水泥混凝土滑模攤鋪機快速施工技術在公路隧道復合式路面的應用

摘要 隨著我國公路工程建設標準的不斷提高以及公路施工裝備水平的不斷提升，隧道施工機械化是必然發展趨勢。滑模攤鋪機是水泥混凝土路面鋪筑方式中技術層次、裝備水平和施工要求較高的施工方法。研究表明：采用水泥滑模攤鋪機施工，施工工序簡單，自動化程度較高，混凝土振搗密實，施工質量較好。

關鍵詞 水泥混凝土；滑模攤鋪機；隧道路面

中圖分類號 U455.4 文獻標識碼 B 文章編號 2096-8949（2025）04-0064-03

0 引言

根據目前國內隧道施工實際情況來看，大部分隧道混凝土面層結構采用三輥軸機組施工。施工時需要支模、安裝鋼筋、布料、振搗、三輥軸整平、精平、養生等的工藝流程進行。依舊存在施工工序復雜，作業人員密集，動態平整度差的問題。為解決上述問題，采用水泥滑模攤鋪機施工，自動化程度較高，混凝土振搗密實，施工效率較高。

1 技術原理

鋪筑施工工藝原理為：首先水泥混凝土經滑模攤鋪機布料犁橫向均勻布料并通過計量門進入振動倉，然后水泥混凝土經密集排列的φ50 mm高頻振搗棒振搗均勻密實無氣泡后，經擠壓成型板初步擠壓成型，再經重型搓平梁振動搓平整形，重型搓平梁是路面的最后成型裝置，每天攤鋪作業前應對重型搓平梁的平整度進行檢查和校正。最后經懸浮抹平器左右運動進行混凝土面層抹光收面，從而完成水泥混凝土面層鋪筑作業。

2 技術先進性分析

公路隧道復合式路面水泥混凝土面層采用滑模攤鋪機施工，改變傳統的人工三輥軸機組施工，將水泥混凝土的布料、振搗密實、成型抹光、拉桿插入一體化連貫施工，結構緊湊、行走方便，并采用電液控制系統、操作輕便、自動化程度高。通過滑模攤鋪機水泥混凝土鋪筑、切縫、養生等施工工序完成水泥混凝土結構層施工作業。混凝土結構密實，平整度好，鋪筑速度快，施工效率較高。

（1）精度高，動態平整度好。

集水泥混凝土的布料、振搗密實、成型抹光、拉桿插入于一體，結構緊湊，采用電液控制系統，自動化程度高。滑模攤鋪機鋪筑路面時通過左右兩側基準線樁走線和攤鋪機4處高程控制傳感器動態調整擠壓成型板高度來控制路面鋪筑厚度，高程控制較為精確，路面行車動態平整度較好。

（2）攤鋪速度快，自動化程度高。

集水泥混凝土的布料、振搗密實、成型抹光、拉桿插入于一體，結構緊湊，采用電液控制系統，自動化程度高。滑模攤鋪機工作時行走速度為0.8～1.5 m/min，供料充足時每天可完成480 m以上路面鋪筑，施工效率較高。

（3）液壓高頻振搗，密實性好。

滑模攤鋪機配置有24支密集排列的φ50 mm超高頻率的液壓振搗棒（振動頻率11 000～12 000 r/min），其振搗頻率是三輥軸機組的3倍，采用強大的激振力和擠壓成型力來保證混凝土面板的密實，28 d抗折強度較好。

3 滑模攤鋪機快速施工工藝

代替傳統的人工三輥軸機組施工，將水泥混凝土的布料、振搗密實、成型抹光、拉桿插入一體化連貫施工，結構緊湊、自動化程度高。通過滑模攤鋪機水泥混凝土鋪筑、切縫、養生等施工工序完成水泥混凝土結構層施工作業。滑模攤鋪機施工由5步連貫完成，首先水泥混凝土經滑模攤鋪機布料犁橫向均勻布料，然后高頻振搗棒振搗均勻密實無氣泡后，經擠壓成型板初步擠壓成型，再經重型搓平梁振動搓平整形，重型搓平梁是路面的最后成型裝置，最后經懸浮抹平器抹光收面，從而完成水泥混凝土路面鋪筑作業[1-3]。

（1）基準線安裝及校核

滑模攤鋪機施工采用走線法施工，在攤鋪機兩側掛設φ3 mm鋼絲繩基準線，控制攤鋪水泥混凝土路面的高程。基準線必須牢固，其精度要與路面高程、坡度、中線偏位等要求值一致。采用電錘每10 m（豎、平曲線路段加密）打孔后，再打入φ16 mm圓鋼支架，通過測量確定基準線的高程。基準線設置好后，禁止擾動，特別是正在攤鋪作業時，嚴禁碰撞，以防止出現波狀的路面表面。

（2）振搗棒安裝及設備調試

滑模攤鋪機配置有24支密集排列的直徑φ50 mm超高頻率的液壓振搗棒（振動頻率11 000～12 000 r/min），工作時振搗頻率為9 000 r/min左右。根據鋪筑路面寬度安裝振搗棒個數。振動棒位置在擠壓板最低點以上，中間間距為35～45 cm。振搗棒與攤鋪機邊沿不大于25 cm。

（3）滑模攤鋪機攤鋪

滑模攤鋪推進應勻速，平穩，滑出擠壓底板或搓平梁的拌和物表面應平整，無缺陷，兩側邊角應為90°，光滑規則，無蜂窩、麻面、塌邊、溜肩，表層砂漿厚度不宜大于3 mm，表面不應裸露粗集料，工序為：布料犁橫向均勻布料→通過計量門進入振動倉→φ50 mm高頻振搗棒振搗均勻密實→擠壓成型板初步擠壓成型→重型搓平梁振動搓平整形→懸浮抹平器左右運動抹光收面。攤鋪效果見圖1。

（4）人工精平

水泥混凝土路面原則上不再修整，特別是禁止用加鋪薄層的方式來修整水泥混凝土路面。對少量局部麻面和明顯缺料部位，在擠壓板后或搓平梁前補充適量混凝土，由搓平梁和抹平板機械修整。對縱縫邊緣出現的倒邊、塌邊、溜肩現象進行人工修整。

4 工程實例分析

某項目公路隧道復合式路面采用水泥混凝土滑模攤鋪，機械設備按照“滿足施工，適度超配”的原則進行配置，機械設備調配嚴格按照“先調劑、后購置、不足部分由勞務協作隊伍自備”的原則進行。拌和站、鋼筋加工場、隧道施工主要設備統一配置。其他常規機械全部由施工協作隊自行解決，機械費用包含在合同單價中，將大幅度提高機械的利用率，也便于成本控制。所選拌和站的生產能力要與滑模攤鋪機施工能力匹配，滑模攤鋪機日鋪筑能力按400 m計算。因此拌和站的日拌和方量750m3以上。材料及控制指標詳見表1、表2、表3。

4.1 工程評價

在道路路面工程中，路面結構強度指數PSSI是評價道路路面性能的重要參數，反映道路在承受車輛載荷過程中表現出的承載能力和抗疲勞性能。路面損壞狀況指數PCI是公路技術狀況評定的關鍵指標，PCI用于表征路面破損狀況的物理性能，評價路面的表面狀況和路基的完好程度，是路面破損狀況最直接的表現和反映。PSSI與PCI聯合反映路面的使用狀況和安全狀況，共同構成對公路技術狀況的全面評價。PSSI與PCI值越高，代表路面狀況越好。路面狀況分級如下：PCI與PSSI均分優、良、中、次和差五個等級。當0≤PCIlt;40時，評價等級為差，代表路面極重度損壞；當40≤PCIlt;55時，評價等級為次，代表路面重度損壞；當55≤PCIlt;70時，評價為中，代表路面中度損壞；當70≤PCIlt;85，評價為良，代表路面輕度損壞；當PCI值≥85時，評價為優，代表路面狀況完好。當PSSI值≤60時，評價為差；當PSSI值為60～70時，評價為次;當PSSI值為70～80時，評價為中;當PSSI值為80～90時，評價為良;當PSSI值≥90時，評價為優。

（1）K0+500～K4+200段，PSSI≤70，PCI＜70，原有路面為6 cm中粒式廠拌（4‰高模量劑）熱再生瀝青混凝土AC-20，撒粘層油后鋪筑4 cm細粒式SBS改性（4‰高模量劑）瀝青混凝土AC-13，該段面層基層大面積破壞，需進行補強設計，采用銑刨10 cm舊路面層后，挖除舊路基層修補底基層病害，重新鋪筑20 cm水泥穩定碎石（水泥含量5.0%）基層，水泥滑模攤鋪水泥混凝土。

（2）K4+200～K6+400段，PSSI≤70，PCI＞80，原有路面為撒封層后鋪6 cm中粒式廠拌（4‰高模量劑）熱再生瀝青混凝土AC-20，撒粘層油后鋪筑4 cm細粒式SBS改性（4‰高模量劑）瀝青混凝土AC-13，經調查往年檢測數據及了解養護歷史并結合鉆芯情況，認為既有路面病害較多，故采用銑刨10 cm舊路面層后挖除舊路基層修補底基層病害，重新鋪筑20 cm水泥穩定碎石（水泥含量5.0%）基層，水泥滑模攤鋪水泥混凝土。

（3）K6+400～K21+460段原有路面為撒封層后鋪6 cm中粒式廠拌（4‰高模量劑）熱再生瀝青混凝土AC-20，撒粘層油后鋪筑4 cm細粒式SBS改性（4‰高模量劑）瀝青混凝土AC-13，對該路段通過路面技術狀況評定，路面強度指標PSSI主要為次、差，路面損壞狀況PCI指數主要為次、差，該路段路面病害主要表現為：龜裂、縱橫向裂縫、坑槽、車轍、修補等。路面鉆芯顯示面層開裂，基層松散、碎裂，原路面結構強度不能滿足荷載要求，需進行補強設計。路面結構采用銑刨舊路6.5 cm面層后，修補原路基層病害，加鋪20 cm水泥穩定碎石（水泥含量5.0%）基層，水泥滑模攤鋪水泥混凝土。

（4）K21+460～K42+860段，原有路面為6 cm中粒式瀝青混凝土（4‰高模量劑）AC-20，撒粘層油后鋪筑4 cm細粒式SBS改性（4‰高模量劑）瀝青混凝土AC-13，通過路面技術狀況評定，路面強度指標PSSI主要為次、差，路面損壞狀況PCI指數主要為次、差，該路段路面病害主要表現為：龜裂、縱橫向裂縫、坑槽、車轍、修補等。路面鉆芯顯示面層開裂，基層松散、碎裂，原路面結構強度不能滿足荷載要求，需進行補強設計。路面結構采用銑刨舊路10 cm面層后，挖除舊路基層修補底基層病害，加鋪20 cm水泥穩定碎石（水泥含量5.0%）基層，水泥滑模攤鋪水泥混凝土。

4.2 應用效果

滑模攤鋪機施工成本包括設備租賃、人工費、燃油費等；三輥軸機組施工成本包括設備租賃費、人工費、燃油費、電費等。滑模攤鋪機每天可鋪筑長度450 m，三輥軸攤鋪機每天可鋪筑長度為200 m。滑模攤鋪機的優勢主要在于攤鋪路面質量和施工進度方面。施工進度方面，滑模攤鋪機每日可完成450 m鋪筑，攤鋪速度較快是三輥軸（200 m/d）的2.25倍，對于加快路面鋪筑進度，控制工期成本具有重要的意義。攤鋪質量方面，路面結構振搗均勻密實，表面光滑，28 d抗折強度、抗剪強度較高，行車動態平整度較好，鋪筑路面質量遠高于三輥軸機組鋪筑質量。

（1）通過改善混凝土原材料的性能，做好混凝土配合比設計，在摻加外加劑作用下從而不斷地改善耐久性，從而可以延緩路面在沖擊荷載作用下出現裂縫的時間，提高工作效率，有效地解決了路面早期破損等技術難題，延長了混凝土路面的使用壽命，節約了全壽命周期成本。

（2）優化混凝土配合比設計，通過對原材料中水泥、碎石、砂、外加劑的選擇，摻加混凝土的外加劑來改善混凝土拌和性能等技術措施，提升混凝土耐久性，延長了混凝土路面的使用壽命，降低全壽命周期的成本。對今后水泥混凝土路面提供了切實可行的措施，可有效提升路面的質量和后期的使用性能。

（3）水泥混凝土路面耐久性，對混凝土路面的壽命有很大幫助，同時能減少后期的維修費用以及因為維修路面帶來的間接經濟損失，預計全壽命周期成本節約15%。

（4）機械設備配套組合、原材料配合比計算、施工工藝流程銜接有序、質量控制有力、安全措施到位，提高工作效率、保證工程進度，有效地解決了路面早期破損等技術難題，延長了混凝土路面的使用壽命。

5 結論

該文針對公路隧道復合式路面水泥混凝土面層采用滑模攤鋪機快速施工，研究混凝土面層快速施工工藝和滑模攤鋪機操作控制要點與人工三輥軸機組鋪筑施工技術和經濟效益對比，探索公路隧道復合式路面水泥混凝土面層滑模攤鋪機鋪筑的高效性和先進性，形成以智能化、信息化裝備的公路隧道水泥混凝土結構層機械化施工工藝及質量控制的關鍵技術。

（1）該技術適用于高速公路、一級、二級公路隧道復合式路面水泥混凝土面層滑模施工。特別對于巖性多變、地質復雜的隧道，良好的混凝土面層結構，有利于預防各類路面下沉、起拱、斷板、開裂等質量病害發生，對于隧道內行車安全意義較大。

（2）采用此技術避免了水泥混凝土路面在鋪筑過程中常見的麻面、蜂窩、溜肩、倒邊、塌邊、浮漿較厚等質量問題。

（3）推廣隧道水泥混凝土面層滑模攤鋪機施工技術是保障隧道混凝土面層施工質量，貫徹以人為本的根本措施，同時對于提高我國隧道施工技術的機械化、自動化、智能化水平具有重要的意義。

參考文獻

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收稿日期：2024-07-31

作者簡介：賈麗君（1993—），男，本科，工程師，主要從事公路建設管理工作。

通訊作者：申鐵軍（1980—），男，本科，正高級工程師，主要從事混凝土研究工作。