15 m3/h，一個晚上生產40～50 m3的混凝土；經過5個晚上+2個白天的突擊搶修，完成了1 400 m2的路面修復。

4 結語

根據施工機械、混凝土生產量和夜間修復時間上限8 h，選擇C50超快硬水泥混凝土作為修復材料，設計了超快硬水泥混凝土的施工方案及施工機械的選擇，各工序間銜接有序；經過5個晚上+2個白天的突擊搶修，完成了1 400 m2的路面修復。